Máy Tính Giãn Nở Nhiệt Thép
Xem thép và các kim loại khác giãn nở bao xa trong một dải nhiệt độ — chế độ xem tra cứu thay vì tính toán đơn lẻ. Chọn vật liệu và chiều dài, đọc độ giãn nở ở mọi nhiệt độ làm việc từ môi trường xung quanh trở lên, để bạn có thể xác định kích thước khe co giãn, lỗ dài và vòng ống dẫn một cách nhanh chóng.
Giãn nở trong một dải nhiệt độ
| Nhiệt độ làm việc | ΔT | Độ giãn nở | Trên mỗi mét | Chiều dài cuối cùng |
|---|
Giãn nở tuyến tính ΔL = α L ΔT sử dụng hệ số gần với nhiệt độ môi trường. Trên khoảng 300 °C hệ số tăng lên, do đó hãy coi các hàng nhiệt độ cao là chỉ mang tính tham khảo.
Cần một con số duy nhất cho một thay đổi nhiệt độ cụ thể, ở bất kỳ đơn vị nào? Sử dụng máy tính giãn nở nhiệt.
Tại sao giãn nở lại quan trọng
Một thanh thép cacbon dài 10 m được nung từ 20 °C lên 60 °C sẽ dài thêm khoảng 4,8 mm. Nếu ngăn cản chuyển động đó, thay vào đó bạn sẽ tạo ra ứng suất nhiệt lớn — khoảng 2,4 MPa trên mỗi °C đối với thép bị hạn chế hoàn toàn. Đó là lý do tại sao cầu có khe co giãn, đường ống có vòng hoặc ống thổi, và các thanh ray ốp dài sử dụng lỗ dài.
Các câu hỏi thường gặp
Thép giãn nở bao nhiêu trên mỗi mét trên mỗi độ?
Khoảng 0,012 mm trên mỗi mét trên mỗi °C đối với thép cacbon. Với mức tăng 100 °C, đó là 1,2 mm trên mỗi mét.
Ứng suất do giãn nở bị hạn chế tạo ra là bao nhiêu?
Đối với thép cacbon bị hạn chế hoàn toàn, khoảng 2,4 MPa trên mỗi °C (E x alpha = 200.000 x 12e-6). Do đó, mức tăng 50 °C có thể tạo ra khoảng 120 MPa.
Loại thép nào giãn nở ít nhất?
Trong số các hợp kim phổ biến, inox ferritic 430 (10.4) thấp hơn inox austenit 304 (17.3). Để có độ ổn định kích thước thực sự, Invar 36 ở mức 1,2 thuộc một đẳng cấp riêng.
Công cụ liên quan: Trọng lượng kim loại phổ quát · Biểu đồ cỡ dây · Tấm · Thanh · Ống · Thép góc · Tất cả máy tính
Steel Temperature Expansion Calculator
Calculate the thermal expansion or contraction of steel elements due to temperature changes, essential for engineering design and construction applications.
Thermal Expansion Results
Thermal Expansion Visualization
Thermal Expansion Reference
Thermal Expansion Formulas
Linear expansion: ΔL = α × L₀ × ΔT
Area expansion: ΔA = 2α × A₀ × ΔT
Volume expansion: ΔV = 3α × V₀ × ΔT
Thermal stress: σ = E × α × ΔT
Where:
α = Coefficient of linear thermal expansion
ΔT = Temperature change
E = Young's modulus (≈ 200 GPa for steel)
Thermal Expansion Coefficients for Steel
| Steel Type | Coefficient (α) in 10⁻⁶/°C | Typical Applications |
|---|---|---|
| Carbon Steel | 11.7 | General construction, bridges, buildings |
| Mild Steel | 13.0 | Common structural steel, general fabrication |
| Stainless Steel 304 | 10.8 | Food equipment, kitchen fixtures, chemical tanks |
| Stainless Steel 316 | 16.0 | Marine applications, chemical processing |
| Structural Steel | 14.0 | Building frames, columns, beams |
| Tool Steel | 12.0 | Cutting tools, dies, industrial machinery |
| Low Expansion Steel | 10.0 | Precision instruments, measuring tools |
Engineering Considerations
- Expansion Joints: In long steel structures, expansion joints should be provided approximately every 30m (100ft) to accommodate thermal movement.
- Clearance Requirements: For steel elements that will experience temperature changes, provide approximately 1.5mm of clearance per meter of length for every 100°C temperature change.
- Thermal Bridging: When different materials connect, their different expansion rates can cause stresses at connection points.
- Pre-heating: For precision fits, components may need to be heated or cooled before installation to achieve the correct dimensions after reaching operating temperature.