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예를 들면 알루미늄의 열팽창 계수는 23.03 이다.
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ASME Pressure Vessel Code Training Course
금속의 열팽창계수와 ASME Section II, Part D, Table TE에 소개된 열팽창계수의 종류에 대해 알아보고, 고온에 노출된 기기의 열팽창량을 계산하는 방법에 대해 학습해보겠습니다.
(we will learn about the thermal expansion coefficient of material and the types of them introduced in ASME Section II, Part D, and how to calculate the thermal expansion amount of object exposed to high temperatures.)
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[스크랩] 알루미늄의 열팽창 계수 – 다음블로그
알루미늄의 열팽창계수는 0.022mm/mh℃이며 플라스틱은 0.08mm/mh℃로서 플라스틱이 열팽창이 크고 가열되면 금속류보다 더 팽창된다.
Source: blog.daum.net
Date Published: 12/14/2021
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Source: www.chip1stop.com
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열팽창계수 계산 예제 납 아연 마그네슘 알루미늄 주석 은 구리 금 강 철 백금 유리 ; 은, 19.5, 백금, 9 ; 구리/황동, 18, 유리, 8.1.
Source: gw3388.tistory.com
Date Published: 6/23/2022
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열팽창
20도에서 알루미늄의 길이 열팽창 계수는 23.1 [μm/K]이고 구리는 17[μm/K]이고 철은 11~13[μm/K]이다. 20도에서 10cm의 알루미늄은 100도가 되면 …
Source: article2.tistory.com
Date Published: 3/8/2021
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열팽창 계수(Coefficient of Thermal Expansion)에 대한 모든 정보
모든 재료는 고유의 열팽창계수(CTE)를 가지고 있습니다. FEA 시뮬레이션에서 온도 변화에 의한 구조물의 변형(팽창 또는 수축)의 정도를 확인하기 …
Source: www.banditong.com
Date Published: 9/27/2021
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저열팽창 계수를 갖는 알루미늄합금계 복합재료 및 이를 이용한 …
종래 개발된 알루미늄합금의 열팽창 계수는 18×10 -6~25×10 -6/℃ 정도이며, 알루미늄에 실리콘을 17wt%정도 함유한 A390.0합금이 18×10 -6/℃수준이다.
Source: patents.google.com
Date Published: 9/20/2021
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Jinolimi: 재질에 따른 열팽창 계수와 계산식
재질에 따른 열팽창 계수와 계산식 – Coefficient of Thermal Expansion. 재질에 따른 열팽창 계수 α. 재료. α. 알루미늄. 0.000023. 마그네슘.
Source: jinolimi.blogspot.com
Date Published: 7/1/2021
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선팽창 계수와 열팽창 계수 속 기계재료의 온도 관련성 …
이렇게 나와있다. 다시 말해서 온도의 변화 폭이 얼마나 큰지 작은지에 대한 수치를 계수로 나타낸 것이다. 그러므로 알루미늄은 2.38의 열팽창 계수를 …
Source: m.blog.naver.com
Date Published: 4/18/2021
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주제에 대한 기사 평가 알루미늄 열팽창 계수
- Author: RPE’s PV \u0026 Tank – 플랜트 장치설계 채널
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- Date Published: 2021. 11. 6.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=bk25nV2vzII
히터와 같은 열 관련 제품을 제작후 예측하지 못한 문제들이 발생하게 된다. 머 다양한 이유에서 문제가 발생하고 그것들을 해결하기 위해 많은 노력을 한다.
일을 하면서 가만히 보면 발생하는 많은 비중을 차지하는 이유가 설계중에 동종/이종재질간 열팽창에 의해 발생하는 문제점을 고려하지 않은 경우가 있다.
인터넷에 열팽창에 관한 자료를 찾아보면 쉽게 열팽창길이를 계산할수있는 공식을 접할수 있는데 아래와 같다.
처음길이 : X
온도차 : 높은온도-낮은온도 : A
원재료의 고유 열팽창계수 : B
열팽후 길이 : Y
Y = X * (1+B*0.000001*A)
이다.
예를 들면 알루미늄의 열팽창 계수는 23.03 이다. 처음길이가 560 이고, 온도차가 150도 일때 560*(1+23.03*0.000001*150) = 561.93452 이렇게 된다. 즉, 1.93452 만큼 길어진 것이다.
이러한 부분을 감안하고 계산해서 설계를 한다면 열과 관련된 부품, 장비등을 설계하고 제작을 했을때 발생하는 문제점은 많이 줄어들 것이라 생각 된다.
참고로 재질별 열팽창계수표를 첨부한다.
timcan
(플라스틱은 온도에 따라 수축이 심하고 알루미늄은 수축이 적다. )
알루미늄의 열팽창계수는 0.022mm/mh℃이며 플라스틱은 0.08mm/mh℃로서 플라스틱이 열팽창이 크고 가열되면 금속류보다 더 팽창된다. 그러므로 플라스틱은 온도가 증가함에 따라 기계적인 안정도는 매우 감소하게 되고 점차 분해되기 시작하여 종합체는 더 단순한 화합물로 되든가 증합전의 물질로 되며 직사광선을 오래 받게 되면 노화 현상이 일어나게 된다.
알루미늄 플라스틱 콘크리이트 철 근 열팽창 계수(mm/mh℃ ) 0.02 0.08 0.0001 0.0001
#. 특히 4계절이 뚜렷한 우리나라에서는 외부창 표면 온도 편차가 약 60 ~ 70℃
정도이므로
PVC
창호는
외부창으로
적합치
않다고
볼
수
있다
출처 : SYSTEM WINDOW
글쓴이 : 모드가 원글보기 : 모드가
메모 :
열팽창 (Thermal Expansion)은 온도에 따라 물질의 부피가 증가하는 현상이다.
위의 그림과 같이 길이 L의 막대에서 온도에 따라 증가 되는 길이 dL는 다음 관계식을 가지며 길이 열팽창 (Linear Thermal Expansion)이라고 한다.
여기서, α L 는 길이 열팽창 계수 이다.
길이 열팽창 이외에 넓이 열팽창(Area Thermal Expansion)과 부피 열팽창(Volume Thermal Expansion)이 있다. 등방성 물질 (Isotropic Material)은 모든 방향에서 팽창 계수가 같기 때문에 부피 열팽창 계수는 길이 열팽창 계수의 3배이다. 하지만, 비등방성 물질 (Anisotropic Material)은 길이 방향에 따라 팽창 계수가 다르다.
20도에서 알루미늄의 길이 열팽창 계수는 23.1 [μm/K]이고 구리는 17[μm/K]이고 철은 11~13[μm/K]이다. 20도에서 10cm의 알루미늄은 100도가 되면 0.1848mm가 증가한다.
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열팽창 계수(Coefficient of Thermal Expansion)에 대한 모든 정보
열팽창 계수(Coefficient of Thermal Expansion)란?
모든 물체는 열을 받으면 온도가 증가하고 이에 비례하여 체적이 늘어난다. 그리고 이와 반대로 외부로 열을 방출하게 되면 온도가 감소하고 그 결과 체적이 감소한다. 예를 들어 단일 재료로 만들어진 정육면체의 금속을 균일하게 온도를 증가시키면 정육면체는 모든 방향으로 일정한 양으로 늘어나게 되고 정육면체 모양을 그대로 유지한다.
하지만 정육면체가 단일의 금속으로 되어 있는 등방성 물체(isotropic material)가 아니고 복합재로 만들어진 이방성 물체(anisotropic material)라면 방향별로 늘어나는 양이 달라지고 이에 따라 더 이상 정육면체의 모양을 유지하지 않게 된다. 이러한 차이는 물질 고유의 열팽창계수가 전자의 경우에서는 모든 방향으로 일정하지만, 후자의 경우에는 구성 재료에 따라 균일하지 않아서 방향별로 팽창되는 양이 달라진다.
열팽창계수는 물체의 온도가 1°C 증가하였을 때 특정한 방향으로 늘어난 길이로 정의된다. 등방성 물체에 있어서는 x, y 및 z 세 방향으로의 열팽창계수가 모두 동일하지만 이방성 물체에 있어서는 세 방향으로의 열팽창계수가 더 이상 동일하지 않다. 열팽창계수는 열전도도(thermal conductivity) 및 비열(specific heat)과 더불어 열전달 현상을 지배하는 주요한 재료 물성치(material property)이다.
다양한 물질의 열팽창계수
모든 재료는 고유의 열팽창계수(CTE)를 가지고 있습니다. FEA 시뮬레이션에서 온도 변화에 의한 구조물의 변형(팽창 또는 수축) 정도를 확인하기 위해서 사용자는 재료의 열팽창계수를 프로그램에 입력해야만 합니다. 실제 재료는 온도 구역별로 CTE가 변할 수 있고 이방성을 가질 수 있습니다. 예를 들어 100°C의 구조물이 101°C가 될 때와 400°C의 구조물이 401°C가 되는 상황은 모두 1°C라는 동일한 온도 변화량이지만 재료에 따라 변형되는 양이 달라질 수 있습니다. 하지만 특별히 재료의 성질이 변형될 정도의 고온 상태에 대한 해석을 수행하는 경우가 아니라면 사용자는 아래의 열팽창계수를 사용할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 재료의 열팽창계수는 아래와 같습니다.
재료 이름 열팽창계수(mm/mm·K) 재료 이름 열팽창계수(mm/mm·K) Steel 17-4PH, H1100 1.280E-05 Alluminium
Alloys 1060 Alloy 2.360E-05 AISI 1020 1.500E-05 1345 Alloy 2.400E-05 AISI 1060 1.100E-05 1350 Alloy 2.400E-05 AISI 304 SS Annealed 1.700E-05 2014 Alloy 2.300E-05 AISI_310_SS 1.512E-05 2018 Alloy 2.200E-05 AISI_410_SS 1.008E-05 2024 Alloy 2.300E-05 AISI_Steel_1005 1.260E-05 3003 Alloy 2.300E-05 AISI_Steel_1008-HR 1.260E-05 3003 Alloy 2.320E-05 AISI 4340 Annealed 1.230E-05 6061 Alloy 2.400E-05 AISI_Steel_Maraging 1.010E-05 7049 Alloy 2.200E-05 Alloy Steel 1.300E-05 7079 Alloy 2.500E-05 Cast Alloy Steel 1.500E-05 Al 6061-T6 2.330E-05 Cast Carbon Steel 1.200E-05 Al 6063 2.350E-05 Cast Stainless Steel 1.500E-05 ALDC 2.140E-05 Chrome Stainless Steel 1.100E-05 ALDC 10 2.180E-05 H-1(CR60) 1.000E-06 ALDC 12 2.100E-05 HL-4000 6.500E-05 ALDC 3 2.200E-05 Hp-1 1.620E-05 ALDC 5 2.500E-05 Hp-4 1.620E-05 ALDC 7 2.320E-05 Inconel_718_Aged 1.300E-05 Aluminum_5085 2.500E-05 Plain Carbon Steel 1.300E-05 Aluminum_A356 2.140E-05 S/Steel_PH15-5 1.080E-05 Copper and its
Alloys Aluminum Bronze 1.700E-05 Steel 1.179E-05 Brass 1.800E-05 Steel_Rolled 1.728E-05 Bronze 1.782E-05 SUP12 0.000E+00 Copper 1.650E-05 SUS304 1.700E-05 Copper_C10100 1.170E-05 SUS316 1.650E-05 Leaded Commercial Bronze 3.200E-05 SUS316L 1.650E-05 Manganese Bronze 2.200E-05 Wrought Stainless Steel 1.100E-05 Tin Bearing Bronze 1.800E-05 Wrought Copper 2.000E-05 Other
Metals AL 1.2T 2.310E-05 Cobalt 1.200E-05 Molybdenum 5.000E-06 Nickel 1.700E-05 Pure Gold 1.400E-05 Pure Lead 5.300E-05 Pure Silver 2.000E-05 Titanium 8.800E-06 Titanium_Annealed 8.900E-06 Tungsten 4.400E-06 Vanadium 8.300E-06 Zirconium 1.100E-05
열팽창계수 차이에 따른 실제 구조물의 변형 차이
위 표를 확인하면 열팽창 계수는 10의 -5제곱 또는 10의 -6제곱의 수준을 보이기 때문에 큰 차이가 아니라고 느낄 수 있지만 0.00001의 차이만으로도 해석 결과는 크게 달라질 수 있습니다. 아래 그림에서는 위에서부터 열팽창계수가 10e-6, 5e-6, 1e-6인 임의의 재료에 대해 모두 동일한 50°C의 온도 변화로 인한 변형 모습을 나타내고 있습니다. 이 결과를 통해 CTE가 클수록 같은 온도 변화 상황에서 물체의 변형이 크게 발생하고, CTE가 작은 물질의 경우 보다 작은 변형이 발생하는 것을 알 수 있습니다. 엔지니어는 각 재료의 CTE에 따라서 구조물의 변형량이 제품의 성능에 어떤 영향이 생길지 예측해야만 합니다.
열팽창을 고려한 실제 CAE 시뮬레이션 사례
해석 목적
– 증착 코팅 장치 속 가열 장치(Heater Block)로부터 가해진 열에 의해 가열되는 탑 리드 및 냉각 파이프에 따른 온도 분포 확인
– 열팽창에 따른 열응력은 ASME Sec.VIII Div.2 준하여 Primary + Secondary stress 구조 안전성 평가 수행
주요 해석 결과
– 내부 고온의 히트 블록 및 탑 리드 내부 냉각관 반영하여 열전달 해석한 결과, 탑 리드 하단부에서 최대 189.97℃, 탑 리드 모서리부에서 최소 78.23℃로 최대편차 111.74℃ 발생함을 확인함
– ASME 2010 SEC.VIII, DIV.2에 따라 각 재료별 허용응력 Sps 값(: Max.(2*Sy or 3*Sm))과 최대 발생 응력을 비교한 결과, 모든 파트에서 약 1.99 이상의 안전율로 해당 구조물은 작동 조건 내에서 구조적 안전성을 확인함
KR960021300A – 저열팽창 계수를 갖는 알루미늄합금계 복합재료 및 이를 이용한 선회스크롤(Orbiting Scroll)의 제조방법 – Google Patents
B — PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
B22 — CASTING; POWDER METALLURGY
B22F — WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
B22F7/00 — Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
선팽창 계수와 열팽창 계수 속 기계재료의 온도 관련성 (알루미늄Al, 마그네슘Mg, 구리Cu, 철Fe, 납Pb)
3. 다음 기계재료를 열팽창 계수가 큰 것부터 순서대로 나열한 것은?
① Al > Cu > 탄소강
② Al > 탄소강 > Cu
③ Cu > Al > 탄소강
④탄소강 > Al > Cu
답은?~~
여전히 보기에는 계속해서 많이 보던 친구들이 나왔다. 일번 문제에서는 열팽창 계수에 대해 묻고 있다. 열팽창 계수가 무엇일까? 열팽창 계수는 사전적 의미에 의하면 온도가 1℃ 상승함에 따라 증가하는 체적을 0℃일 때의 체적으로 제한 몫을 체팽창계수(体膨脹係數), 온도가 1℃ 상승함에 따라 증가한 길이를 0℃일 때의 길이로 제한 몫을 선팽창계수(線膨脹係數)라고 한다. 설명이 엄청 전문적이기 때문에 헷갈릴 수 있지만 이것만 알면 된다. 그냥 열팽창의 정도가 어느 정도인가?라는 식으로 알고 있으면 된다. 즉, 정도를 묻고 있는 문제다. 열을 가했을 때 팽창하거나 변형, 녹는다, 변한다 등의 변화 정도가 어떤지 알고 있니?를 묻는 문제다.
지식백과를 보면 알루미늄 2.38, 안티몬 1.09, 납 2.93, 크롬 0.84, 철 1.2, 금 1.43, 구리 1.71, 망간 2.28, 몰리브덴 0.52, 니켈 1.30, 은 1.97, 텅스텐 0.45, 아연 2.97, 주석 2.70, 백금 0.90. 이렇게 나와있다. 다시 말해서 온도의 변화 폭이 얼마나 큰지 작은지에 대한 수치를 계수로 나타낸 것이다. 그러므로 알루미늄은 2.38의 열팽창 계수를 지녔고 안티몬은 1.09의 열팽창 계수를 가졌다라는 의미다. 생각보다 어렵게 느껴질 수도 있다. 그러나 2번을 풀었으면 3번문제는 2번과의 연관을 지어 문제를 출제했다는 것을 알 수 있다.
열팽창 계수가 큰 것부터 찾으라고 했기 때문에 보기에 나열된 기계재료 중에 온도에서 변하는 정도가 작은지 큰지를 찾아보면 답이 나온다. 2번 풀이를 참고해보면 AI이 제일 낮은 온도에서도 변화를 일으키는 성질이 있다. 용융점(녹는점)의 순서를 보면 알루미늄(Al)이 660℃에서 녹는점을 지니고 낮은 온도에서도 쉽게 변하는 성질이 있다고 풀이 했다. 그러므로 낮은 온도에서 녹는 알루미늄은 변화하기 쉬우므로 변화의 폭이 크다. 즉, 이 의미는 열팽창 계수가 크다 것이 성립된다.
낮은 온도에서도 잘 변한다는 뜻은 선팽창, 열팽창계수가 높다는 뜻이다. Al 알루미늄과 같이 낮은 온도에서도 변화를 잘 일으키는 금속재료는 선팽창 계수도 크다는 의미다. 2번 문제를 풀었기 때문에 우리는 어느 기계재료가 낮은 온도에서 잘 녹는지 알고 있다. 하지만 보기에 등장한 탄소강은 잘 모른다. 그러나 알루미늄이 가장 계수가 크기 때문에 1번과 2번 중에 선택하면 된다. 그다음은 우리가 아는 구리(Cu)가 등장했다. 구리는 1083℃에서 녹는점을 지니기 때문에 알루미늄보다 계수가 적다. 그러므로 아는 지식 내에서 풀면 1번이 정답이 된다.
여기서 문제점이 잘못하면 2번이 정답되었을 경우다. 이 경우는 어쩔 수 없지만 틀릴 수도 있다. 그러나 탄소강이 우리가 자격증 시험을 준비하는 데 있어서 중요한 기계재료였다면 2번에서 이미 문제로 출제되었을 것이다. 용융점을 갖는다는 점을 알 수 있다. 그리고 알루미늄이 660℃의 온도에서 녹는 가장 낮은 용융점을 갖는다는 점을 알 수 있다. 그러므로 3번 Pt(백금)이 정답이다.
키워드에 대한 정보 알루미늄 열팽창 계수
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