–
Калькулятор КТР (коэффициента теплового расширения) помогает инженерам, материаловедам и исследователям определять, насколько расширяется или сжимается материал при воздействии изменений температуры. Коэффициент теплового расширения (КТР) является важнейшим свойством материалов, используемых в строительстве, производстве, аэрокосмической и автомобильной промышленности.
Понимание КТР материала необходимо для предотвращения структурный отказов, проектирование термостойких компонентов и обеспечение совместимости материалов, подвергающихся колебаниям температуры.
Этот калькулятор упрощает процесс определения того, насколько изменится размер материала на основе его значения КТР, начальной длины и изменения температуры.
Формула
Коэффициент термического расширения (КТР) рассчитывается по следующей формуле:
Где:
- КТР — коэффициент теплового расширения (выраженный в градусах Цельсия или Кельвина, обычно обозначается как 1/°C или 1/K).
- ΔL изменение длины (конечная длина - начальная длина, измеряемая в метрах или других единицах длины).
- L0 исходная длина материала (в метрах или других единицах длины).
- Delta; t изменение температуры (конечная температура - начальная температура, измеряется в градусах Цельсия или Кельвина).
Эта формула позволяет пользователям определять поведение материала при расширении или сжатии в различных температурных условиях.
Предварительно рассчитанные значения КТР для распространенных материалов
Чтобы помочь пользователям быстро сориентироваться в значениях КТР для различных материалов, ниже приведена таблица типичных коэффициентов теплового расширения:
| Материалы | КТР (1/°C) × 10⁶ | КТР (1/К) × 10⁶ |
|---|---|---|
| Алюминий | 23.1 | 23.1 |
| Медь | 16.5 | 16.5 |
| Сталь (углеродистая) | 11.7 | 11.7 |
| Нержавеющая сталь | 16.0 | 16.0 |
| Бетон | 10.0 | 10.0 |
| Стекло | 5.0 | 5.0 |
| кремний | 2.6 | 2.6 |
Эта таблица представляет собой краткую справочную информацию для инженеров и проектировщиков, которым необходимо учитывать тепловое расширение в своих проектах.
Пример
Рассчитаем расширение алюминиевого стержня, изначально имеющего длину 1.5 метра, при повышении температуры от 25°C до 75°C.
Данный:
- L0 = 1.5 метра
- ΔT = 75 - 25 = 50°С
- КТР для алюминия = 23.1 × 10⁻⁶ 1/°C
Применение формулы:
ΔL = КТР × L0 × ΔT
ΔL = (23.1 × 10⁻⁶) × (1.5) × (50) = 0.00173 метра (или 1.73 мм)
Так, алюминиевый стержень расширяется на 1.73 мм при повышении температуры на 50°C.
Наиболее распространенные часто задаваемые вопросы
CTE помогает инженерам предсказывать, как материалы будут расширяться или сжиматься из-за изменений температуры. Это имеет решающее значение для структурной целостности, подгонки компонентов и управления термическими напряжениями в инженерных приложениях.
Да, КТР материала может меняться в зависимости от температурного диапазона, производственного процесса и чистоты материала. Некоторые материалы демонстрируют нелинейное расширение при экстремальных температурах.