Lineer Termal Genleşme Katsayıları ve Hesaplama

Termal genleşme, bir nesne ısıtıldığında veya soğutulduğunda, uzunluğu, orijinal uzunluk ve sıcaklıktaki değişiklikle orantılı bir miktarda değişir.

Doğrusal termal genleşme – bir nesnenin uzunluğundaki değişiklik – olarak ifade edilebilir

dl = L0 α (t1 – t0)                                (1)

where

dl = nesne uzunluğundaki değişiklik (m, inches)

L0 = nesnenin ilk uzunluğu (m, inches)

α =  doğrusal genleşme katsayısı (m/moC, in/inoF) 

t0 = ilk sıcaklık (oC, oF)

t1 = son sıcaklık (oC, oF)

Nesnenin son uzunluğu şu şekilde hesaplanabilir

L1 = L0 + dl

    = L0 + L0 α (t1 – t0)                                (2)

L1 = nesnenin son uzunluğu (m, inches)

Not! – çoğu malzeme için doğrusal termal genleşme katsayıları sıcaklığa göre değişir.

Örnek – Alüminyum Kirişin Termal Genleşmesi

-30oC ila50oC arasında değişen sıcaklıklarda alüminyum yapı tasarlanmıştır. Bir kirişin uzunluğu 20oC ye monte edildiğinde 6 m ise – kirişin minimum sıcaklıktaki -30oC‘deki en kısa son uzunluğu aşağıdaki gibi hesaplanabilir.

L1 = (6 m) + (6 m) (0.000023 m/moC) ((-30 oC) – (20 oC))

      =  5.993 m

50oC maksimum sıcaklıkta kirişin en uzun son uzunluğu şu şekilde hesaplanabilir.

L1 = (6 m) + (6 m) (0.000023 m/moC) ((50 oC) – (20 oC))

    =  6.004 m

Örnek – Alaşımlı Çelik Borunun Isıl Genleşmesi

100 feet uzunluğunda bir alaşımlı çelik boru 32 ila 212oF arasında ısıtılır. Genişleme katsayısı 8 10-6 (in/inoF).

Borunun genleşmesi şu şekilde hesaplanabilir:

dl = (8 10-6 in/inoF) (100 ft) (12 in/ft) ((212 oF) – (32 oF))

    = 1.728 inches

Yüzeysel Genişleme

Bir dereceye kadar sıcaklık yükseltildiğinde malzemenin birim alanının artacağı, yüzeysel (alan) genleşme katsayısı olarak adlandırılır.

Kübik Genişleme

Bir dereceye kadar sıcaklık yükseltildiğinde malzemenin birim hacminin arttığı miktara kübik genleşme katsayısı denir.

Bazı yaygın malzemeler için termal genleşme katsayıları:

ÜrünDoğrusal Sıcaklık Genleşme Katsayısı – α – ( 10-6 m / (m K))
Termoplastik ABS (Akrilonitril bütadien stiren)72 – 108
ABS cam elyaf takviyeli31
Asetal – cam elyaf takviyeli39
Asetaller85 – 110
Akrilik68 – 75
Alümina (alüminyum oksit, Al 2 O 3 )8.1
Alüminyum21 – 24
Alüminyum nitrür5.3
kehribar50 – 60
Antimon11-Sep
Arsenik4.7
Bakalit, ağartılmış22
Baryum20.6
Baryum ferrit10
Benzocyclobutene42
Berilyum12
Bizmut13 – 13,5
Pirinç18 – 19
Tuğla duvar5
Bronz17,5 – 18
Kadmiyum30
Kalsiyum22.3
Kauçuk66 – 69
Dökme demir gri10.8
Selüloit100
Selüloz asetat (CA)130
Selüloz asetat butinat (CAB)96 – 171
Selüloz nitrat (CN)80 – 120
Çimento, Portland11
seryum5.2
Klorlanmış polieter80
Klorlu polivinilklorür (CPVC)63 – 66
Krom7-Jun
Kil kiremit yapısı5.9
Kobalt12
Beton13 – 14
Betonarme yapı9.8
konstantan15,2 – 18,8
Bakır16 – 16.7
Bakır, Berilyum 2517.8
Korindon, sinterlenmiş6.5
Cupronickel% 3016.2
Elmas (Karbon)1,1 – 1,3
duralümin23
Disporsiyum9.9
Ebonit70
Epoksi – cam elyaf takviyeli36
Epoksi, dökme reçineler ve bileşikler, doldurulmamış45 – 65
erbiyum12.2
Etilen etil akrilat (EEA)205
Etilen vinil asetat (EVA)180
öropiyum35
Floroetilen propilen (FEP)135
Fluorspar, CaF 219.5
Gadolinyum9
Alman gümüşü18.4
Germanyum6.1
Cam, sert5.9
Cam tabak9
Cam, Borcam4
Altın14.2
Altın – bakır15.5
Altın – platin15.2
Granit7,9 – 8,4
Grafit, saf (Karbon)8-Apr
tunç18
Gutta percha198
Hafniyum5.9
Sert alaşımlı K206
Hastelloy C11.3
Holmiyum11.2
kapton20
lantan12.1
Öncülük etmek29
kalker8
Lityum46
lutesyum9.9
Macor9.3
Magnalium23.8
Magnezyum25 – 26,9
Manganez22
manganin18.1
Mermer5.5 – 14.1
Duvarcılık, tuğla4,7 – 9,0
Merkür61
Mika3
Molibden5
Monel metal13.5
Harç7,3 – 13,5
Neodimyum9.6
Nikel13
Niyobyum (Columbium)7
Naylon, genel amaçlı50 – 90
Naylon, cam elyaf takviyeli23
Naylon, Tip 11, kalıplama ve ekstrüzyon bileşiği100
Naylon, Tip 12, kalıplama ve ekstrüzyon bileşiği80.5
Naylon, Tip 6, dökme85
Naylon, Tip 6/6, kalıplama bileşiği80
Tahıl için dik Meşe54
Osmiyum6-May
palladyum11.8
Parafin106 – 480
Dolumsuz fenolik reçine60 – 80
Fosfor bronz16.7
Alçı17
plastik maddeler40 – 120
Platin9
plutonyum47 – 54
Poliakrilonitril70
polyallomer92
Polyamid (PA)110
Polibütilen (PB)130 – 139
Polikarbonat (PC)65 – 70
Polikarbonat – cam elyaf takviyeli21,5
Polyester124
Polyester – cam elyaf takviyeli25
Polietilen (PE)108 – 200
Polietilen (PE) – Yüksek Moleküler Ağırlık108
Polietilen tereftalat (PET)59.4
Polyphenylene54
Polifenilen – cam elyaf takviyeli36
Polipropilen (PP), doldurulmamış72 – 90
Polipropilen – cam elyaf takviyeli32
Polistiren (PS)70
Polisülfon (PSO)55 – 60
Politetrafloretilen (PTFE)112 – 135
Poliüretan (PUR), sert57.6
Polivinil klorür (PVC)54 – 110
Poliviniliden florür (PVDF)128 – 140
Porselen, Endüstriyel4
Potasyum83
praseodim6.7
Promethium11
Kuvars, kaynaşmış0,55
Kuvars, mineral14-Aug
Renyum6.7
Rodyum8
Kaya tuzu40,4
Sert kauçuk80
Rutenyum9.1
Samaryum12.7
Kumtaşı11.6
Safir5.3
Skandiyum10.2
Selenyum37
Silikon5-Mar
Silisyum Karbür2.77
Gümüş19 – 19.7
Sitall0.15
arduvaz10
Sodyum70
Lehim kurşun – kalay,% 50 -% 5025
Spekulum metal19.3
sabuntaşı8.5
Çelik11 – 12,5
Çelik Paslanmaz Östenitik (304)17.3
Çelik Paslanmaz Östenitik (310)14.4
Çelik Paslanmaz Östenitik (316)16
Çelik Paslanmaz Ferritik (410)9.9
Stronsiyum22.5
Tantal6.5
Tellür36.9
Terbiyum10.3
çinkolu kurşun alaşımı11.6
Talyum29.9
toryum12
tülyum13.3
Teneke20 – 23
Titanyum8,5 – 9
Topas8-May
Tungsten4.5
Uranyum13.4
Vanadyum8
Vinil Ester16 – 22
vulkanit63,6
Balmumu15-Feb
Wedgwood ürünleri8.9
Tahıl, dikey (dikey) arası30
Ahşap, köknar3.7
Tahıl paralel3
Ahşap, çam5
İterbiyum26.3
İtriyum10.6
Çinko30 – 35
Zirkonyum5.7
Buz, 0 o C su51
Inconel11,5 – 12,6
İndiyum33
nikelli çelik1.5
İridyum6.4
Demir Döküm10.4 – 11
Demir dövme11.3
Demir, saf12
  • 10 – 6 m / m o C = 1 μ m / m o C 
  • m / m = metre başına metre, in / in = inç başına inç

Sıcaklık için çoğu değer 25 oC (77 oF) . Değerlerdeki açıklık, malzemelerin kendilerindeki değişikliklerden veya kullanılan kaynaklardaki değişikliklerden kaynaklanabilir.

  • tK = tC + 273.16
  • tR = tF + 459.67  
  • 1 in (inch) = 25.4 mm
  • 1 ft (foot) = 0.3048 m

Sürtünme ve Sürtünme Katsayıları

Hüseyin Sümer hakkında 72 makale
Chemical and Mechanical engineer. Entrepreneur. Passionate about, Technology and Research.

İlk yorum yapan olun