De Allowable Pipe Span Calculator is een onmisbaar hulpmiddel voor ingenieurs en technici bij de aanleg en het onderhoud van pijpleidingsystemen. Deze calculator helpt bij het bepalen van de maximale afstand tussen leidingsteunen en zorgt zo voor structureel integriteit en veiligheid, terwijl de kosten en het materiaalgebruik worden geminimaliseerd. Het is met name van cruciaal belang in industrieën waar leidingen vloeistoffen onder verschillende temperaturen en drukken transporteren, waardoor nauwkeurige berekeningen nodig zijn om doorzakken, trillingen en mogelijke storingen te voorkomen.
Formule van de toegestane pijpoverspanningscalculator
De formule om de toegestane overspanning voor een buis te berekenen, rekening houdend met factoren als materiaal, diameter en het gewicht van de buis (inclusief de vloeistof die deze transporteert), is:
Waar:
- L is de toegestane overspanning.
- π is Pi (ongeveer 3.14159).
- E is de elasticiteitsmodulus van het buismateriaal.
- Ik ben de traagheidsmoment van de leidingdoorsnede.
- w is het gewicht van de buis per eenheid lengte, inclusief de vloeistof die het vervoert.
- g is de zwaartekrachtconstante (9.81 m/s²).
Gedetailleerde berekeningsstappen:
- Bepaal de elasticiteitsmodulus (E):
- E is een materiaaleigenschap en is terug te vinden in de materiaaleigenschappentabellen voor het specifieke buismateriaal.
- Bereken het traagheidsmoment (I):
- Voor een cilindrische buis geldt I = π * (D_o^4 - D_i^4) / 64
- D_o is de buitendiameter van de buis.
- D_i is de binnendiameter van de buis.
- Bereken het gewicht per lengte-eenheid (w):
- w = ρ_p * A_p + ρ_f * A_f
- ρ_p is de dichtheid van het buismateriaal.
- A_p is het dwarsdoorsnedeoppervlak van het buismateriaal.
- ρ_f is de dichtheid van de vloeistof in de buis.
- A_f is het dwarsdoorsnedeoppervlak van de vloeistof.
- Vervang waarden in de formule:
- L = (π * E * I / (w * g))^(1/4)
Tabel met buismateriaaleigenschappen
Deze tabel biedt ingenieurs snelle toegang tot algemene waarden en eigenschappen die nodig zijn voor berekeningen:
| Materiaal | Elasticiteitsmodulus (E) | Dichtheid van materiaal (ρ_p) | Typisch gebruik |
|---|---|---|---|
| Staal | 200 GPa | 7850 kg / m³ | Hogedruksystemen |
| PVC | 3 GPa | 1380 kg / m³ | Huishoudelijke water- en afvalsystemen |
| Aluminium | 69 GPa | 2700 kg / m³ | Lichtgewicht structurele toepassingen |
Voorbeeld van een rekenmachine voor de toegestane leidingoverspanning
Overweeg een stalen pijp met een buitendiameter van 120 mm en een binnendiameter van 100 mm, geschikt voor water. De dichtheid van water is ongeveer 1000 kg/m³. Neem aan dat de dichtheid van het buismateriaal 7850 kg/m³ is.
Traagheidsmoment (I): I = π * (0.12^4 - 0.10^4) / 64 ≈ 2.25 * 10^-6 m^4
Gewicht per lengte-eenheid (w): w = 7850 * (oppervlak staal) + 1000 * (oppervlak water)
Toegestane spanwijdte (L): L = (π * 200 * 10^9 * 2.25 * 10^-6 / (w * 9.81))^(1/4)
Deze berekening zou de maximale overspanning tussen steunen bepalen om de veiligheid en functionaliteit te garanderen.
Meest voorkomende veelgestelde vragen
Verschillende materialen hebben verschillende elasticiteitsmoduli en dichtheden, die de sterkte en het gewicht van de buis beïnvloeden en rechtstreeks van invloed zijn op de toegestane overspanning.
Het gewicht van de vloeistof draagt bij aan de totale belasting van de buis, waardoor de overspanning wordt beïnvloed door de zwaartekracht die deze moet weerstaan te vergroten.
Ja, factoren zoals temperatuur en externe druk kunnen de materiaaleigenschappen beïnvloeden en moeten in ontwerpberekeningen in aanmerking worden genomen om de veiligheid en prestaties op de lange termijn te garanderen.