Raimondirus.ru

RAiMONDI
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

ДОМОСТРОЙСантехника и строительство

На сколько расширяется металл при нагревании

α — коэффициент линейного расширения при расчетной температуре (коэффициент температурного расширения материала) .
Определение: коэффициент температурного расширения — характеризует относительную величину изменения линейных размеров тела с изменением температуры α = ΔL/LΔT.

ВАЖНО!
1 Физические характеристики материалов приняты согласно ПНАЭ Г-7-002-86. Промежуточные значения характеристик материала определяются линейной интерполяцией.
2 Справочные данные, приведенные на сайте, имеют статус "ознакомительный" и не могут заменить использование официальных источников (ПНАЭ, ГОСТы и т.п.).

В таблице представлены значения коэффициента температурного расширения металлов (коэффициент линейного расширения металлов) в зависимости от температуры.

Значения коэффициента температурного расширения металлов даны для следующих металлов: алюминий Al, бериллий Be, висмут Bi, вольфрам W, галлий Ga, железо Fe, золото Au, иридий Ir, кадмий Cd, кобальт Co, магний Mg, марганец Mn, медь Cu, молибден Mo, никель Ni, олово Sn, платина Pt, родий Rh, свинец Pb, серебро Ag, сурьма Sb, титан Ti, хром Cr, цинк Zn.

Коэффициент линейного теплового расширения металлов в таблице приведен со множителем 10 6 .
Например, значение коэффициента температурного расширения металлов в таблице для алюминия при 0°С указано 22,8, а с учетом множителя 10 6 , это значение составляет 22,8·10 -6 1/град.

Следует отметить, что к металлам с низким коэффициентом расширения относятся такие металлы, как вольфрам, молибден, сурьма, титан и хром. Наименьшее линейное удлинение при нагревании испытывает вольфрам — коэффициент линейного расширения этого металла составляет величину от 4,3·10 -6 при 0°С до 5,8·10 -6 1/град при температуре 2100°С.

Металлом, который максимально хорошо расширяется при нагреве, является цинк — его коэффициент температурного расширения имеет значение от 22·10 -6 до 34·10 -6 1/град. Также хорошо расширяются при нагревании такие металлы, как алюминий, кадмий и магний.

Примечание: температурные коэффициенты линейного расширения сталей (более 300 марок) представлены в этой статье.

Народ, что-то меня заклинило )
Есть кусок металла, толщина пусть будет 50 мм.
Поо центру есть отверстие 6 мм. Начинаю строительным феном прогревать отверстие. Вокруг отверстия металл уже горячий, по краям еще холодный. Металл расширяется.
Вопрос, как будет изменятся диаметр отверстия ?

Смотрите также

Комментарии 78

Короче, поневоле пришлось эксперимент делать. Подклинивал ГЦС в пробках. Поршень пластиковый у него.
Короче, грею феном, грею (снаружи). И поршень заклинивает. Т.е. отверстие уменьшается в диаметре ! По мере остывания ГЦС, поршень высвобождается !

Отверстие расширится. Лишний металл уйдет в деформацию шайбы "пузом".

Отверстие расширяется в том случае, если нагреть весь материал

А вы пробовали нагреть деталь размером 50 мм с одной стороны до 300 градусов чтоб другая была холодная)))))

То, что ты затеваешь, называется "прессовая посадка".При такой посадке расширение диаметра вала не учитывается, ведётся расчёт диаметра отверстия шкива: на сколько оно должно быть меньше диаметра вала, чтобы создать необходимый натяг. Ни один технолог не даст тебе правильный совет так, как для этого не хватает некоторых данных, таких как: материал шкива (сталь, чугун, алюминий и т. д.), площадь контактных поверхностей, а главное — усилие передаваемое этим прессовым соединением. Набери в поисковике "прессовые посадки" и постарайся сам разобраться — что тебе надо.

Читайте так же:
Кирпич сертификат соответствия росс ru

Я абсолютно ничего не затеваю. Я просто спросил что спросил: что будет с отверстием при нагреве.

Ну, из ответов выше, ты наверное уже понял, что отверстие расшириться, а то, что я написал, это ответ на вопрос Fndrei-w116, это он затевает насадить шкив на вал и задаёт вопросы.

То, что ты затеваешь, называется "прессовая посадка".При такой посадке расширение диаметра вала не учитывается, ведётся расчёт диаметра отверстия шкива: на сколько оно должно быть меньше диаметра вала, чтобы создать необходимый натяг. Ни один технолог не даст тебе правильный совет так, как для этого не хватает некоторых данных, таких как: материал шкива (сталь, чугун, алюминий и т. д.), площадь контактных поверхностей, а главное — усилие передаваемое этим прессовым соединением. Набери в поисковике "прессовые посадки" и постарайся сам разобраться — что тебе надо.

Это скорее посадка на горячую))) прессовая идёт без нагрева. Есть так же горяче- прессовая)) посадка подбирается не столько по материалу сколько по диаметру и требованиям эксплуатации данного узла. Если уж и гуглить то есть две системы посадок, система вала и система отверстия)

Строительный фен 300 градусов где то. Ну предположим наружка в 50 мм расшириться на 4-7 соток отверстие 1-ну 2-ве сотки максимум. Технологи поправьте если чё. Вроде так. Блин самому на днях это понадобиться Вал на 25 мм надо насадить шкив на 300 мм . На сколько делать натяг? Греть буду 350-400 градусов.

Занимательная физика Перельмана Вам в помощь!
itexts.net/avtor-yakov-is…erelman/read/page-12.html
Ответ на задачу 125

А где Вы видели металл, имеющий такую чёткую границу между нагретым и холодным. Одно из характерных свойств любого металла — теплопроводность.

Ну извините, что полную палитру цветов не нарисовал с полутонами. Ну ведь и ежу понятно что рисунок схематический, а не 1:1 достоверный по температурной шкале.

Линейное расширение труб

Под линейным расширением подразумевают способность изделия изменять свои размеры при повышенных температурах. Данная особенность свойственна для трубопроводов всех материалов, в том числе и из полипропилена.

Что такое коэффициент линейного расширения

Коэффициент линейного расширения представляет собой физическую характеристику, которая показывает относительное увеличение линейных габаритов труб либо других изделий в условиях возрастания температуры на 1К (Кельвин) при неизменном давлении.

коэффициента линейного расширения осуществляется по формуле:

α– коэффициент линейного расширения;
Δl – удлинение трубы;
l1 – первоначальная длина трубы при Т1;
Δt – разность температур.

Независимо от того, из какого материала изготовлены трубы (металла, полипропилена или какого-то другого), в любом случае при проектировании трубопроводных коммуникаций следует учитывать линейное расширение стали, ПП и т.д.

В трубопроводах холодного водоснабжения изменения температуры практически отсутствуют, поэтому в этом случае трубы не изменяют свои размеры, следовательно, на данную величину можно не обращать внимания. Совсем иначе обстоят дела с системами подачи горячей воды и отопительными коммуникациями, в которых имеет место процесс температурного расширения.

Чем опасно линейное расширение

Стоит отметить, что у неармированных трубопроводных изделий коэффициент температурного расширения гораздо выше, нежели у армированных. Данное обстоятельство также следует учитывать при расчёте трубопроводов.

Читайте так же:
Обкладывание кирпичом железную печь для бани

Если выпустить из виду линейное расширение полипропиленовых труб, то в результате воздействия температурных нагрузок возможно вырывание элементов крепежа и появление на прямолинейных участках синусоидальных деформаций. В таких местах начинает собираться воздух, на фоне чего ухудшится пропускная способность сети. В системах отопления происходит снижение температуры рабочей среды в радиаторе и поломка соединений.

Факторы, влияющие на тепловое расширение

Каждый материал отличается химическими характеристиками и физическими показателями, которые влияют на особенности эксплуатации и подверженность изделия воздействию внешних факторов.

Коэффициент линейного расширения труб во многом зависит от химического состава материала, из которого они изготовлены. Например, полипропиленовые изделия при многих своих преимуществах перед металлическими трубопроводами, более подвержены температурному удлинению. Но если говорить именно о трубах из ПП, то более устойчивы армированные модели.

Отдельного внимания заслуживает продукция «Акватерм», которая по сравнению с другими трубами из полипропилена гораздо устойчивее к температурным нагрузкам.

Рассмотрим особенности линейного расширения различных материалов.

Особенности линейного расширения труб из поливинилхлорида

Поливинилхлоридные (ПВХ) трубы так же, как и другие пластиковые изделия подвержены тепловым деформациям. В условиях эксплуатации ПВХ систем из поливинилхлорида происходит удлинение трубопровода. При этом линейное расширение составляет 0,06-0,08 мм/м ( о С).

Особенности линейного расширения труб из ABS

У труб ABS величина линейного удлинения составляет 0,09 мм/м ( о С), что гораздо больше, чем у полипропиленовых труб.

Особенности линейного расширения труб из полиэтилена

По сравнению с трубопроводной продукцией из полипропилена, полиэтиленовые трубы обладают достаточно высоким температурным удлинением – 0,15-0,20 мм/м ( о С). В то время, как этого недостатка лишены изделия из сшитого полиэтилена, у которого данный показатель составляет 0,024 мм/м ( о С). Благодаря этому, трубы PEX подходят для использования в системах, которые будут эксплуатироваться при повышенных температурных нагрузках. Но тем не менее для продления срока службы трубопроводной коммуникации крайне важно компенсировать тепловые деформации.

Особенности линейного расширения труб PVDF

Трубы из PVDF имеют много плюсов, но при этом у них довольно высокий коэффициент линейного расширения. Поэтому они менее подходят для создания отопительных сетей и коммуникаций горячего водоснабжения, чем полипропиленовые трубы. Тепловое удлинение трубы PVDF составляет 0,12-0,18 мм/м ( о С).

Особенности линейного расширения труб PB

Изделия из PB (полибутилена) при всех своих достоинствах реагируют на скачки температуры. У труб PB линейное расширение достигает 0,12 мм/м ( о С).

Особенности линейного расширения труб из металлопласта

Металлопласт представляет собой многослойную конструкцию. Каждый из входящих в состав материалов имеет разное тепловое расширение. В результате этого при температурных колебаниях возможно расслоение изделия и нарушение герметичности в месте соединения. В целом линейное расширение металлопласта не превышает 0,025 мм/м ( о С).

Особенности линейного расширения стали

Коэффициент линейного расширения стали зависит от марки металла, каждая из которых имеет свой состав. Включение тех или иных добавок обуславливает свойства материала. При создании отопительных коммуникаций из ПП изделий для компенсации линейного расширения реализуются разные решения. В большинстве ситуаций создаются угловые соединения. При необходимости создать строго прямолинейный участок данная проблема устраняется с помощью технологии скользящей трубы – создание подвижного соединения, которое располагается между двумя точками крепежа. При этом в случае повышения температуры обеспечивается нужное удлинение.

Читайте так же:
Опирание плиты перекрытия кирпич

Особенности линейного расширения металла

Линейное расширение металла является одним из самых минимальных. Коэффициент теплового удлинения можно рассчитать самостоятельно или посмотреть в соответствующей справочной литературе. Наиболее подвержены температурным нагрузкам алюминий и медь. Если сравнивать алюминиевые и стальные трубы, то данная величина у изделий из алюминия в два раза больше, нежели у трубопроводной продукции из стали. Поэтому при использовании металлических труб для создания отопительных сетей, следует заранее выполнить необходимые расчёты (формула линейного расширения указана выше).

Особенности линейного расширения труб из полипропилена

Как показывает расчёт линейных расширений, обычные ПП трубы обладают высоким коэффициентом температурного удлинения. Так, например, если монтировать трубопровод при температуре 20 о С, а потом начать транспортировать по нему рабочую среду при температуре 90 о С, то сама коммуникация нагреется до 70 о С. В результате температурного воздействия произойдёт изменения размеров: 10,5 мм на каждый метр.

Эффективным решением данной проблемы стало изготовление армированных труб, у которых коэффициент температурного расширения в 5 раз меньше, нежели у изделий без армирования.

Из всего существующего ассортимента полипропиленовых трубопроводных систем, представленного на современном рынке, у труб "Акватерм" один из самых низких коэффициентов линейного удлинения.

Сводная таблица линейного расширения разных пластиковых труб

Наименование трубКоэффициент линейного удлинения труб мм/м ( о С)
ПВХ (поливинилхлорид)0,06-0,08
PEX (сшитый полиэтилен)0,024
PVDF ( поливинилиденфторид )0,12-0,18
ABS ( акрилонитрил-бутадиен-стирол )0,09
PE (полиэтилен)0,15-0,20
PB (полибутилен)0,12
Металлопласт0,025
ПП (полипропилен)0,15
Fusiolen (Фузиолен)0,035

Как избежать линейного расширения

Такая особенность, как деформация в результате воздействия температур, со временем приводит к удлинению и провисанию системы. В случае с полипропиленовыми трубами вопрос решился благодаря гибким компенсаторам, которые устанавливаются на прямых участках коммуникации более 10 м. Данные компенсирующие детали представляют собой достаточно простые соединительные элементы, напоминающие завёрнутую петлю. В их задачу входит компенсация расширения труб в результате резких скачков температуры и давления.

  • Обеспечить стабильное давление в трубопроводах на протяжении всего периода эксплуатации системы;
  • Сохранить прямолинейность на всех участках трубопровода.

Использование гибких компенсаторов решает вопрос с линейным расширением у полипропиленовых труб. А у труб Акватерм он полностью нейтрализуется и значение приближается к 0. При этом остаются все положительные качества ПП труб, которые позволяют создавать надёжные и долговечные трубопроводы.

Как решить проблему линейного расширения труб из других материалов

Если для труб используются гибкие компенсаторы, то при монтаже коммуникаций из поливинилхлоридных комплектующих вообще не устанавливаются компенсирующие элементы. А для PVDF систем предназначены компенсаторы Козлова. Их установка положительно сказывается на качестве трубопровода и эксплуатационном периоде.

Разновидности компенсаторов

В настоящее время выпускаются разные модели компенсаторов:

Г-образные;
Z-образные;
П-образные;


Сильфонные, которые в свою очередь бывают сдвиговыми, осевыми и т.д.

О компенсаторах более подробно будет рассказано в нашем следующем обзоре.

Подводя итог, стоит сделать акцент на важность значения линейного расширения труб при проектировании трубопроводов, поскольку оно влияет на их качество и срок службы.

Пластиковые трубы не требующие компенсаторов

Пластиковые трубы от немецкой компании "Aquatherm" имеют много преимуществ, одним из которых является минимальное линейное тепловое расширение 0,035 мкм. Таким низким показателем не может похвастаться ни одна аналогичная продукция. В большинстве случаев коэффициент линейного термического расширения составляет 0,15 мкм.

Читайте так же:
Можно ли ехать по выделенной полосе если нет кирпича

Минимальная деформация гарантирует работу трубопровода без повреждений долгие годы и обеспечивает возможность не использовать компенсаторы при вертикальной прокладке в шахте и каналах.

Трубы произведенные в Германии, широкого спектра применения.

Система отлично подходит для подведения воды к бассейнам, как в частных, так и промышленных масштабах. Так же используется для транспортировки химических сред.

Линейное расширение материалов

Линейное расширение — физическое свойство горных пород, не оказывающее решающего влияния на их выбор для производства облицовочных материалов (действующими отечественными стандартами не регламентируется). Тем не менее знание этого свойства позволяет более точно и обоснованно определять область применения того или иного вида камня, принимать меры по предупреждению повреждений облицовки.

Рассматриваемое свойство характеризуется температурным коэффициентом линейного расширения Кт, определяемым по формуле

где l – первоначальная длина образца (при температуре to), мм; ДI – удлинение образца при его нагревании до температуры t, мм.

Для определения параметра / Ст используют образцы горных пород круглого или призматического сечения площадью 80 мм 2 , длиной 50 мм. Образцы нагревают в интервале температур 15—100°С, измеряя их длину специальным прибором, например оптическим компаратором (от латинского компаратор – сравнивающий). По результатам измерений, используя вышеприведенную формулу, вычисляют значение Kr. Величины коэффициента линейного расширения для некоторых видов облицовочного камня следующие:

граниты актюбинский, уллу-камский . . 0,0000068

гранит «Возрождение» (вуоксинский) . 0,0000089

кварцит шокшинский 0,0000122 .

Как видно из приведенного перечня, значения коэффициентов линейного расширения для различных пород могут отличаться в 2—3 раза.

Пользуясь формулой для вычисления Kr, нетрудно подсчитать что для некоторых видов камня при службе его в наружной облицовке относительное удлинение может составить 0,3 0,5 мм и более на I м облицовки, т. е. в зависимости от размера стены достичь значений 3—6 мм. В том случае, если в облицовке не предусмотрены температурные (компенсационные) швы между отдельными рядами плит, такие значительные линейные деформации плит неизбежно приведут к появлению трещин и последующему выпадению отдельных участков облицовки. Подобные явления имеют место в некоторых южных городах страны, где облицовка эксплуатируется в условиях значительных перепадов температур, сильно разогреваясь от прямого попадания солнечных лучей (для зданий Ташкента, например, характерны случаи растрескивания и выпадения облицовочных плит из газганского мрамора, имеющего повышенный коэффициент линейного расширения).

Анизотропия

Анизотропия (от греческого анизос – неравный и тропос – направление) – физическое свойство материалов, в данном случае горных пород, характеризующее различие их физических, механических и прочих характеристик (свойств) в зависимости от направления. Наиболее ярко это свойство проявляется у изверженных (гранитов) и метаморфических (гнейсов, сланцев) пород. Анизотропия обычно предопределяется либо ориентацией породообразующих минералов или дефектов в породе, либо ее текстурой. Это свойство оказывает большое влияние на обрабатываемость камня.

Так, анизотропия гранитов обусловливает их способность раскалываться в одних направлениях легче, чем в других. Обычно это связано с ориентацией расположения в породе кристаллов кварца или слюды. У большинства гранитов Украинского кристаллического щита анизотропность обусловлена ориентацией пузырьковых пустот в кристаллах кварца (например, у янцев- ского гранита). У некоторых разновидностей гранита из-за ярко выраженной анизотропности разница в величине усилий разрыва, прикладываемых к породе при ее раскалывании, в разных направлениях составляет 50 % и более.

Читайте так же:
Восстановление кирпича lenovo a820

Как рассчитывают коэффициент линейного расширения бетона?

Для того чтобы построить прочное здание, специалисты определяют коэффициент линейного расширения бетона. Так строитель может узнать, на сколько изменится в длину материал после нагревания. Такие расчеты позволяют избежать преждевременной деформации постройки, появление трещин и увеличить эксплуатационную стойкость сооружения.

Что это такое?

Термин коэффициент расширения бетона обозначает, как сильно расширяется строительный материал при увеличении температуры.

Понятие связано с теплоемкостью и теплопроводностью раствора. Бетон, который может расширяться, имеет в составе добавки или напрягающий цемент. Таким образом, в результате получается стойкая смесь, которая способна изменяться в размере. Кроме этого, для создания конструкции необходимы швы, поддерживающие блоки. Если возникает слишком большой температурный перепад, то бетон может потрескаться. Для этого стараются правильно подобрать состав материала с высоким коэффициентом, поэтому можно предотвратить появление трещин.

Как рассчитать показатель температурного расширения?

Чтобы определить данный показатель, нужно сделать замер длины изделия до повышенного термического воздействия.

Можно самостоятельно измерить расширение. Для этого измеряется исходная длина. После температура повышается на 1 градус. Стоит помнить, что уровень тепла должен быть одинаковый по всему периметру. После уточняют величину удлинения. Для микроизменений используют микроскоп. Кроме этого, коэффициент теплового расширения бетона можно вычислить по формуле: l=l0(1+α⋅ΔT). В этом уравнении l обозначает расширение, ΔT — температуру, при которой произошли изменения, а l0 — начальная длина.

Температурный показатель

Коэффициент можно найти в таблице, в которой даются средние значения. По табличным данным для бетона этот показатель равен 0,00001 (ºС)-1. Так, при 80 градусах увеличение будет 0,8 мм/м. Но такие табличные данные не являются довольно точными, так как во всех схемах предоставлены усредненные значения. Потому желательно самостоятельно измерять или рассчитывать показатели.

Данный показатель для каждого вида материала будет отличаться.

Теплоемкость

Коэффициент температурного расширения неразрывно связан с теплоемкостью, используемых при строительстве. Под этим термином подразумевает определенное количество тепла, которое нужно смеси для того, чтобы поднять температуру. Так как выделяют несколько типов растворов, то и коэффициент будет меняться от наполнителей. Так, теплоемкость воздушно-сухого бетона равняется 1,35 Вт (м*°С). Это говорит о том, что показатель высокий и потому нужен дополнительный утеплитель. У пористых смесей значение теплоемкости низкое (0,35—0,75 ВТ).

Данный коэффициент зависит и от теплоемкости материала.

Как регулировать?

Значение зависит от таких факторов:

  • температуры;
  • класс;
  • наполнителя.

Заполнитель и цемент имеют разный температурный коэффициент. Потому при нагревании и расширении может происходить деформация и появляются трещины. Для того чтобы это не произошло применяют специальные швы. Кроме этого, увеличивают армирование строительной конструкции. Бетон делят на отдельные блоки. Но эти методы дорогостоящие и не всегда эффективны. Потому для результата используют напрягающие и расширяющие вяжущие.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector