열 팽창 이해
* 기본 사항 : 가열되면 모든 고형물이 팽창하고 냉각되면 수축합니다. 이는 재료 내에서 원자의 진동이 증가하여 더 많은 공간을 차지하게하기 때문입니다.
* 확장에 영향을 미치는 요인 :
* 재료 : 다른 재료는 다른 속도로 확장됩니다. 예를 들어 강철은 알루미늄보다 더 많이 확장됩니다.
* 온도 변화 : 온도가 클수록 확장이 커집니다.
* 원래 크기 : 더 큰 물체는 동일한 온도 변화에도 불구하고 작은 물체보다 작은 물체보다 더 많이 확장됩니다.
보상 전략
1. 설계 고려 사항 :
* 확장 갭 : 확장과 수축을 허용하기 위해 구조 나 구성 요소에 고의적 인 간격을 두십시오. 이것은 일반적으로 다리 데크, 철도 트랙 및 건물 외관에서 볼 수 있습니다.
* 유연한 연결 : 유연한 재료 또는 연결을 사용하여 확장을 수용하고 스트레스 축적을 방지하십시오. 여기에는 도로의 확장 조인트, 파이프의 벨로우즈 또는 기계의 유연한 커플 링이 포함될 수 있습니다.
* 프리 스트레스 : 경우에 따라, 재료는 의도적으로 확장에 대응하기 위해 미리 스트레스를받습니다. 이것은 열 팽창을 예상하기 위해 교량과 같은 구조물에 장력을 적용하여 수행 할 수 있습니다.
2. 재료 선택 :
* 낮은 열 팽창 재료 : 최소 확장이 필요한 응용 분야에 대한 열 팽창 계수 (CTE)가 낮은 재료를 선택하십시오. 예제는 다음과 같습니다.
* 침범 (니켈-아이언 합금) : 매우 낮은 열 팽창으로 유명합니다.
* 도자기 : 많은 세라믹은 확장률이 낮습니다.
* 복합 재료 : 특정 확장 특성을 갖도록 엔지니어링되었습니다.
3. 온도 제어 :
* 단열재 : 구조 또는 구성 요소의 온도 차이를 줄이면 팽창이 크게 줄어들 수 있습니다.
* 냉각 시스템 : 냉각 시스템을 사용하여 일관된 온도를 유지하면 과도한 확장을 방지 할 수 있습니다.
4. 보상 메커니즘 :
* bimetallic 스트립 : CTE가 다른 두 개의 다른 금속으로 만들어졌습니다. 온도가 변함에 따라 스트립은 불평등 한 확장으로 인해 구부러지며 스위치 또는 제어 장치를 트리거하는 데 사용할 수 있습니다.
* 확장 루프 : 이동을 허용하는 루프를 만들어 확장을 수용하기 위해 파이프 및 기타 시스템에 사용됩니다.
예
* 다리 : 확장 갭은 온도 변화로 인한 움직임을 허용하기 위해 브리지 데크에 통합됩니다.
* 철도 트랙 : 레일 사이의 작은 간격은 좌굴없이 팽창과 수축을 허용합니다.
* 배관 시스템 : 확장 루프는 긴 파이프 라인의 확장을 수용하는 데 사용됩니다.
* 정밀 기기 : 침략은 최소 확장이 중요한 기기에 사용됩니다.
키 포인트
* 사용 된 재료의 열 팽창 계수 (CTE) 이해가 필수적입니다.
* 특정 보상 전략은 응용, 온도 범위 및 재료 특성에 따라 다릅니다.
* 열 확장에 대한 적절한 보상을 보장하려면 철저한 설계 및 엔지니어링 계산이 필요합니다.
