Удлинение полипропиленовых труб при нагреве: коэффициент линейного теплового удлинения труб армированных стекловолокном при нагреве, температурное расширение

Температурное линейное удлинение трубопроводов из различных материалов. Удлинение («расширение») труб при нагреве. Чугун, сталь, медь, латунь, алюминий, металлополимерные, ПП (PP), ПВХ, ПЭ (PEX), полибутилен. Таблица.

Линейное удлинение трубопроводов

Линейное удлинение трубопроводов

13.12.2018

Планируя монтаж трубопровода, необходимо учитывать коэффициент линейного расширения материала (КЛР). Это физическая величина, отражающая изменение размеров тела при увеличении температуры (на 1К) и постоянном давлении. Материалы, из которых изготавливают трубы, обладают фиксированными значениями линейного расширения, что упрощает проектирование.

Параметры распространенных материалов

Для прокладки канализации применяются в основном металлические трубы, поскольку они обладают большей устойчивостью к влиянию внешней среды и повышенной общей долговечностью в сравнении с ПВХ и ПП. Сравним основные показатели популярных материалов.

• Чугун – коэффициент линейного расширения составляет 0,0104 мм/м. При нагреве на 50^оС каждые 100 м трубы увеличатся на 52 мм.

• Нержавеющая сталь – КЛР равняется 0, 012 мм/м. Реальное удлинение составит 55 мм на 100 м трубы.

• Медь – линейное расширение составляет около 0,017 мм/м. При нагреве 100 трубы удлинится на 85 мм.

Как видим, наиболее стойким к влиянию нагрева остается чугун – его КЛР приближен к показателям высококачественного бетона (линейное расширение 0,011 мм/м). Если при проектировании магистрали проигнорировать способность материалов к удлинению, готовый трубопровод при сезонных колебаниях температуры быстро потребует ремонта. Так, возникают трещины на швах, разгерметизация стыков, деформация системы, срыв креплений.

Нарастающие напряжения провоцируют громкий шум, снижается пропускная способность магистрали. Это особенно критично в случае прокладки сточной системы на предприятии или в многоквартирном доме. При малой протяженности канализации и ее размещении в условиях минимального колебания температуры коэффициентом линейного удлинения можно пренебречь. В остальных случаях избежать негативных последствий теплого расширения можно несколькими способами.

• Самокомпенсация – подходит для достаточно упругих материалов и позволяет достичь снижения нагрузки на трубопровод за счет поворотных участков. Использование эффекта позволяет сэкономить на дополнительных материалах, создании специализированных опорных конструкций. В этом случае во время монтажа мастер должен обеспечить должную подвижность поворотных участков без риска разгерметизации системы. Если этого эффекта недостаточно для устранения напряжений, дополнительно используется второй метод.

• Установка компенсаторов – наряду с этими приспособлениями, требуется монтаж чередующихся скользящих и неподвижных опор. Способ подходит для трубопроводов с большими прямыми участками или при недостаточном эффекте самокомпенсации. В большинстве случаев оправдана установка сильфонных компенсаторов, которые дешевле и практичнее П-образных приспособлений или устройства железобетонного канала.

• Монтаж металлорукава – наиболее дорогостоящий и сложный способ, который обычно не используется в отношении канализационных магистралей. Позволяет компенсировать значительное тепловое удлинение на прямых участках трубы или при поворотах магистрали на 90-180 градусов.

Дополнительно рекомендуется использование умеренно жестких (обрезиненных) креплений, отсутствие ограничителей по торцам трубы, использование компенсирующих петель. Оптимальный способ предотвращения напряжений из-за нагрева трубы выбирается, исходя из способа прокладки, максимальных температурных колебаний, прочих факторов.

От чего зависит удлинение труб: методология расчета

Степень теплового удлинения магистрали зависит от нескольких основных факторов: максимальной температуры теплоносителя, условий окружающей среды в момент монтажа и при эксплуатации трубопровода. При этом учитываются длина прямого отрезка, КТР. Указанные значения отражаются в формуле, которая позволяет определить увеличение размеров для конкретной системы. В случае с литейным чугуном необходимо использовать такие расчеты:

ΔL=L*α*ΔT ΔL = изменение длины в мм, где:

L = длина трубы в м;

α = коэффициент линейного удлинения;

ΔТ = разница температур Tmax-Tmin.

Например: Длина трубы = 50 метров Tmax = +40°С Tmin = +4°C. Температура при установке = +25°С Δт (тепло) = (+40) – (+4) = +36°С ΔL = 50*0,015*36 =27 мм. Именно столько составит удлинение трубы на отрезке в 50 м.

Рекомендации по проектированию и монтажу трубопровода

На схеме расположения трубопровода необходимо предварительно отметить места монтажа неподвижных опор с учетом естественной компенсации теплового удлинения соединениями и отводами. Необходимо определить, достаточно ли свойств системы для гашения напряжений между жесткими креплениями. Если нет, следует продумать расположение осевых сильфонных компенсаторов. Необходимо заранее определить количество и расположение скользящих опор.

Компенсаторы актуально монтировать между неподвижными опорами, которые разделяют трубопровод на участки, расширяющиеся независимо друг от друга. Помните, что амплитуда возможного движения трубы перпендикулярно стене определяется расстоянием магистрали до нее. При монтаже вертикальных участков максимальный промежуток между опорами должен составлять 1 м (при наружном диаметре изделия до 35 мм) или 1,5 м (при большем наружном диаметре). Для любой запирающей или распределительной арматуры должны быть предусмотрены собственные жесткие крепления, предотвращающие передачу дополнительных напряжений на трубы.

Вывод

Литейный чугун остается наиболее надежным материалом для прокладки сточной системы в жилых постройках, производственных, административных и офисных зданиях. Он подвержен тепловому расширению гораздо меньше, чем другие популярные материалы. Это означает, что компенсировать увеличение длины изделия будет проще и дешевле, нежели в случае со сталью или дорогостоящей медью. Подобрать чугунные трубы и фитинги можно в нашем каталоге продукции от самого популярного бренда России.

Трубы полипропиленовые армированные

Проблемы полипропилена

Славословий в адрес полипропиленовых труб прозвучало уже столько, что у них просто не может не быть недостатков.

И в самом деле, есть обстоятельства, в которых полипропилену лучше предпочесть другие материалы.

Причины кроются в свойствах самого материала:

• Полипропилен — легкоплавкая пластмасса;
• Он имеет большой коэффициент теплового расширения.

Температура

Температура плавления полипропилена — 175 С. Однако размягчаться он начинает при куда более низких 140 С. Что же до гарантированной температуры, при которой полипропиленовая труба должна работать  гарантированно — она всего-то 95.

С чем связана настолько значительная перестраховка с температурой — уже не раз писалось. Сейчас отметим лишь, что при высоком давлении и высокой температуре, действующих на материал одновременно, он куда менее стоек, чем под воздействием каждого из факторов отдельно.

Удлинение при нагреве

Все материалы расширяются при нагреве. Одни — меньше, другие больше. Полипропилен расширяется весьма сильно.

Неудобно это в силу следующих причин:

• Эстетика. Длинная прямая труба, удлинившись, идет неопрятными волнами.
• Целостность декоративных покрытий. Если трубы утоплены под стяжку на полу или в покрытие стены, то при удлинении они через какое-то время неизбежно заставят покрытие растрескаться.

Решение

Армированная полипропиленовая труба. Безусловно, ее материал не начинает волшебным образом состязаться с вольфрамом в тугоплавкости и не становится тверже алмаза. Однако полипропиленовая армированная труба лишена одного из недостатков материала полностью, другого — частично.

Каким образом?

А вот каким.

• Армирование просто-напросто образует что-то вроде жесткого каркаса и не дает трубе удлиняться, а заодно и расти в толщину. 
• Что происходит, когда труба нагрета до точки размягчения материала при большом избыточном давлении внутри? Она начинает надуваться, как воздушный шарик. При этом стенки все тоньше и тоньше, а раз так — продавить их воде внутри все легче. Наконец громкое «Бах!»
•  Так вот, трубы армированные полипропиленовые благодаря пресловутому «каркасу» деформироваться даже не начинают.

Виды армирования

Несомненно, в ближайшие годы производители порадуют чем-нибудь еще; пока же труба армированная полипропиленовая может использовать для увеличение своей прочности два основных материала: алюминий и стекловолокно (фибергласс).

Алюминий

Полипропиленовая труба армированная алюминием, помимо диаметра, может быть разной по расположению армирующего слоя. Он может быть для полипропилена внешней оболочкой, а может скрываться между слоями полипропилена.

Слои алюминиевой фольги (это именно фольга; в отличие от металлопластиковых труб, металл здесь толщиной от 0,1 до 0,5 миллиметра) соединяется с полипропиленом клеем. Качество клеевого соединения наряду с составом самого полипропилена и толщиной фольги определяет качество трубы. Увы, бывает, что при определенных условиях дешевые и некачественные трубы расслаиваются. Прочность при этом, сами понимаете, страдает.

Стекловолокно

Альтернативой алюминию является стекловолокно. Полипропиленовая труба армированная стекловолокном — это абсолютно иная конструкция, чем предыдущий вариант. Если вам по аналогии представляется труба, обтянутая на клею сеткой — вы ошибаетесь.

Внутри и снаружи такой трубы в самом деле полипропилен, а в центре — стекловолокно; однако вместе с тем все слои трубы — их, как правило, три — представляют собой монолит.

Дело в том, что когда изготавливаются армированные стекловолокном полипропиленовые трубы, средний слой сваривается с внутренним и наружным — ведь в его основе лежит тот же материал, только предварительно замешанный с волоконцами фибера — того самого стекловолокна. Два в одном: полипропилен склеивает волокна, а они не дают ему деформироваться.

Особенности монтажа

Принцип сборки водопровода или системы отопления из армированных труб тот же, что и в общем случае: трубы нарезаются по размеру, снимаются фаски, трубы и фитинг для полипропиленовых труб нагреваются паяльником, после чего совмещаются в одной точке пространства-времени. Несколько секунд — и вместо двух деталей одна, абсолютно монолитная.

Однако есть и разница: полипропиленовые трубы армированные алюминием по середине требуют еще одной технологической операции. Это торцовка. Не хитрый прибор выбирает внутренний слой с самого торца трубы, чтобы торец надежно сварился с фитингом.

Это гарантирует, что труба:

• Не начнет расслаиваться;
• Что алюминий не станет разрушатся благодаря электрохимическим процессам, которые начинаются в присутствии металлов и хоть какой-то разницы потенциалов.

А что же полипропиленовые армированные стекловолокном трубы?

А ничего. С точки зрения сварки с фитингом их внутренний армирующий слой ничем не отличается от полипропилена. А раз так — никаких дополнительных операций не нужно.

Реальная прочность

Какое давление может выдержать армированная труба?

Это определяется ее принадлежностью к определенному классу. Стоит учитывать и температуру воды. Так, полипропиленовая труба pn25 армированная на холодной воде, как понятно по ее маркировке, штатно работает при давлении в 25 кгс/см2 (реальное разрушение трубы, кстати говоря, происходит при вдвое большем давлении).

Недостатки

С алюминиевым армированием все ясно: его нужно зачищать, и оно может отслоиться. А что труба полипропиленовая армированная стекловолокном? Неужели она — буквально манна небесная?

В общем то, да.  Недостатки полипропиленовых труб армированных стекловолокном представляются по большей части надуманными. К ним относят то, что труба позволяет атмосферному кислороду насыщать теплоноситель, что вызывает, дескать, ускоренную коррозию металла котлов. Однако убедительных цифр никто из критиков не приводит.

Полипропиленовые трубы армированные стекловолокном: их расширение для отопления

Полипропилен – материал, который не был известен еще десять лет назад, но очень быстро приобрел популярность.

Армированая полипропиленовая труба

Полипропиленовая армированная труба – тот материал, из которого монтируются современные отопительные магистрали, что связано с увеличением КПД и длительности срока эксплуатации, ведь они не поржавеют изнутри. Остается разобраться во всем многообразии полипропиленовых изделий, чтобы подобрать подходящие полипропиленовые трубы для отопления.

Проблемы полипропиленовых труб диаметром 20, 25, 32 мм

1. Изменение геометрическим размером (под действием повышенных температур происходит линейное удлинение полипропиленовых труб).
2. Преждевременное «старение» материала под действием прямых солнечных лучей.
3. Размягчение пластика при высоких температурах (выше 95 °С) и давлении.

Значительное удлинение полипропиленовых труб при нагреве объясняется увеличенным коэффициентом линейного расширения, по сравнению с металлическими аналогами. Опасность этого явления – нарушение целостности декоративного покрытия, под которым спрятана труба. Через определенный промежуток времени на нем обязательно появятся трещины. Казалось бы, можно ограничиться наружным монтажом, но в этом случае наблюдаются неопрятные волны вместо длинной прямой линии.

Что же делать? Ответ прост – армировать пластиковый материал! Подобная конструкция представляет собой специальный армированный слой, окруженный с двух сторон слоями пластика.

Совет: «При обустройстве отопительного трубопровода рекомендуется использовать полипропиленовые трубы армированные алюминием или стекловолокном».

Армированные пластиковые трубы хороши тем, что образуется жесткий каркас, который не позволяет трубам расти в длину или расширяться. При этом отдельные полимерные молекулы извиваются змейкой, но общая структура остается неизменной.

Армированая труба

Виды армирования: коэффициент линейного теплового расширения, кислородопроницаемость и другие технические характеристики

Армированный полипропилен создает непреодолимый барьер – молекулы кислорода не диффундируют, а, значит, можно избежать окисления стенок котла или радиатора. К тому же материал используемого армирующего каркаса влияет на свойства готовой конструкции. Чтобы не ошибиться при выборе того или иного материала, следует более подробно изучить характеристики алюминия и стекловолокна.

Совет: «Следует обращать особое внимание на толщину алюминиевой составляющей, состав пропилена и качество клеевого соединения, поскольку дешевые изделия низкого качества могут расслаиваться».

Труба, армированная алюминием, отличается не только по диаметру, но и по расположению армирующего слоя – возможно:

• нанесение цельной (сплошной) или перфорированной алюминиевой фольги по всей наружной поверхности – образуется внешняя защитная оболочка;
• использование алюминиевого листа (фольга), который располагается по центру изделия или смещен в сторону внутренней поверхности, что можно понять, только по срезу детали.

В первом случае достаточно сложно обеспечить качественное соединение гладкого алюминия с основным материалом, в результате чего могут образовываться пузыри в местах скопления молекул воды (проникают из системы). Этого недостатка лишено конструкция, в состав которой входит перфорированная фольга (обеспечивается хорошее сцепление с материалом-основой и допустимый коэффициент кислородопроницаемости).

Во втором же случае производитель гарантирует:

• низкую степень проникновения молекул свободного кислорода;
• сниженный коэффициент термического расширения.

Из такого полимера выполняются трубы малого диаметра, которые работают без избыточного давления потока

Полипропилен армированный стекловолокном – альтернатива алюминиевому каркасу. Но, такие изделия характеризуются повышенной чувствительностью к воздействию внутреннего давления (наблюдается расширение полипропиленовых труб армированных стекловолокном, применяемых в трубопроводах, которые работают при повышенных давлениях).

Совет: «Поскольку пластик армированный стекловолокном обладает немного меньшим показателем теплопроводности (отличительные свойства стекловолокна), его рекомендуется использовать только при открытой прокладке магистрали, отвечающей за горячее водоснабжение».

Как получаются лучшие полипропиленовые трубы армированные стекловолокном: pn25, Fiber, pn20, Kalde, Valtec, Ppr, Fv plast и другие чешские и немецкие производители

Армирование композитным материалом, который состоит из смеси полипропилена со стекловолокном. При этом внешнюю и внутреннюю сторону детали изготавливают из полипропилена, а композитный каркас располагается в центре (средний слой).Полипропиленовые трубы, армированные стекловолокном получаются следующим образом:

• Изготовление трехслойной конструкции, сердцевина которого – прослойка стекловолокна, окруженная пластиком.

Стекловолоконные трубы – своеобразный многослойный монолит (чаще трехслойный), в котором слои свариваются между собой. В этом случае получается двойной эффект – полипропилен склеивает волокна, которые в дальнейшем не позволяют изделию деформироваться. Полипропиленовые трубы армированные стекловолокном — это качество на высшем уровне.

Особенности монтажа труб для горячей воды (отопления и водоснабжения): цена вопроса не велика

Монтаж армированных полипропиленовых труб достаточно прост и эффективен. Он заключается в последовательной сварке (или пайке) отдельных элементов.

Стандартный набор инструментов, которые могут понадобиться:

• Паяльник (или специфический сварочный аппарат) – пригодится при пайке раструбов.
• Труборез или подходящие кусачки.
• Приспособления, с помощью которого снимается фаска.
• Прибор для удаления алюминиевой фольги (шейвер).
• Специальные насадки.

Совет: «Монтаж полипропиленового трубопровода – тот случай, когда не рекомендуется экономить на материалах, обходясь подручными средствами. Только применение специнструментов может обеспечить качественное соединение».

Прежде чем приступить к непосредственной сборке магистрали, следует выполнить следующую последовательность действий (подготовительный этап):

• Отмерять необходимую длину и отрезать нужный участок.
• Снять фаску по внешнему краю, воспользовавшись фаскоснимателем.
• Очистить (обезжирить) стыки – места, в которых элементы будут соединяться между собой.

Пластиковая труба для воды выделяется на фоне остальных многообразием фитингов и диаметров

Полипропиленовые трубы армированные алюминием для отопления нуждаются в дополнительной подготовительной операции – зачистке, благодаря чему армированная труба не начнет расслаиваться. К тому же это позволит уберечь алюминий от электрохимического разрушения и возможных протечек.

Совет: «Слой фольги рекомендуется снимать до того, как деталь будет одета на насадку паяльника, иначе на качественное соединение торца и фитинга можно не рассчитывать».

Снять фольгу, находящуюся под декоративно нанесенным пропиленом (микроскопическая толщина) закрепленную снаружи можно установив ее в простейшее приспособление (муфта с ножами) и выполнив 1…2 оборота.

Зачистка трехслойных элементов (армирующий каркас расположен между слоями пластика) выполняется немного сложнее – потребуется специальный торцеватель, который удаляет внутренний слой (около 1 мм), расположенный возле самого торца.

Нуждается ли в подобной операции труба армированная стекловолокном? Однозначный ответ – нет! Ведь внутренний слой мало отличается от пропилена.

Как правильно паять и зачищать трубы: сварка

Следующий шаг заключается в подготовке паяльника, для чего необходимо:

1. Закрепить приспособление на специальной подставке.
2. Включить нагревательный элемент – паяльник должен нагреться до 260 °С.

Теперь можно переходить к процессу пайки. Сварка полипропиленовых труб армированных стекловолокном заключается в плотном соединении двух изделий, края которых предварительно размягчены, в результате чего на стыке образуется монолитное соединение (происходит взаимная диффузия молекул соединяемых элементов).

Последовательность действий:

• Взять две подготовленные детали и установить их на гильзу и дорн (конусообразная цилиндрическая поверхность).
• Прогреть их до того момента, когда материал начнет «плавиться». Затраченное на прогрев время зависит от типа деталей и толщины стенки (конкретные значения можно легко отыскать в специальных таблицах).
• Снять элементы с нагревателя (действие необходимо выполнять одновременно) и быстро соединить между собой, обеспечив их неподвижность в течение двух-трех секунд. Этого времени достаточно, чтобы материал затвердел и образовался монолит.

Совет: «Во время стыковки нагретых элементов необходимо обеспечить соединение в одной плоскости. При этом детали не вкручиваются друг в друга».

Монтаж отопительного трубопровода: все по ГОСТу

Поскольку подобные магистрали не нуждаются в регулярном техническом обслуживании, чаще всего они прокладываются внутри стен (закрытый вариант монтажа). А, значит, необходимо заранее разработать план монтажных работ и схему разводки труб по квартире (дому), привязанную к отдельным помещениям.

Построение подобного плана позволит значительно сократить количество деталей, соединяемых в подвешенном состоянии. Гораздо проще соединять отдельные ветви на монтажном столе, после чего соединить их в одно целое.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

В случае наружного монтажа отопительный трубопровод закрепляется на стене при помощи специальных хомутов. Сначала хомут фиксируется на поверхности (используется саморез), а уже в него вставляется труба. Полипропиленовые трубы армированные стекловолокном пользуются большой популярностью в строительстве и производстве.

Какой полипропилен лучше? Секреты выбора трубы для дома

Когда вы приходите в магазин за полипропиленовой трубой то глаза разбегаются не только от ассортимента и цвета, но и возникает один из главных вопросов: «Какой полипропилен  дучще выбрать? С армированием или без?». Разбираемся ниже

Что из себя представляет полипропилен?

Полипропилен — это такой материал, который по своей природе подвержен значительному удлинению и расширению во время нагрева.

Пример:

Система горячего водоснабжения, длинной 10 м, смонтирована при температуре 20⁰С, а по трубе пройдет вода с температурой 100⁰С. При такой разнице температур каждый метр трубы может удлиниться на 12 мм, соответственно при длине трубы в 10 м, труба растянется на 12 см.

Именно поэтому во время проектирования и установки систем отопления или горячего водоснабжения данное свойство полипропилена нельзя оставить без внимания по ряду причин:

• прямая труба пойдет некрасивыми волнами. Особенно если будет длинный участок;
• Если трубы спрятали в стену, то велика вероятность нарушения декоративных покрытий на стене.

Армирование полипропиленовых труб сделано как раз для того, чтобы сократить линейное расширение при нагреве. При этом образуется что-то вроде жесткого каркаса, который не дает трубе удлиняться. При этом армированная труба не становится крепче, каркас служит лишь для того, что б сократить линейное удлинение. Стоит ли выбирать такой вид полипропилена? Читаем дальше про виды армировки.

Алюминий с внешней стороны трубы

Труба с алюминиевой армировкой

Алюминиевый слой не придает прочности трубе, так как в отличии от металлопластиковых труб для армирования полипропилена используется алюминиевая фольга толщиной от 0,1 до 0,5 мм. Но в тоже время прекрасно решает проблему линейного удлинения. Как говорилось выше, если без армирования 1 м полипропиленовой трубы при нагреве удлиниться почти на 12 мм, то в тех же условия при армировании алюминием с внешней стороны труба изменит свою длину лишь на 2 мм.

Алюминиевая фольга с полипропиленом соединяется с помощью специального клея. Армирование алюминием с внешней стороны происходит в такой последовательности:

Полипропиленовая труба – слой клея – алюминиевая фольга – слой клея – слой полипропилена.

Качество клеевого соединения и самого полипропилена влияют на долговечность и срок службы такой трубы.

Достоинства армирования алюминием с внешней стороны:

• Значительно сокращается линейное удлинение полипропиленовой трубы.

Недостатки армирования алюминием с внешней стороны:

• Со временем на некоторых участка трубы могут образовываться вздутия.

Внешне кажется, что трубу в скором времени прорвет, но на самом деле это не так. Вздувается лишь внешний тонкий слой полипропилена, которым покрывается алюминиевая фольга.

Производители полипропиленовых труб допускают такие вздутия, так как это не влияет на прочность самой трубы. Основной толстый слой полипропилена остается не поврежденным. Вздутия могут образовываться из-за остаточной влаги во время производства. Этого недостатка бояться не стоит, система продолжит исправную работу и дальше не смотря на непрезентабельный вид.

• Внешний слой необходимо зачищать перед сваркой так как внешний диаметр полипропиленовой трубы с алюминиевым армированием больше обычного.

Алюминий с внутренней стороны трубы

Такой метод армирования полипропиленовой трубы является одним из решений по устранению внешних вздутий. Хотя при таком методе все равно есть потенциальный риск возникновения вздутия слоев, с разницей только в том, что этого не будет видно пользователю. С такими небольшими вздутиями система продолжит работать и дальше.

Достоинства армирования алюминием с внутренней стороны:

• Слой полипропилена между армировками довольно большой и ему гораздо тяжелее вздуться.

Недостатки армирования алюминием с внутренней стороны:

• Возможное схлопывание слабых участков полипропиленовой трубы внутрь если допустить ошибку во время проектирования или эксплуатации системы. что повлечет за собой нарушение работы и возможно целостности системы.

Полипропилен со стекловолокном

Наиболее популярными армирующим слоем на данный момент является стекловолокно. Выбирая полипропилен со стекловолокном вы увидите, что внутри и снаружи такой трубы полипропилен, а центральным слоем является стекловолокно. Однако все три слоя представляют собой единое целое, так как центральный слой стекловолокна изготавливается на основе полипропилена замешанного с волокнами стекла. Линейное удлинение таких труб немного больше чем при армировании алюминиевой фольгой и составляет около 2,5 мм при длине трубы в 1 м.

Полипропилен с базальтовым стекловолокном

Полипропиленовые трубы с армированием из базальтового волокна — это новейший тип труб четвертого поколения. Выбирая такой полипропилен, имейте в виду, что линейное удлинение таких труб такое же, как и при армировании стекловолокном. Однако данный тип армирования имеет ряд существенных преимуществ:

• Высокая термостойкость и устойчивость к перепадам давлений.
• Высокая прочность трубы.
• Такая труба имеет большее внутренне-проходное сечение и соответственно меньшую толщину стенки.

Нет особой разницы какую полипропиленовую трубу вы выберете, армированную стекловолокном или базальтом, на характеристики это никак не влияет. Разница только в технологии изготовления. Существует много компаний, которые производят полипропиленовые трубы с одинаковыми рабочими характеристиками, но разной армировкой.

Так все-таки какой полипропилен лучше?

Трубы без армирования алюминиевой фольгой гораздо проще монтируются. Такие трубы не нуждаются в предварительной обработке перед сваркой, не вдуваются и не схлопываются. Тогда возникает вопрос, почему имея ряд существенных недостатков данный вид армирования до сих пор используется? На самом деле существует такое понятие как «кислородопроницаемость». Воздух, который проникает через стенки трубы, попадает в теплоноситель. Воздух в системе отопления может ей навредить, так как возрастает шанс появления корозии. Полипропиленовые трубы, армированные сплошным слоем алюминиевой фольги полностью не проницаемые для кислорода. Труба, армированная перфорированным алюминием, пропускает кислород, однако не в таких объемах как труба без армировки вовсе.

Сейчас в качестве кислородного барьера стали применять трубы со слоем из этиленвинилового спирта с внешней стороны трубы, что препятствует проникновению кислорода в теплоноситель. Можно сделать вывод, что в скором времени трубы с армированием алюминиевой фольгой просто перестанут производить. Потому как существуют другие виды армирования, которые не имеют таких же недостатков как этот.

Выводы:

1. Армировка нужна для компенсации линейного удлинения при нагреве.
2. Армировка существует из алюминия в виде сплошной фольги снаружи трубы и внутри. Перфорированный алюминий – снаружи.
3. Армированная труба стекловолокном или базальтом заменяет алюминиевую армировку в системах водоснабжения. Дополнительны антидиффузионный слой делает ее пригодной для монтажа в системах отопления.

Какой полипропилен лучше использовать?

Опираясь на полученную информацию, вы можете четко представить для чего и какое армирование необходимо. В каждом конкретном случае определить наиболее выгодный для себя вариант. Где-то можно приобрести полипропиленовые трубы с алюминиевым армированием для компенсации проникновения кислорода. Для быстрого монтажа системы выбрать полипропилен базальтовый или армировкой из стекловолокна, если речь идет не об системах отопления.

Читайте так же:

Полипропиленовые трубы армированные стекловолокном для отопления

Главная » Отопление » Полипропиленовые трубы армированные стекловолокном для отопления

Армированные полипропиленовые трубы для отопления: рекомендации по выбору и монтажу

Содержание:

• Виды труб ППР
• Рекомендации по выбору
• Немного о монтаже
• Заключение

Трубы полипропиленовые армированные стекловолокном

В последний десяток лет применение полипропилена в отоплении стало наиболее популярным способом монтажа водяных систем. И неудивительно, ведь удобство, быстрота проведения работ, а главное, — низкая стоимость материалов и работ поставили трубы ППР вне всякой конкуренции. Кроме того, здесь устранено самое слабое место систем из металлопластика – металлические фитинги, которые отличаются приличной ценой, а при эксплуатации подводят чаще всего. Пластиковые фитинги и полипропиленовые трубы для отопления после сборки становятся единым целым, служат надежно и долговечно.

Виды труб ППР

Трубопроводы из этой пластмассы появились в Европе еще в 80-е годы, изначально они применялись только для прокладки трубопроводов для холодной воды. На горячее водоснабжение и отопление пластиковая труба не годится, и вовсе не оттого, что расплавится от высокой температуры.

Дело в том, то линейное тепловое расширение данного материала достаточно велико, например, простая ППР труба диаметром 20 мм при перепаде температур 50ºС на каждых 10 м длины прибавит еще 65 мм. Это очень много, компенсировать такое удлинение невозможно никакими методами.

Поэтому позже были изобретены полипропиленовые армированные трубы для отопления и ГВС, чьи показатели теплового расширения значительно ниже. Значения линейного удлинения труб из металла, различных пластмасс и с армировкой представлены в таблице.

Уменьшение теплового расширения достигнуто благодаря введению в тело пластмассовой трубы армировки из тонколистового алюминия или стекловолокна. Эти материалы имеют более низкий коэффициент расширения и сдерживают увеличение размера пластика. Соответственно, можно разделить типы полипропиленовых труб на группы:

• обычная цельнополимерная труба, применяемая для холодного водоснабжения;
• трубы ППР для ГВС и отопления, стабилизированные алюминием;
• полипропиленовая труба, армированная стекловолокном, также применяемая для горячей воды температурой до 100ºС;
• новинка: используемые для тех же целей трубы, армированные базальтовым волокном.

Примечание: армированный полипропилен имеет маркировку «STABI», оттого в народе его прозвали «штабированным».

Все эти изделия пришли к нам из Европы несколько позже, но уже прочно завоевали рынок. Особенно популярны продукты с алюминиевой вставкой.

Спустя некоторое время в качестве армирующего слоя стали применять такой материал, как стекловолокно, чей коэффициент расширения немного больше, нежели у алюминия. Вы спросите: а какой смысл в таком нововведении, если есть изделия STABI, чья надежность проверена годами? Ответ прост: удешевление материала и упрощение пайки стыков.

Труба из стекловолокна

Особого внимания заслуживают чешские полипропиленовые трубы бренда EKOPLASTIK, где в качестве армирования из стекловолокна применено базальтовое волокно. Этот материал практически не расширяется при нагреве и введен в тело трубы по новейшей технологии — в сплаве с пластмассой. Результат впечатляющий, — по сравнению с цельнополимерным продуктом изделие с базальтовым волокном при нагреве удлиняется в три раза меньше.

Рекомендации по выбору

Современный рынок насыщен полимерными изделиями различных производителей. Условно их можно разделить на «наших», турецких и европейских. В таком же порядке растет качественное исполнение и цена на полипропиленовые трубы, хотя в последнее время некоторые российские предприятия выпускают трубопроводы, не уступающие по качеству турецким. Поэтому здесь каждый должен решить для себя сам, продуктами какой фирмы ему пользоваться. Что же до стоимости разных типов труб, то самые доступные для прокладки отопления – это с армированием из стекловолокна. Дороже всех – изделия с базальтовой вставкой.

Следует отметить, что не всегда стоит стремиться к дешевизне. Если ваша армированная труба прокладывается в открытом взгляду, доступном месте, то есть смысл сэкономить на стоимости материала. Это касается обычных систем отопления и горячего водоснабжения, монтируемых открытым способом внутри помещений.

Другое дело, когда стояки уходят в подвал или на чердак, а то и вовсе закладываются внутрь цементной стяжки. В таком случае заводской брак или недоработки монтажников устранить будет очень сложно, не говоря уже о последствиях. Поэтому для прокладки в недоступных местах или закрытом пространстве лучше применить качественные трубы из полипропилена для отопления с армирующим слоем из алюминия.

Для устройства теплых полов, чья стоимость и ответственность выполнения работ значительна, лучше взять трубы со слоем базальтового волокна. Чешский производитель EKOPLASTIK декларирует срок их службы до 50 лет.

Прежде чем покупать выбранный материал, обратите внимание на технические характеристики полипропиленовых труб, особенно если бренд производителя вам незнаком. Имеют значение 3 параметра: пропускная способность, выражаемая диаметром трубы, максимальная рабочая температура и давление.

Первый параметр определяется заблаговременно, это отдельная тема для разговора. Но следует понимать, что вода течет внутри трубы, а не снаружи, оттого изначально надо определить необходимый внутренний диаметр. На изделии же указывается наружный размер и толщина стенки. Самые распространенные диаметры полипропиленовых труб – это 20, 25, 32, 40 мм, хотя тот же EKOPLASTIK предлагает линейку размеров до 110 мм включительно.

Важно! Заблаговременно узнайте рабочую температуру и давление в ваших сетях и подбирайте трубы по ним. Ориентируйтесь на то, что высокая температура бывает в отопительных системах, а давление – в сети ГВС.

Несколько слов о цвете трубопроводов, мы знаем белый и серый. В действительности качество исполнения и срок службы не зависят от цвета, на это не стоит обращать особое внимание, хотя белый – конечно же, красивее.

Немного о монтаже

Процедура настолько проста, что отопление из полипропилена не паял, наверное, только ленивый. Для выполнения работ нужны следующие инструменты и приспособления:

• специальный паяльник с набором насадок под разные диаметры;
• ножницы для правильной обрезки трубы;
• приспособление, которым зачищают армирующий слой из алюминия, когда монтируются «штабированные» трубы;
• матерчатые перчатки.

Совет. Не следует игнорировать матерчатые перчатки, особенно новичкам. Температура паяльника достигает 300 ºС, а поверхности нагрева достаточно обширны. Лучше защитить руки, чтобы не получить ожогов.

Паяльник для соединения полипропиленовых труб

Монтаж выполняется в такой последовательности: сначала производится разметка и отрезка ножницами участков труб требуемой длины и раскладка их в соответствии со схемой. Перед включением к паяльнику прикрепляют насадку соответствующего диаметра либо сразу несколько насадок. Поскольку для соединения полипропиленовых труб необходимо пользоваться паяльником, разогретым до температуры не ниже 260 ºС, то его лучше включить и настроить заранее. Погасший светодиод на приборе покажет, что он готов к работе.

Места соединения на трубе и фитинге надо обязательно очистить от пыли и грязи, это очень важно. При наличии армирующего слоя из алюминия его придется снять с помощью специального приспособления для зачистки на длину стыка. Так как сварка полипропиленовых труб армированных стекловолокном или базальтом не требует зачистки, то их достаточно просто протереть от пыли.

Следующий этап – разогрев деталей, для чего трубу и фитинг одевают с двух сторон на насадку и выдерживают определенное время, зависящее от диаметра изделий. Для размера 20 мм это время 6 сек, 25 мм – 7 сек, 32 мм – 8 сек и 40 мм – 12 сек. Передерживать нельзя, иначе пластик «потечет» при стыковке и закроет половину проходного сечения. Затем детали снимают с насадки и осуществляют соединение полипропиленовых труб, продержав стык руками секунд 5—10.

Важно! При снятии деталей с насадки паяльника и последующей стыковке не допускается их вращать вокруг своей оси.

Подробности процесса пайки труб можно посмотреть на видео.

Заключение

На практике выбор и монтаж полипропиленовых труб осуществить достаточно просто, тут главное, — четко определить параметры для правильного подбора материалов. Перед пайкой же не помешает немного потренироваться на коротких отрезках труб, сделав несколько пробных соединений с фитингами.

cotlix.com

Трубы полипропиленовые армированные стекловолокном

Систему отопления следует выполнять максимально качественно. Это касается всех элементов конструкции. Особенно важно правильно подобрать трубы для разводки отопления. Важно учесть категорию изделия и выбрать производителя. Поскольку компаний, занимающихся изготовлением полипропиленовых труб, довольно много, следует «поставить» на самого надежного. Сегодня еще нет единой классификации труб из полипропилена. Одни и те же модели могут обозначаться по-разному.

Необходимо заранее определиться с техническими характеристиками, которыми будут обладать полипропиленовые трубы. Некоторые обозначения все же могут быть стандартными, поэтому с ними необходимо определиться заранее. К примеру, полипропиленовые трубы для отопления армированные стекловолокном, могут использоваться с определенными условиями.

Маркировка и технические показатели

Чтобы понять разницу между изделиями из полипропилена, стоит начать ориентироваться в марках и названиях. Каждая труба имеет маркировку из двух букв «ПП». В англоязычном варианте обозначение выглядит как «PP». За ними могут стоять другие буквы или цифры. При помощи таких обозначений называют следующие материалы:

• Гемополимеры – этот тип труб является первым. На них могут быть написаны такие обозначения, как PPH, PP-1.
• Блоксополимер – так называется полимер, относящийся ко второму типу. Он обычно обозначается PP-2.
• Рандом сополимер – один из наиболее востребованных материалов при создании системы отопления. Его маркировка представляет собой такую надпись – PPR. Трубы из этой категории способны выдерживать значительные температуры – до +70 градусов. Именно поэтому многие владельцы частных домов выбирают для отопительных систем рандом-сополимерные каналы. Однако в сравнении с другими моделями, они более дорогие.
• Полипропиленовые трубы могут выполняться из разных полимерных соединений. От материала зависит область применения моделей.

Именно рандом-сополимерные изделия являются самыми надежными при создании системы отопления. Они довольно безопасны и отличаются отменным качеством. Их применяют при устройстве сетей центрального отопления. Нередко их выбирают и для установки в частных домах. В последнем случае должен быть установлен котел на жидком топливе или газу. При монтаже твердотопливного котла с защитой от перегрева для разводки отопительной системы используется специальный полимер. Он очень устойчив к повышенным температурам. Его используют при нагревании теплоносителя до 110 градусов.

При наличии твердотопливного котла, не оснащенного системой автоматики, полипропиленовые модели не выдержат высоких температур. При этом разводку делают с применением изделий из меди и стали. Полипропилен применять в таких условиях можно только при использовании жидкостных теплоаккумуляторов.

Важно! PPR трубы можно устанавливать в различные системы как с холодной, так и с горячей водой.

Особое внимание уделяется не только допустимой температуре носителя, но и давлению. Такой параметр обозначают буквами PN. Цифры, которые расположены сразу за ними, обозначают давление воды, которое труба способна выдержать. Такая характеристика означает, что изделия способны эксплуатироваться при обозначенном давлении более 50 лет. При этом температура среды должна быть 20 градусов.

При изменении температурной среды или давления теплоносителя срок службы изделия существенно сокращается. Например, если труба будет эксплуатироваться при 50 градусах, она сможет прослужить всего 7-8 лет. Кроме того, чем большим будет давление, тем более толстой должна быть стенка изделий. Многие трубы выполняются с армированным слоем.

Для отопления частных домов часто используется марка PN 10. Такие изделия годятся для систем, в которых перемещается теплоноситель температурой до 70 градусов. Непродолжительное время они могут эксплуатироваться и при нагревании теплоносителя до 95 градусов. В таких условиях они прослужат, конечно, не 50 лет, но больше десятка точно. К преимуществам таких моделей можно отнести невысокую стоимость.

Однако они имеют и существенный минус – у них наблюдается существенный коэффициент расширения. Когда труба будет нагреваться до 70 градусов, каждый ее метр увеличивается на 1 см. При монтаже таких изделий в стену зазора, спустя время, близлежащие материалы будут разрушены. При прокладке труб поверху, спустя время, они заметно провиснут.

Армированные полипропиленовые трубы

Для разводки отопления часто выбирают трубы из полипропилена, армированные специальными материалами. Их маркировка выглядит так – PN 20 и PN 25. Такие марки отличаются армирующим материалом. Если рассматривать PN 20, в них применяется стекловолокно. В PN 25 для этих целей используется алюминий. Несмотря на то что укрепляющая прослойка в этих трубах выполняется из разных материалов, каждая из марок отличается невысоким коэффициентом расширения. Однако при использовании стекловолокна этот показатель ниже на 7%, в сравнении с фольгированными изделиями.

Лучшими марками считаются Banniger и Valtec. Количество подделок этих производителей очень велико, поэтому при покупке изделий под этими брендами лучше перестраховаться. Следует знать некоторые признаки оригинальной модели. К примеру, качественная труба имеет ровные слои. Этот показатель является основным. По нему легко отличить оригинал от подделки.

Если армированный слой расположен строго в середине стенки, полипропилен изнутри и снаружи должен иметь одинаковую толщину в любом месте по длине трубы. Если армирование осуществляется из алюминия, укрепляющий слой расположен немного ближе к наружной стороне.

Существует еще один верный признак, что товар является подделкой. Большинство производителей использует сварку алюминия встык. Подобные изделия отличаются высокой надежностью. Однако для производства таких труб требуется дорогостоящее оборудование. Если швы выполняются внахлест, значит, имеет место некачественное производство.

У оригинальных труб внутренняя и наружная поверхности отличаются гладкостью. Нанесенная на поверхность надпись довольно четкая, без дефектов. Она не смазана и нанесена по линейке. Некоторые производители некачественного товара для отсутствия проблем с претензией на подделку часто искажают название. В нем может не хватать буквы, или будет добавлен лишний символ.

Поэтому к названию на материале необходимо присматриваться. Это поможет избежать покупки некачественного товара. Вообще при точном выборе марки стоит сначала посетить официальный ресурс производителя. Это поможет разобраться, как конкретно выглядят оригинальные модели. Важно присмотреться к поверхности. Она может быть как гладкой, так и матовой. Особое внимание уделяется логотипу. Важно изучить ассортимент.

Трубы со стекловолокном

В изделиях марки PN 20 в качестве армирующего слоя выступает стекловолокно. Такой тип труб изначально изготавливали для горячей воды. Такие изделия отлично ведут себя и при установке в отопительные системы. Эксплуатироваться они тоже будут неплохо. Однако срок их службы будет меньше 50 лет. Качество обычно определяется ценой. Лучшие трубы выпускаются европейцами. Это доказано опытом. Однако и стоимость их изделий довольно высока.

Стоит разобраться и тем, как используются полипропиленовые трубы, армированные стекловолокном, в отоплении. Здесь не имеет значения, из какого материала изготовлены модели, и какой в них укрепляющий слой. Стекловолокно выполняется разных цветов: зеленого, синего и красного. Оттенок зависит от использования определенного красящего пигмента.

Если ориентироваться на назначение стекловолоконных труб, важно обращать внимание только на оттенок полосы, расположенной продольно. Если она выполнена красной, значит изделие можно применять в сетях, где присутствует горячая вода. Если на трубе имеется синяя полоска, она предназначается для холодного водоснабжения. При наличии двух полос трубу можно использовать в обоих случаях.

Особенности использования труб в отоплении

Изделия, имеющие в своем составе стекловолокно, можно устанавливать в системы отопления при учете определенных тонкостей. Это объясняется основным недостатком изделий из полипропилена. Материал обладает высокой кислородопроницаемостью. Когда температура среды существенно повышается, в системе накапливается много кислорода. Это ведет к разрушению металлических частей.

Систему при этом необходимо оборудовать качественными радиаторами. Тогда никаких проблем не возникнет. При установке в систему чугунных или некачественных алюминиевых радиаторов, допускается использование труб только с фольгированным слоем. В этом случае не будет свободного доступа кислорода к радиатору.

Важно! Проницаемость зависит еще и от толщины стенок, но не слишком сильно. Основной показатель – качество материала.

Большинство монтажников советует для отопления использовать именно трубы, которые армированы стекловолокном. Это объясняется простотой их монтажа. Установка быстрее в два раза, чем в случае с фольгированными изделиями. Чтобы получить высокое качество сварного шва при изготовлении фольгированных изделий, понадобится снять слой фольги. На это нужно потратить много времени. Кроме того, для такой работы необходимы специальные инструменты.

Кроме того, очистка труб требует отточенных навыков. Однако при выполнении качественного отопления в собственном доме на такие тонкости стоит потратить время. Поэтому про трубы с фольгированным слоем армирования стоит узнать больше.

Армирование фольгой

Армированные изделия из полипропилена имеют стандартное обозначение – PEX/AI/PEX. Существует два вариант монтажа фольгированного слоя: точно в середине стенки и ближе к наружному краю. Армированная прослойка не должна контактировать с теплоносителем. Даже вода может существенно сократить срок службы изделия. В ней содержатся соли, которые постепенно разрушают металлический слой.

Когда вода вступает в окислительную реакцию с алюминиевой фольгой, последняя начинает разрушаться. Спустя время, такую трубу разорвет. По этой причине практически во всех таких изделиях армированный слой помещается ближе к наружной стороне.

Если трубы расположены в полу или вмонтированы в стены, могут возникнуть серьезные проблемы, спустя некоторое время их эксплуатации. Их ремонт будет выполнить очень сложно. Довольно часто в стенках изделий встречаются микропоры. Поэтому, если есть сомнения в качестве труб, стоит монтировать их поверх стен.

У монтажа труб внутрь стен имеется еще один недостаток. При сваривании труб с фитингом соединяется только верхний слой. Трубопровод в этом случае становится ненадежным.

bouw.ru

Полипропиленовые армированные трубы для отопления: как выбрать, технические характеристики

Добавить в закладки Версия для печати

В системах водоснабжения и обогрева помещения, используются специальные коммуникации. Наиболее часто применяются полипропиленовые трубы, армированные стекловолокном для отопления, у которых технические характеристики позволяют использовать их в самых высокотемпературных средах.

Технические характеристики

Полипропилен – это легкоплавкая пластмасса, которая часть используется для монтажа систем водоснабжения и отопления. Главными преимуществами пластиковых труб по отношению к металлическим являются:

1. Низкая масса. Очень удобно монтировать коммуникации своими руками;
2. Прочность. Полипропиленовые трубы известны своей прочностью. Они отлично переносят резкие перепады температур и отличаются гибкостью;
3. На пластмассе не нарастает минеральный осадок.

При этом материал имеет существенные недостатки. Так, например, полипропиленовые трубы размягчаются под воздействием высоких температур. Нормальной температурой работы водопровода является 95 градусов Цельсия, но если температура горячей воды достигнет в системе отопления 140 градусов – то трубопровод может расплавиться. Чтобы этого не произошло, трубы армируют металлом.

Таблица: Технические характеристики труб

Армирование – это способ укрепления коммуникаций. Для этой цели в основном используется алюминий. Армировать трубы можно внутри и в середине. Внутреннее армирование не является панацеей, т. к. при нем все равно существует вероятность образования солевых засоров. Чаще всего пластик укрепляют алюминием посередине.

Фото: Полипропиленовые армированные трубы

Сейчас все более популярными становятся немецкие полипропиленовые трубы ГОСТ Р 52134-2003, армированные стекловолокном (Cyclone, Fazer, чешский Kalde). У них низкий коэффициент растяжимости (Кр= 0,009 мм/м. Т) и более толстые стенки, чем у армированных алюминиевой фольгой. Они подходят как для горячего водоснабжения, так и для отопительных систем (отопление, теплый пол), организации отводов воды и т. д. Они способны выдерживать давление до нескольких атмосфер (как напорные металлические системы) и температуру рабочей среды до 120 градусов (норма – 95).

Видео: как выбрать полипропиленовые трубы. Армированные и не армированные трубы из полипропилена.

Чтобы подобрать нужную трубу, нужно знать, как расшифровывается её наименование. Полипропиленовые трубы, армированные стекловолокном, и их маркировка имеют следующий вид STC (SDR) PN25 или PPR-FB-PPR:

1. PPR-FB-PPR – это определяет местоположения стекловолокна. В данном случае между слоями полипропилена В зависимости от состава полипропилена, наименование может быть также PPRC, PPRCT;
2. При этом труба PN25 (GP-импортные, Fv-Plast) – это толстостенная коммуникация, которая используется для монтажа отопительных систем.

Иногда на маркировке также указывается диаметр трубопровода и толщина стенок. Некоторые производители указывают также дату производства и номер партии.

Монтаж

Сварка армированных стекловолокном полипропиленовых труб для отопления и водоснабжения производится специальными сварочными аппаратами. Пошаговая инструкция, как осуществляется соединение коммуникаций:

1. В состав трубы не входит металл, поэтому при нарезке, части будущей системы водоснабжения зачищать не нужно. Вам необходимо просто отмерить и специальными кусачками отрезать нужные участки трубы. При этом работая с алюминием, отрезки обязательно нужно будет зачистить;
2. После делается фаска для более плотного и герметичного соединения. Для этого Вам понадобится специальное приспособление или станок;
3. Варить трубы нужно только предназначенным для этого инвертором. Перед началом работы их концы очищаются от грязи и пыли, обезжириваются, фиксируются в центраторе для создания геометрической точности и обрабатываются высокими температурами. Каждая марка полипропиленовых труб имеет свою температур для варки, поэтому будьте внимательны – не переварите соединение;
4. После место шва остужается и коммуникация готова к эксплуатации.

Монтаж полипропиленовых труб

При этом для труб низкого давления можно использовать фитинги. Это специальные аксессуары, позволяющие соединять между собой разные виды труб, при этом, не используя термическое воздействие. Предварительно, нужно нарезать резьбе на окончании трубы. Для этого можно использовать или специальный станок, или метчик, в зависимости от типа фитинга и места расположения резьбового соединения.

Виды фитингов

Далее, в трубу вставляется штуцер с уплотнительным кольцом, его нужно защелкнуть. Очень важно при соединении пластиковых и металлических труб установить между разноматериаловыми коммуникациями диэлектрическую прокладку.

Обзор цен

Купить полипропиленовые пластиковые трубы, армированные стекловолокном для отопления, цена на них зависит от того, кто производители и какой диаметр коммуникации. Рейтинг цен по городам, чтобы можно было сравнить, где выгоднее покупать коммуникации:

Сейчас наиболее популярны трубы для дома со стекловолоконным армированием марок Valtec (Чехия), Tebo, Glass, Pilsa, Wefatherm, Весбо, Вефатерм, Fiber. Также по более доступной цене можно купить коммуникации производства Турции, но тогда обязательно проверяйте сертификат качества.

www.kanalizaciya-stroy.ru

Отопление из полипропиленовых труб, армированных стекловолокном

Когда необходимо создать горячее водоснабжение, очень часто возникает желание заменить дорогие медные трубы аналогичными изделиями, но более дешевыми. Для такой цели идеально подходят полипропиленовые трубы.

Обыкновенные полипропиленовые конструкции отличаются большим количеством недостатков. Поэтому были разработаны ПП изделия, труба армированная стекловолокном.

Положительные свойства полипропилена для применения в отопительных системах

Выбирая трубы, необходимо всегда помнить, что оптимизация свойств материала происходит за счет его многослойной структуры.

Поэтому полимерный материал способен выдержать очень большую температуру, без линейного расширения. Неармированные полимерные трубопроводы такими свойствами не обладают.

Основными преимуществами пропилена считаются:

• Простота монтажных работ;
• Небольшая масса;
• Легкая транспортировка;
• Быстрая установка;
• Экологичность;
• Отсутствие вибрации;
• Бесшумная работа;
• Отсутствуют гидравлические потери;
• Отличный изолятор, не пропускает блуждающий ток;
• Срок эксплуатации превышает 50 лет;
• Сварочные соединения намного прочнее цанговых;
• Высокая экономичность за счет минимальных теплопотерь;
• Не деформируются при больших механических нагрузках;
• Невысокая стоимость;
• Красивый внешний вид;
• Не требуют специального окрашивания.

Область применения

Даже хорошо зная все положительные качества полипропиленовых труб, их выбор всегда производится индивидуально, с учетом всех нюансов определенного объекта.

Когда изменяется температура теплоносителя, свойства полипропилена могут изменяться. Для каждого вида трубы существуют предельные параметры, которые маркируются на внешней поверхности.

Почти для всех современных отопительных систем идеально подходят полипропиленовые изделия, способные выдержать нагрев теплоносителя до 95 градусов.

Такое предельное значение нагрева включает в себя определенный запас, если произойдет кратковременный нагрев до 110 градусов, система сохранит свою целостность, ее характеристики останутся неизменными.

[note]Размягчение полимера начинается при температуре более 140 градусов, а его плавление наблюдается после 175 градусов.[/note]

Изделия из полипропилена не устанавливаются в централизованных коммуникациях, если в районах их местонахождения наблюдаются сильные морозы. Чтобы поддержать тепло, приходится нагревать теплоноситель выше температуры кипения.

Если отопительная система работает в автономном режиме и имеет датчик контроля температуры нагрева теплоносителя, лучшим выбором могут стать полипропиленовые изделия.

Они великолепно подходят для создания «теплого пола» или обычного обогрева помещения.

Что лучше выбрать: изделие, армированное алюминием или со стекловолокном?

Чтобы увеличить прочность ПП труб применяется несколько видов армирования:

1. Стекловолокном;
2. Алюминием.

Для армирования применяется алюминиевый лист с перфорацией. Им покрывают изделие снаружи или вставляют в середину, для разделения имеющихся слоев полипропилена.

Стекловолоконный слой всегда находится внутри и разделяет слои полипропилена.

Благодаря алюминиевому армированию, трубы полипропиленовые армированные для отопления получают дополнительные свойства. Труба способна выдержать большое внутреннее давление. При монтаже отопительной системы, если неизвестна величина будущего давления, лучше воспользоваться материалами, имеющими алюминиевый каркас.

Полипропиленовые трубы армированные алюминием типа «PPR-AL-PPR» имеют несколько положительных качеств:

• Большую жесткость;
• Способны выдержать очень высокое давление;
• Не деформируются.

Значение диаметра трубы влияет на толщину алюминиевого слоя. Он колеблется в пределах 0,1 — 0,5 мм.

Соединение полипропилена с алюминиевой фольгой осуществляется специальным клеем. Трубы могут начать расслаиваться, если клеевой состав был низкого качества. ПП изделия, армированные алюминием, полученные с соблюдением всех технологических требований, остаются герметичными долгое время.

При монтаже ПП изделий, армированных алюминием, требуется выполнить несколько дополнительных операций. Прежде чем начать пайку, необходимо хорошо зачистить алюминиевый слой.

Если этого не сделать, трубопровод быстро выйдет из строя. Во время пайки пластик и алюминиевая фольга начнут расслаиваться. Электрохимические процессы начнут разрушать алюминий, что недопустимо.

ПП изделия, армированные стекловолокном, отличаются одной важной особенностью. Состав армирующего слоя, а также его свойства точно такие же, как и основного материала.

Когда полипропилен со стекловолокном сваривается с фитингом, образуется очень прочный сплав, который никогда не будет расслаиваться. Такие изделия, армированные стекловолокном, являются универсальными и очень прочными. Они рассчитаны на длительную эксплуатацию.

На что обратить внимание при выборе полипропиленовых труб

Основными критериями выбора таких изделий должны быть их технические характеристики.

Рабочее давление

Маркируется на внешней поверхности в виде надписи «PN». Величина давления подбирается в соответствии с индивидуальными особенностями отопительной системы. Если будут наблюдаться постоянные гидроудары или нужно будет часто спрессовывать систему трубопроводов, оптимальным будет полипропиленовое изделие «PN20».

Если в отопительной системе нагрев теплоносителя будет превышать 70 градусов, более подходящими будут трубы «PN25», армированные стекловолокном. Когда применяется автономное отопление, обычно давление не превышает 10 атмосфер. Чтобы смонтировать такую отопительную систему можно воспользоваться полипропиленовыми трубопроводами «PN20», имеющие цельное алюминиевое армирование.

Теплоноситель и его нормальная температура

В зависимости от установленной системы отопления подбираются соответствующие полипропиленовые трубы. Так как в «теплом полу» температура теплоносителя не превышает 40 градусов, можно устанавливать изделия, имеющие любое армирование. Можно воспользоваться изделиями из моносостава.

Там где установлены радиаторы, а нагрев теплоносителя достигает 85 градусов, можно смело устанавливать полипропиленовые трубы с любым видом армирования.

Диаметр трубопровода

Этот параметр очень важен для нормальной работы системы отопления. Он должен полностью удовлетворять требования системы. Внутренне отверстие трубы должно свободно пропускать соответствующий поток теплоносителя за определенное время.

В очень больших помещениях, например гостиницах, монтируются трубы, диаметр которых превышает 200 мм.

В индивидуальных постройках, достаточно установить ПП трубы сечением 20-32 мм. Они легко монтируются с образованием нужного изгиба.

ПП трубы для отопления армированные часто устанавливают в системах горячего водоснабжения. Прекрасно выдерживают большую температуру полипропилен с сечением 20 мм. Стояки изготавливаются из полипропиленовых изделий диаметром 25-32 мм.

При подключении к центральному отоплению применяются 25 мм ПП трубы.

Для нормального функционирования теплого пола монтируют 16 мм изделия.

Сборная автономная отапливающая система монтируется из труб разного диаметра.

Описанные выше советы необходимо брать за основу и прежде чем покупать и устанавливать ПП трубы отопления, нужно учесть индивидуальные особенности объекта, а иногда даже особенности отдельных участков системы.

К примеру, когда делается монтаж отопления однотрубной системы, подключение радиаторов выполняется последовательно. Чтобы смонтировать подобное кольцо нужно воспользоваться трубами с диаметром 32-40 мм. Дополнительные отводы к радиаторам делаются из диаметра менее 26 мм.

Если установлена двухтрубная система, то отопление осуществляется совсем по другому принципу. Линия подачи совместно с обраткой уменьшает давление в трубопроводе. Поэтому можно установить трубы с диаметром менее 30 мм.

Как монтируются ПП трубы, армированные стекловолокном

Такая работа аналогична соединению цельных пропиленовых изделий. Установка ПП труб с армированием из стекловолокна не отличается от соединения цельных изделий из полипропилена. Монтаж таких конструкций подразделяется на несколько видов:

1. С резьбовыми фитингами;
2. Холодной сваркой;
3. Диффузной сваркой.

Если используются резьбовые фитинги, выполняется круговое обжимание монтажной гайки. Полипропиленовая труба надевается сверху на штуцер и сильно прижимается. Получается очень надежное и плотное соединение. Такой вариант можно использовать даже при создании напорного трубопровода. Сложности могут возникнуть только при давлении на фитинг. При очень большом усилии возможно разрушение гайки.

При использовании холодной сварки применяется специальный клей. Но такое соединение нельзя назвать очень надежным. Стык может потечь. Поэтому, чтобы такого не происходило, используют полипропиленовые муфты, внутренняя поверхность которых смазывается клеем. Муфту вставляют в трубу и выжидают некоторое время, пока клей хорошо схватится.

Прочность диффузной сварки сравнима с прочностью создаваемой резьбовым соединением. Недостатком такой технологии является необходимость иметь сварочный аппарат. Подбор температуры для паяльных работ зависит от толщины стенки ПП трубы, а также ее диаметра.

Полипропиленовая труба армированная со стекловолокном для отопления считается самым оптимальным вариантом для установки в частном доме индивидуальной отопительной системы. В этих высококачественных и не очень дорогих изделиях практически отсутствуют недостатки, они с успехом заменяют металлические конструкции.

vseprotruby.ru

Тепловое расширение и способы его компенсации

Полипропиленовые
трубы, по сравнению с металлическими,
сущест­венно больше меняют свою длину
при колебаниях температуры. Это явление
следует учитывать при проектировании
трубопровода, в осо­бенности
при использовании неармированных труб
в системах горячего водоснабжения и
отопления.

Изменение
длины PPRC-трубопровода
при перепадах температуры определяется
по формуле AL
= eLAt,
где
AL
—
изменение длины трубы, мм;
s
— коэффициент
линейного расширения трубы; L
—
длина расчетного участка, м; At
— расчетная
разность температур, °С.

Для
неармированных труб коэффициент
линейного расширения со­ставляет
-0,15 мм/м°С, а для армированных -0,03мм/м°С.

Например,
если на участке неармированного
трубопровода длиной 6,5м
предполагается колебание температуры
от 20 до 75°С, то колебание длины
на этом участке составит: 0,15
мм/м°С’ 6,5м • 55°С =
54
мм.

Величину
температурного удлинения труб можно
определять также по
номограммам (см. рис. 4 и 5).

⁰
10 20 30 40 50 60 70 80 90
100 110 120 130 140 150 160

Температурные
изменения длины трубы д L,
мм

Рис.
4. Номограмма для определения температурного
удлинения труб PN
10uPN20

Запорная арматура и крепеж

ЗАПОРНАЯ
АРМАТУРА И КРЕПЕЖ

ТРУБЫ
И СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ДЕТАЛИ

Трубы

Муфты

Разъемные
соединения

Уголки,
тройники

1м

2и-

3м

4м

5м

6м

7м

8м

9м

10м

1м

2и-

3м

4м

5м

6м

7м

8м

9м

10м

1м
2м 3м 4м 5м 6м 7м 8м 9м 10м

1м

2и-

3м

4м

5м

6м

7м

8м

9м

10м

Рис. 5. Номограмма
для определения температурного удлинения
армиро­ванных
труб (PN
25)

Линейные
расширения трубопровода могут быть
скомпенсированы в
местах поворотов. Если этого недостаточно,
оборудуют специальные П-образные
компенсаторы или устанавливают
компенсирующие детали типа
«омега», т.е. петлеобразные компенсаторы
(см. рис. 6 — 8). При этом часть
креплений делают неподвижными, или
фиксирующими: они на­правляют
удлинение через подвижные (скользящие)
крепления в сторо­ну компенсирующих
элементов.

Конструкция
скользящейопоры
должна обеспечивать перемещение
трубы в осевом направлении.
Для оборудова­ния
неподвижной опоры можно установить
по обеим сторонам скользящей
опоры две муфты или
муфту и тройник. Непод­вижное
крепление трубопровода на
опоре путем сжатия трубы
не допускается

Рис.
6. Компенсация температурных удлинений
на PPRC-трубопроводе

Рис. 7. П-образный
компенсатор

Необходимая
длина подвижного участка Ls
компенсатора
(см. рис. 6-8) рассчитывается по формуле
Ls
=25 VdAL
,
где d
— наружный
диаметр трубы; AL
— линейное
удлинение

Дополнительную
компенсацию температурных удлинений
трубопро­вода
можно обеспечить предварительным
напряжением трубы в соответствующем
направлении. Для компенсации предварительно
напряженного
участка подвижный участок L_s
может
быть на 30% короче.

Температурные
колебания длины стояков также необходимо
учитывать.
Рекомендуется предусматривать необходимую
длину L_s
отводящей
трубы
(рассчитывается по приведенной выше
формуле), либо расширенный
проем в стене, сквозь которую проходит
отвод (см. рис. 9). Возможна и фиксированная
установка стояка, не требующая учета
температурных удлинений и оборудования
компенсаторов, при условии, что неподвижные
опоры располагаются непосредственно
до и после отвода.

Рис.
9. Способы обустройства отвода от стояка

Температурные
изменения длины трубы Д L,
мм

Рис.
10. Номограмма для определения длины
подвижного элемента Ly
компенсирующего
линейное удлинение AL
на трубах различного диаметра

Компенсация
удлинений PPRC-труб
может обеспечиваться также предварительным
прогибом труб при прокладке их в виде
«змейки» на сплошной
опоре, ширина которой допускает
возможность изменения формы прогиба
трубопровода при изменении температуры.

При
закладке PPRC-трубопровода
в бетон или штукатурку специаль­ных
компенсаторов, как правило, не требуется:
температурные колеба­ния размеров
компенсируются эластичностью материала
труб и фитин­гов.
Тем не менее, если длина заложенной
трубы превышает 2 м, для компенсации
линейных удлинений рекомендуется
помещать между трубой
и бетоном слой эластичного материала,
например теплоизоляции (см.
рис. 11).

Рис. 13. Приваривание
седельной муфты.

В
труднодоступных местах для сборки
PPRC-трубопровода
или ремонта
поврежденного участка можно использовать
электросварную муфту. Специфика
работы с такой муфтой состоит в том, что
в процессе сварки труба
может выталкиваться из муфты вследствие
расширения деталей

Рис. 14. Использование ремонтного штыря
для заделки отверстия

Резьбу
комбинированных фитингов можно уплотнять
лентой ФУМ и другими
герметиками. Следует помнить об
относительно невысокой прочности
пластиковых деталей и не прикладывать
чрезмерного усилия при
затяжке резьбы. При работе с диаметрами
до 32-40 мм надо обхо­диться без
использования гаечных ключей.

Специалисты
фирмы COES
рекомендуют для соединения с металли­ческим
трубопроводом использовать комбинированные
фитинги только с
наружной резьбой. Соединение с
металлической трубой при этом
осуществляется
при помощи сгона.

Рис. 15. Применение электросварной
муфты

После
соединения деталей рекомендуется
зафиксировать их на время, примерно
равное времени нагрева. В период
охлаждения (см. таблицу 5) нельзя
корректировать взаимное расположение
деталей и охлаждать сваренный
узел водой. По истечении времени
охлаждения соединение можно
подвергать умеренной механической
нагрузке. Заполнять трубо­провод
водой рекомендуется не ранее чем через
1 час после сварки.

Качественно
сделанное соединение может иметь
расхождение осей трубы и раструба не
более 5°. Раструбная деталь не должна
иметь тре­щин,
складок или других дефектов, вызванных
перегревом, а на трубе у кромки
раструба соединительной детали должен
быть виден сплошной (по
всей окружности) валик оплавленного
материала.

Сварку
полипропиленовых труб и соединительных
деталей следует проводить
при температуре окружающей среды не
ниже 0°С. Место сварки
надо защищать от атмосферных осадков
и пыли.

Температура
окружающего воздуха при монтаже имеет
очень важное значение. Время сварки
необходимо увеличивать при по­ниженной
температуре (до 50% при температуре 5°С)
и уменьшать
в условиях жары. Следует также учитывать
охла­ждение поверхности сварочного
аппарата. Для более точного соблюдения
температурного режима рекомендуется
использо­вать
контактный датчик температуры, позволяющий
убедить­ся, что нагревательная
поверхность достигла 260±5°С.

Нагревательные
элементы и сварочный аппарат следует
содержать в
чистоте, налипший материал сразу счищать
грубой салфеткой, избе­гать
повреждения тефлонового покрытия
нагревательных элементов. Нельзя
охлаждать аппарат водой!

Удлинение при разрыве или деформации разрушения: технические свойства пластмасс

Свойства ПВХ — Vinidex Pty Ltd

Поливинилхлорид (ПВХ)

Поливинилхлорид — это термопластический материал, состоящий из ПВХ-смолы, смешанной с различными пропорциями стабилизаторов, смазок, наполнителей, пигментов, пластификаторов и технологических добавок.Различные соединения этих ингредиентов были разработаны для получения определенных групп свойств для различных применений. Однако основная часть каждого соединения — это ПВХ-смола.

Техническая терминология для ПВХ в органической химии — поли (винилхлорид): полимер, то есть связанные молекулы винилхлорида. Скобки не используются в общей литературе, а название обычно сокращается до PVC. Если обсуждение относится к конкретному типу трубы из ПВХ, этот тип будет явно идентифицирован, как подробно описано ниже.Если обсуждение носит общий характер, термин «трубы из ПВХ» будет использоваться для обозначения диапазона материалов для труб из ПВХ, работающих под давлением, поставляемых Vinidex.

Различные типы поливинилхлорида

ПВХ-компаунды с наибольшей краткосрочной и долгосрочной прочностью — это те, которые не содержат пластификаторов и с минимумом компонентов смеси. Этот тип ПВХ известен как UPVC или PVC-U. Другие смолы или модификаторы (такие как ABS, CPE или акрилы) могут быть добавлены к UPVC для получения соединений с улучшенной ударопрочностью.Эти соединения известны как модифицированный ПВХ (PVC-M). Гибкие или пластифицированные ПВХ-компаунды с широким спектром свойств также могут быть произведены путем добавления пластификаторов. Другие типы ПВХ называются ХПВХ (ПВХ-С) (хлорированный ПВХ), который имеет более высокое содержание хлора, и ориентированный ПВХ (ПВХ-О), который представляет собой ПВХ-U, где молекулы предпочтительно ориентированы в определенном направлении.

PVC-U (непластифицированный) твердый и жесткий с пределом прочности при растяжении примерно 52 МПа при 20 ° C и устойчив к большинству химикатов.Обычно PVC-U можно использовать при температурах до 60 ° C, хотя фактический предел температуры зависит от нагрузки и условий окружающей среды.

ПВХ-М (модифицированный) является жестким и обладает повышенной ударной вязкостью. Модуль упругости, предел текучести и предел прочности при растяжении обычно ниже, чем у PVC-U. Эти свойства зависят от типа и количества используемого модификатора.

ПВХ (пластифицированный) менее жесткий; обладает высокой ударной вязкостью; легче выдавливать или формовать; имеет более низкую термостойкость; менее устойчив к химическим веществам и обычно имеет более низкий предел прочности на разрыв.Вариабельность от компаунда к компаунду у пластифицированного ПВХ больше, чем у ПВХ-U. Vinidex не производит напорные трубы из пластифицированного ПВХ.

PVC-C (хлорированный) похож на PVC-U по большинству своих свойств, но имеет более высокую термостойкость и может работать при температуре до 95 ° C. Он имеет аналогичное предельное напряжение при 20 ° C и предельное напряжение растяжения около 15 МПа при 80 ° C.

PVC-O (Ориентированный ПВХ) иногда называют HSPVC (высокопрочный ПВХ).Трубы из ПВХ представляют собой крупный шаг вперед в технологии производства труб из ПВХ.

PVC-O производится с помощью процесса, который приводит к преимущественной ориентации длинноцепочечных молекул PVC в окружном или кольцевом направлении. Это обеспечивает заметное улучшение свойств в этом направлении. В дополнение к другим преимуществам, для PVC-O может быть получен предел прочности на растяжение в два раза выше, чем у PVC-U. В таких приложениях, как напорные трубы, где присутствует четко определенная направленность напряжений, можно добиться очень значительного увеличения прочности и / или экономии материалов.

Типичные свойства ПВХ-О в кольцевом направлении:

• Предел прочности ПВХ-О — 90 МПа
• Модуль упругости ПВХ-О — 4000 МПа

Улучшение свойств за счет молекулярной ориентации хорошо известно, и некоторые промышленные примеры производятся уже более тридцати лет. В последнее время его стали применять для изготовления потребительских товаров, таких как пленки, высокопрочные пакеты для мусора, бутылки для газированных напитков и т.п.

Техника применения молекулярной ориентации к трубам из ПВХ была впервые применена в 1970-х годах компанией Yorkshire Imperial Plastics, и на самом деле первые пробные установки были выполнены в 1974 году со 100-миллиметровой трубой Управлением водоснабжения Йорка, Соединенное Королевство.Vinidex начала производство на пилотном заводе по производству труб из ПВХ в начале 1982 года, а трубы из ПВХ были впервые установлены в Австралии в 1986 году. С того времени Vinidex продолжала развивать и расширять ассортимент продукции из ПВХ в коммерческом производстве под торговой маркой. имя Supermain.

Сравнение PVC-O, PVC-M и стандартного PVC-U

PVC-O идентичен по составу PVC-U и, соответственно, их общие свойства аналогичны. Основное различие заключается в механических свойствах в направлении ориентации.Состав PVC-M отличается добавлением модификатора ударной вязкости, а свойства отличаются от стандартного PVC-U в зависимости от типа и количества используемого модификатора. Следующее сравнение носит общий характер и служит для выделения типичных различий между материалами для труб.

Прочность на разрыв — Прочность на разрыв ПВХ-О в два раза выше, чем у обычного ПВХ. Прочность на разрыв ПВХ-М немного ниже, чем у стандартного ПВХ.

Прочность — И ПВХ-О, и ПВХ-М ведут себя неизменно пластично во всех практических обстоятельствах.В некоторых неблагоприятных условиях, при наличии надреза или дефекта, стандартный ПВХ-U может проявлять хрупкие характеристики.

Коэффициенты безопасности — Проектирование труб из ПВХ для работы под давлением включает прогнозирование долгосрочных свойств и применение коэффициента безопасности. Как и во всем инженерном проектировании, величина коэффициента безопасности отражает уровень уверенности в прогнозе производительности. Большая уверенность в предсказуемом поведении материалов нового поколения PVC-M и PVC-O имеет то преимущество, что позволяет использовать более низкий коэффициент безопасности при проектировании.

Расчетное напряжение — Трубы PVC-O и PVC-M работают при более высоких расчетных нагрузках, чем стандартные трубы PVC-U, в результате их пониженного коэффициента безопасности, а в случае PVC-O — большей прочности в кольцевом направлении.

Эластичность и ползучесть — PVC-O имеет модуль упругости до 24% выше, чем у обычного PVC-U в ориентированном направлении, и такой же модуль, как у стандартного PVC-U в других направлениях. Модуль упругости ПВХ-М незначительно ниже, чем у стандартного ПВХ.

Ударные характеристики — PVC-O превосходит стандартный PVC-U как минимум в 2–5 раз. PVC-M также обладает большей ударопрочностью, чем стандартный PVC-U. При испытаниях на ударную вязкость труб из ПВХ-М основное внимание уделяется получению характеристик вязкого разрушения.

Атмосферостойкость — Нет значительных различий в погодных характеристиках PVC-U, PVC-M и PVC-O.

Соединение — Трубы PVC-U и PVC-M могут быть соединены резиновым кольцом или цементным соединением.ПВХ-О доступен только для труб с резиновыми кольцами. ПВХ-О не может быть соединен растворителем-цементом.

Свойства ПВХ

Общие свойства ПВХ-компаундов, используемых при производстве труб, приведены в таблице ниже. Если не указано иное, данные значения относятся к стандартным немодифицированным составам с использованием ПВХ-смолы K67. Некоторые сравнительные значения показаны для труб из других материалов. Свойства термопластов подвержены значительным изменениям в зависимости от температуры, и применимый диапазон указывается там, где это необходимо.Механические свойства зависят от продолжительности приложения напряжения и более точно определяются функциями ползучести. Более подробные данные, относящиеся к применению труб, приведены в разделе «Проектирование» данного руководства. Для получения данных, выходящих за рамки перечисленных условий, пользователям рекомендуется обращаться в наш технический отдел.

Типичные свойства материала труб из ПВХ

Физические свойства

Механические свойства

Электрические характеристики

Тепловые свойства

Пожарное исполнение

Сокращения

• PE: Полиэтилен
• PP: полипропилен
• PA: Полиамид (нейлон)
• CI: чугун
• AC: Асбестоцемент
• GRP: труба, армированная стекловолокном

Пересчет единиц

• 1 МПа = 10 бар = 9,81 кг / см ² = 145 фунтов на дюйм ²
• 1 Джоуль = 4,186 калории = 0,948 x 10 ^-3 БТЕ = 0,737 фута.фунт-сила
• 1 Кельвин = 1 ° C = 1,8 ° F перепад температур

Механические свойства

Для ПВХ, как и для других термопластов, реакция на напряжение / деформацию зависит как от времени, так и от температуры. Когда к пластиковому материалу прилагается постоянная статическая нагрузка, результирующая деформация становится довольно сложной. Появляется мгновенная эластическая реакция, которая полностью восстанавливается, как только снимается нагрузка. Кроме того, происходит более медленная деформация, которая продолжается бесконечно при приложении нагрузки, пока не произойдет разрыв.Это известно как ползучесть. Если нагрузка снимается до выхода из строя, восстановление исходных размеров происходит постепенно с течением времени. Скорость ползучести и восстановления также зависит от температуры. При более высоких температурах скорость ползучести увеличивается. Из-за такого типа реакции пластмассы известны как вязкоупругие материалы.

Линия регрессии напряжения

Следствием ползучести является то, что трубы, подвергающиеся более высоким напряжениям, выходят из строя за более короткое время, чем трубы, подвергающиеся более низким напряжениям.Для трубопроводов, работающих под давлением, важным требованием является длительный срок службы. Поэтому важно, чтобы трубы были спроектированы для работы при напряжении стенок, что обеспечит продление срока службы. Чтобы установить долговременные свойства, большое количество образцов для испытаний в форме трубы испытывают до разрыва. Затем все эти отдельные точки данных наносятся на график и выполняется регрессионный анализ. Анализ линейной регрессии экстраполируется для получения нижнего предельного напряжения разрушения на 97,5% в расчетной точке, которое должно превышать минимально необходимое напряжение (MRS).

Затем к MRS применяется коэффициент запаса прочности, чтобы получить максимальное рабочее напряжение для материала трубы, который используется для определения размеров труб для диапазона номинальных давлений. В Европе и Австралии принята расчетная точка ISO — 50 лет или 438 000 часов. В Северной Америке исторически использовалась расчетная точка 100 000 часов. Этот расчетный момент довольно условен и не должен интерпретироваться как показатель ожидаемого срока службы трубы из ПВХ. Линия регрессии напряжения традиционно наносится на логарифмические оси, показывающие окружное или кольцевое напряжение в зависимости от времени до разрыва.

* Для ПВХ-М и ПВХ-О точка спецификации за 50 лет — это нижний предел достоверности на 97,5%, чтобы гарантировать достижение минимального коэффициента безопасности.

Модуль ползучести

Для ПВХ модуль или соотношение напряжение / деформация следует рассматривать в контексте скорости или продолжительности нагрузки и температуры.

Универсальный метод представления данных — это кривая зависимости деформации от времени при постоянном напряжении. При заданной температуре требуется серия кривых на разных уровнях напряжения, чтобы представить полную картину.Модуль может быть вычислен для любой комбинации напряжение / деформация / время, и это обычно называется модулем ползучести.

Такие кривые полезны, например, при расчете кратковременных и длительных поперечных нагрузок на трубы.

Испытания, проведенные как в Англии, так и в Австралии, показали, что ПВХ-О более жесткий, то есть имеет более высокий модуль упругости, чем стандартный ПВХ-U примерно на 24% для эквивалентных условий в ориентированном направлении. Судя по другим работам, не наблюдается значительных изменений в осевом направлении.

Повышенные температуры

Номинальное давление при повышенных температурах

Механические свойства ПВХ указаны при 20 ° C. Термопласты обычно уменьшаются в прочности и увеличивают пластичность при повышении температуры, и расчетные напряжения должны быть соответственно скорректированы.

реверсия

Термин «возврат» относится к изменению размеров пластмассовых изделий в результате «памяти материала». Пластмассовые изделия «запоминают» свою первоначальную форму, и если они впоследствии будут искажены, они вернутся к своей первоначальной форме под действием тепла.

В действительности реверсия происходит при всех температурах, но при высококачественной экструзии он не имеет практического значения для гладких труб при температурах ниже 60 ° C и труб из ПВХ-O при температурах ниже 50 ° C.

Выветривание и солнечная деградация

Влияние «выветривания» или разрушения поверхности под действием лучистой энергии в сочетании с элементами на пластмассы хорошо изучено и задокументировано. Солнечное излучение вызывает изменения молекулярной структуры полимерных материалов, в том числе ПВХ.Ингибиторы и отражатели обычно включают в материал, что ограничивает процесс поверхностным эффектом. При сильных погодных условиях будет наблюдаться потеря блеска и изменение цвета. Процессы требуют затрат энергии и не могут продолжаться, если материал экранирован, например подземные трубы. С практической точки зрения на насыпной материал это не влияет, и характеристики при первичных испытаниях не покажут никаких изменений, то есть предел прочности и модуль упругости. Однако микроскопические разрушения на выветрившейся поверхности могут вызвать разрушение в условиях экстремального местного напряжения, например.г. воздействие на внешнюю поверхность. Следовательно, при испытании ударная вязкость будет снижаться.

Защита от солнечной деградации

Все трубы из ПВХ, производимые Vinidex, содержат защитные системы, обеспечивающие защиту от вредных воздействий при нормальных сроках хранения и монтажа. Для периодов хранения более одного года и в той степени, в которой ударопрочность важна для конкретной установки, может считаться целесообразным дополнительная защита. Это может быть обеспечено путем хранения под навесом или путем покрытия штабелей труб подходящим материалом, например гессианом.Следует избегать улавливания тепла и обеспечивать вентиляцию. Нельзя использовать черную пластиковую пленку. Надземные напорные трубопроводы могут быть защищены слоем белой или пастельной краски ПВА. Хорошая адгезия будет достигнута простой стиркой с моющим средством для удаления жира и грязи.

Старение материала

Предел прочности ПВХ существенно не меняется с возрастом. Его кратковременный предел прочности при растяжении обычно немного увеличивается. Важно понимать, что линия регрессии напряжения не отражает ослабление материала со временем, т.е.е. труба, находящаяся под постоянным давлением в течение многих лет, по-прежнему будет показывать такое же кратковременное предельное давление разрыва, что и новая труба. Однако материал действительно претерпевает изменение морфологии со временем, так как «свободный объем» в матрице уменьшается с увеличением числа поперечных связей между молекулами. Это приводит к некоторым изменениям механических свойств:

• Незначительное увеличение предела прочности на разрыв
• Значительное увеличение предела текучести
• Увеличение модуля при высоких уровнях деформации

В целом эти изменения могут оказаться полезными.Однако реакция материала на высокие уровни напряжения изменяется, так как локальная деформация в концентраторах напряжений ингибируется, и деформационная способность изделия снижается. Более вероятно возникновение разрушения хрупкого типа, и может наблюдаться общее снижение ударопрочности.

Эти изменения происходят экспоненциально со временем, быстро сразу после формирования и все медленнее и медленнее с течением времени. К тому времени, когда изделие будет введено в эксплуатацию, их будет трудно измерить, за исключением очень длительного периода.Искусственное старение может быть достигнуто путем термообработки при 60 ° C в течение 18 часов. ПВХ-О претерпевает такое старение в процессе ориентации, и его характеристики аналогичны полностью состаренному материалу, но с значительно повышенным пределом прочности.

Сопротивление истиранию

Пластмассы обычно демонстрируют отличные характеристики в абразивных условиях. Основными свойствами, способствующими этому, являются низкий модуль упругости и коэффициент трения. Это позволяет материалу «поддаваться», и частицы имеют тенденцию скользить, а не истирать поверхность.

Хорошо известные материалы с низким коэффициентом трения, такие как тефлон, нейлон и полиуретаны, демонстрируют выдающиеся характеристики. Однако экономика является важным фактором, и характеристики ПВХ с точки зрения скорости износа / удельной стоимости превосходны. Факторы, влияющие на истирание, сложны, и данные испытаний трудно соотнести с практическими условиями.

Институт гидромеханических и гидротехнических сооружений Технического университета Дармштадта в Западной Германии проверил стойкость к истиранию нескольких трубных изделий.Гравий и речной песок были абразивными материалами, использованными в бетонных трубах, глазурованных керамических трубах и трубах из ПВХ, со следующими результатами:

Микробиологические эффекты

ПВХ невосприимчив к атакам микробиологических организмов, которые обычно встречаются в подземных системах водоснабжения и канализации.

Макробиологическая атака

ПВХ не является источником пищи и обладает высокой устойчивостью к повреждениям термитами и грызунами.

Влияние сульфидов почвы

Серое изменение цвета подземных труб из ПВХ может наблюдаться в присутствии сульфидов, обычно обнаруживаемых в почвах, содержащих органические материалы. Это происходит из-за реакции со стабилизирующими системами, используемыми при переработке. Это поверхностный эффект, который никоим образом не влияет на производительность.

Термопласты — Физические свойства

Типичные свойства некоторых распространенных термопластов:

Для полной таблицы с теплопроводностью, удельной теплоемкостью и максимальным температурным пределом — поверните экран!

• 1 фунт / дюйм (фунт / дюйм ² ) = 6,894.8 Па (Н / м ² )
  
• 1 (британских тепловых единиц / фунт ^o F) = 4186,8 (Дж / кг · K) = 1 (ккал / кг ^o C)
• 1 дюйм / (дюйм ^o F) = 1,8 м / (м ^o C)
• 1 BTU / (фунт _м ^o F) = 4186,8 Дж / (кг · K) = 1 ккал / (кг ^o C)
• 1 ГПа = 10 ⁹ Па
• 1 МПа = 10 ⁶ Па

Предел текучести —

σ Предел текучести 9325 y — максимальное инженерное напряжение в фунтах на квадратный дюйм (или Па), при котором начинается постоянная неупругая деформация термопластического материала.

Предел текучести

Предел текучести — это первая точка, в которой образец поддается, когда площадь поперечного сечения образца начинает значительно сокращаться или где деформация может увеличиваться без увеличения напряжения.

Предел прочности при растяжении —

σ _u

Предел прочности при растяжении — это максимальное напряжение, которое термопластический материал может выдержать перед разрушением, в зависимости от того, что происходит при более высоком уровне напряжения.

Полное удлинение при разрыве некоторых полимеров:

Epo0003

Epo0003

5

Модуль упругости при растяжении — или модуль Юнга —

E

Модуль упругости при растяжении или модуль Юнга — это отношение напряжения к деформации в упругой области кривой зависимости напряжения от деформации перед пределом текучести.

Характеристики термопласта

ABS — Акрилонитрил-бутадиен-стирол

• прочный и жесткий
• устойчивый к различным основаниям и кислотам
• некоторые растворители и хлорированные углеводороды могут повредить материал
• максимально допустимая температура 91 160 ° F ( 71 ^o C)
• обычный, как DEV — дренаж, слив и вентиляция — трубы

PB — полибутилен

• гибкая труба
• используется для систем водоснабжения под давлением
• используется для горячей и холодной воды
• только компрессия и соединения ленточного типа применялись

PE — полиэтилен

• гибкая труба
• применялась для систем напорного водоснабжения — спринклерных..
• не используется для горячей воды

PEX — полиэтилен с поперечными связями

• гибкая труба
• используется для систем водоснабжения под давлением — спринклер ..

PP — полипропилен

• легкий
• 180 температура до 960 o1925 F (82 ^o C)
• очень устойчива к кислотам, щелочам и многим растворителям
• можно использовать в лабораторной сантехнике

PVC — поливинилхлорид

• прочный и жесткий
• устойчивый к множеству кислот и щелочей
• может быть поврежден некоторыми растворителями и хлорированными углеводородами
• максимальная допустимая температура 140 ^o F (60 ^o C)
• может использоваться в системах водоснабжения, газа и дренажа
• не может использоваться в системах горячего водоснабжения

ХПВХ — хлорированный поливинилхлорид

• аналогичен ПВХ, но предназначен для воды до 180 ^o F (82 ^o C)

PVDF — поливинилиденфторид

• прочный и очень прочный материал
• , устойчивый к истиранию, кислотам, щелочам, растворителям и многому другому
• 280 ^{год к применению до o} F (138 ^o C)
• можно использовать в лабораторных водопроводах

Что делать с тепловым расширением и сжатием трубы

Что такое тепловое расширение трубы?

Для материалов естественно расширяться от жары и сжиматься на холоде, а трубы не защищены от законов природы.Тепловое расширение и сжатие трубопроводов — одна из самых больших динамических сил, действующих на трубопроводные системы.

Поскольку трубопроводные системы часто переносят горячие жидкости, необходимо тщательно учитывать тепловое расширение и связанные с ним напряжения, чтобы избежать проблем. Силы, создаваемые тепловым расширением, могут быть достаточно большими, чтобы вызвать изгиб и коробление трубы, повреждение насосов, клапанов, трубных зажимов и креплений и даже разрушение трубы или повреждение стальной или бетонной конструкции здания.

В этом блоге мы рассмотрим некоторые факторы, которые необходимо учитывать при работе с тепловым расширением трубы, а также рассмотрим основы расчета скорости теплового расширения в трубных системах, что имеет решающее значение для разработки какие продукты необходимы для решения проблемы.

Но сначала вот видео, которое показывает, насколько значительным может быть тепловое расширение, а также некоторые способы борьбы с ним.

Что вызывает тепловое расширение?

Изменения температуры вызывают изменение формы, площади или объема объекта или вещества.Трубы обычно расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении. Это вызвано расширением молекулярной структуры из-за увеличения кинетической энергии при более высокой температуре, что приводит к большему перемещению молекул.

Скорость теплового расширения обычно зависит от трех ключевых факторов:

1. Материал трубы — разные материалы расширяются с разной скоростью. Итак, разные типы пластиковых труб (например, ПП, ПВХ, ПЭ и т. Д.) И разные типы металлических труб (например.г. сталь, медь, железо) будут иметь разные коэффициенты расширения. Поэтому важно рассчитать скорость расширения для каждого отдельного типа устанавливаемой трубы.
2. Длина трубы — чем длиннее труба, тем больше она будет расширяться и сжиматься.
3. Минимальная и максимальная температура — диапазон температур, которому будет подвергаться труба, или, другими словами, разница между самой холодной и самой высокой температурой, которой будет подвергаться труба.

В таблице ниже приведен пример степени расширения для 50-метровых труб с перепадом температур + 50 °. Как видите, пластиковые трубы обычно расширяются значительно больше, чем металлические. Например, полиэтиленовая труба длиной 50 м с перепадом температур + 50 ° расширится на 500 мм.

Проектирование трубопроводных систем с учетом теплового расширения

Крайне важно, чтобы вопросы расширения и сжатия трубопроводов учитывались на стадии проектирования проекта, чтобы избежать возникновения серьезных проблем.

Такие проблемы, как искривление труб или напряжение на стыках труб, могут в конечном итоге привести к утечкам или разрыву труб и всем связанным с этим повреждениям, которые может вызвать сбой.

Итак, каковы решения проблемы теплового расширения трубы?

Расширение и сжатие трубы обычно можно компенсировать двумя способами:

• Естественным способом, используя существующие отводы или расширительные петли
• Разработанным способом, например, с использованием компенсаторов

Использование отводов и расширительных петель

Часто предпочтительнее компенсировать расширение естественным образом, используя расширительные петли, поскольку компенсаторы добавляют значительные силы в систему труб.Расширительные контуры компенсируют тепловые перемещения за счет установки участков трубопровода, проходящих перпендикулярно системе трубопроводов. Хотя эти петли полужесткие, они допускают некоторое движение, тем самым снижая нагрузку на точки крепления в системе трубопроводов. Точка крепления используется для обеспечения того, чтобы расширение было направлено в петлю расширения, где сила и движение контролируются.

Крепления для труб или «направляющие» между точкой крепления и расширительной петлей только направляют трубу в правильном направлении.При использовании расширительной петли важно расстояние между первым направляющим зажимом и петлей. Чем меньше расстояние, тем больше будет сила для изгиба трубы. Эта сила передается на точку крепления.

Петли расширения могут занимать много места при компоновке системы трубопроводов, поэтому чаще всего используются в наружных системах. В более ограниченном пространстве могут быть изготовлены гибкие петли, в которых используются гофрированные металлические шланги в сборе для каждой ветви петли. Эти гибкие петли более компактны, чем трубные петли, но для предотвращения провисания требуются конструктивные опоры.Эти типы петель обычно используются там, где требуется сейсмическая защита.

Использование компенсаторов для компенсации теплового движения

Если нет места для расширительной петли, следует использовать компенсатор с осевым перемещением. Примером такого продукта могут быть компенсирующие сильфоны.

При использовании компенсатора необходимо учитывать давление в трубе. Например, стандартная труба 200NB с осевым сильфоном создает более 2 мм.5 тонн силы. Труба удерживается выровненной, но огромные силы передаются в других областях.

В результате создаваемых огромных сил для эффективной работы сильфонной системы необходима хорошая точка крепления. При неправильной опоре и установке вдоль всей системы трубопроводов сильфонная система все равно может выйти из строя.

Простые правила могут быть соблюдены для обеспечения эффективной установки сильфонной системы с использованием основных направляющих и анкеров.

Точки привязки:

Иногда конструкции могут быть переоценены и все равно терпят неудачу, если не применяются фундаментальные принципы.Дизайн должен быть простым и соответствовать основным правилам дизайна, упомянутым выше. Представленный ниже дизайн представляет собой простое и эффективное решение.

Как Walraven может помочь в тепловом расширении трубопроводных систем?

Во-первых, и это наиболее важно, вы должны уметь рассчитать коэффициент теплового расширения для вашей системы трубопроводов, чтобы иметь возможность определить лучшее решение для ваших нужд. Мы создали загрузку, чтобы вы могли рассчитать скорость расширения вашей трубы.Он включает метод расчета и несколько примеров.

Скачать информацию о расчете теплового расширения

Наша группа технической поддержки может помочь вам с расчетами, если это необходимо, и спроектировать для вас подходящую систему поддержки.

У нас есть продукты, которые помогут вам установить расширительные петли и сильфоны, в том числе:

• Анкерные точки
• Узлы крепления
• Консоли Fixpoint
• Направляющая для бокового перемещения
• Пружинные подвески для любого вертикального перемещения
• Шарнирные шарнирные подвески
• Хомуты скользящие
• Роликовые кронштейны

Вы можете связаться с нашей технической командой за советом по электронной почте: [адрес электронной почты защищен] или по телефону 01295 753400.

Чтобы увидеть только один пример того, как наша техническая группа спроектировала установку, в которой тепловое расширение труб было ключевым фактором, прочтите наше тематическое исследование об установке мостового трубопровода.

(PDF) Исследование пластиковых труб как транспортеров горячей воды в бытовом и промышленном применении

JJMIE

Том 2, номер 4, декабрь. 2008

ISSN 1995-6665

Pages 191-200

Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering

Исследование пластиковых труб как транспортеров горячей воды в

Бытовое и промышленное применение

M.Х. Згул *, С.М. Хабали

Кафедра машиностроения, Инженерно-технологический факультет Иорданского университета, Амман, 11942 Иордания

Аннотация

В этой работе обсуждается удобство термотруб по сравнению с традиционными стальными и медными трубами при использовании

для транспортировки горячей воды в бытовых и промышленных целях. Здесь сравниваются термотрубки и стальные трубы

в отношении прочности, свойств материала, коррозионной стойкости, эффекта старения, энергосбережения, электрических свойств и обрабатываемости

.В этом исследовании были проведены испытания на растяжение для двух типов термотруб: сшитый полиэтилен

(Thermopex) и случайный сополимер полипропилена (PPRC). Тесты проводились компьютерными лабораториями Королевского научного общества

. В результате этих испытаний было получено множество свойств материала (E, σ

y

, σ

f

, u

r

, u

t

, B, e%, a%), которые хорошо согласуются

со значениями, указанными производителем.Результаты показывают, что оба типа термотруб (полиэтилен и полипропилен

) более удобны для обогрева, коррозионной стойкости и легче обрабатываются, чем традиционные материалы

, такие как сталь и медь. Материалы для термотрубок удовлетворительно ведут себя при длительном воздействии термических нагрузок

(эффект старения). Кроме того, они обладают низкой теплопроводностью и электропроводностью с более низкими температурами плавления, чем сталь

. Следовательно, они демонстрируют более высокий уровень энергосбережения и безопасности, чем стальные трубы.

© 2008 Иорданский журнал машиностроения и промышленного строительства. Все права защищены

Ключевые слова: Термотрубки, пластмассы, транспортировка воды для отопления, термические напряжения, эффект старения, теплопроводность и электропроводность.

*

Номенклатура

σ

y

: напряжение текучести, МПа

σ

f

: напряжение разрушения, МПа

u

r

327: модуль

МПа

: модуль упругости

МПа

t

: модуль ударной вязкости, МПа

e%: относительное удлинение,

a%: процентное уменьшение площади

CLPE: сшитый полиэтилен = Thermopex = Pex

PPRC: Thermopipe Polyproylene Random Copolymer 91SC326 Дифференциальная сканирующая калориметрия

σ

avg

: среднее напряжение растяжения

B: объемный модуль

u

r

: модуль упругости

u

t Модуль упругости

:

Процент удлинения ion

a%: уменьшение площади в процентах

1.Введение

Разработка эффективных термотрубок с середины 1980-х годов

привела к быстрому увеличению использования

этих труб во всем мире для бытового и промышленного применения.

Это требует изучения их свойств и поведения при

*

Соответствующий адрес электронной почты: [email protected].

подвергаются высоким температурам и давлению, пытаясь улучшить их качество

для будущих применений.

В работе

исследуются два типа термотрубок:

1.1. Полипропиленовый случайный сополимер (PPRC) Thermo-

трубы доказали свою пригодность для водопровода, отопления, кондиционирования воздуха

, а также для широкого спектра промышленных и

медицинских применений. Система PPRC была улучшена с добавлением

дополнительных фитингов PPRC, которые можно приваривать из поли-

к термотрубной системе, создавая полностью водонепроницаемые системы

даже в самых суровых условиях использования [1].

1.2. Термотрубки из сшитого полиэтилена (Thermopex)

подходят для работы с широким спектром материалов в

промышленных и бытовых приложениях, включая воду, жидкие отходы

, газ и химикаты.Кроме того, системы трубопроводов

и

могут быть изготовлены для электроустановок [2].

Термотрубки изготовлены из высококачественного сырья

с использованием самых передовых производственных технологий

в мире. Также инженеры должны разработать системы трубопроводов

и

для особых нужд.

Технологичность этих труб благодаря легкости (низкая плотность

ρ = 898 кг / м, ρ = 7850 кг / м) и гибкости (1 / E,

E = 2.1-3,4, ГПа = 200ГПа) быстро и легко. Вместе

с широким диапазоном фитингов, легкостью и гибкостью

термотруб позволяет легко, стабильно и быстро строить

гидротермосанитарных установок по сравнению с

обычными трубами из стали или меди. Фитинг, используемый для труб

, представляет собой латунные фитинги. Есть несколько установок

Как учесть тепловое расширение при проектировании трубопроводной системы

Прочтите полный текст ниже или ознакомьтесь с инфографикой теплового расширения, чтобы получить обзор этого сообщения в блоге.

Всем материалам присущи тепловые свойства, которые влияют на его характеристики в зависимости от количества тепла или холода, которому он подвергается. Чем больше нагревается, тем больше материалы склонны расширяться и размягчаться. Чем холоднее условия, тем больше материалы склонны к сжатию и затвердеванию.

В случае трубопроводных систем нас больше всего беспокоит линейное расширение и сжатие, которое влияет как на металлические, так и на термопластические материалы трубопроводов. Если не учитывать при проектировании системы трубопроводов, колебания длины могут привести к дорогостоящим проблемам.Это особенно актуально для промышленных систем, которые часто подвергаются воздействию экстремальных температур и давлений в трубопроводе.

Например, если участок трубы ограничен с обоих концов, при нагреве линейное расширение вызовет сжимающее напряжение в материале. Когда эта чрезмерная сила превышает допустимую нагрузку на материал, это приведет к повреждению трубы и, возможно, кронштейнов, фитингов и клапанов.

В зависимости от масштаба этого повреждения заводы могут быть вынуждены проводить частые ремонтные работы, останавливать процессы и, возможно, преждевременно заменять систему трубопроводов.

К счастью, хотя расширение и сжатие неизбежны, возникающие в результате проблемы можно легко обойти с помощью надлежащих конструктивных соображений. В частности, за счет использования одного из следующих механизмов отклонения:

• Шлейфы расширения
• Смещения расширения
• Смена направления
• Расширительные швы

Прежде чем мы объясним, как развернуть каждый механизм, нам нужно взглянуть на четыре фактора, которые влияют на их конструкцию.

1.Количество линейного расширения

Степень расширения и сжатия трубы зависит от трех факторов:

Коэффициент линейного расширения

Каждый материал имеет коэффициент линейного теплового расширения, который просто говорит о том, что на градус изменения температуры у вас будет X величина линейного расширения. Для определения этого коэффициента проводятся эмпирические испытания всех материалов трубопроводов.

В приведенной ниже таблице вы можете увидеть, насколько разные материалы трубопровода меняются по длине при изменении температуры.

Разница температур

Разница температур — это диапазон температур, в котором будет находиться труба. Другими словами, разница между самой холодной и самой горячей трубой будет от времени установки до срока ее службы. Чтобы определить разницу температур в трубе, примите во внимание следующее:

• Какая температура при установке? В кондиционированном помещении это может быть одна из самых высоких температур.
• Какова температура жидкости, протекающей по трубе, и будет ли эта температура жидкости постоянной?
• Если труба находится на открытом воздухе, в чем сезонное изменение климата?

Длина трубы

Чем длиннее участок трубы, тем больше он будет расширяться или сжиматься. По сути, каждый дополнительный фут материала оказывает дополнительное влияние на то, как долго труба будет расширяться или сжиматься.

2. Рабочее напряжение

Рабочее напряжение — это максимальное напряжение, которому может подвергаться материал при использовании.Все материалы трубопроводов могут выдерживать некоторую степень перемещений без ущерба для своей структурной целостности.

3. Модуль упругости

Модуль упругости — это мера жесткости. Это внутреннее свойство материала трубы, которое выражает способность материала растягиваться или сжиматься при приложении силы.

4. Внешний диаметр трубы

Внешний диаметр трубы влияет на способность трубы отклонять напряжение.Например, участок трубы из ХПВХ длиной 100 футов подвергается макс. температура 120 ° F и мин. при температуре 80 ° F расширится на 1,6 дюйма независимо от внешнего диаметра трубы. Но 1 дюйм. труба может отклонять большее напряжение, чем 6-дюймовая. трубы, поэтому отклоняющий механизм (общая длина петли) должен составлять всего 2,47 фута для 1-дюймового. трубка. В такой же ситуации 6-дюйм. Для трубы потребуется отклоняющий механизм длиной 5,55 футов.

В зависимости от площади, по которой будет проходить труба, инженеры могут использовать четыре варианта отклоняющего механизма для учета теплового расширения и сжатия.Каждый из них допускает определенное перемещение трубы для предотвращения сжимающих напряжений.

Чтобы проиллюстрировать каждый механизм, мы включили сценарий участка трубопровода со следующими размерами:

• Материал трубы: ХПВХ
• Диаметр трубы: 4 дюйма
• Длина участка: 100 футов
• Разница температур: 40 °
  • Максимальная температура: 120 ° F
  • Минимальная температура: 80 ° F

В этой ситуации линейное расширение трубы равно 1.6 дюймов

1. Шлейф расширения

Этот механизм предпочитают инженеры.

Как это работает: В середине участка трубы расположена буква «U», а ее центр ограничен скобкой. Каждая сторона участка трубы, входящего в U, подвешена на подвеске или направляющей, что позволяет трубе двигаться вперед и назад. По мере расширения трубы U-образное отверстие сужается, а при сжатии трубы U-образное отверстие расширяется.

Используя пример и предоставленное изображение: L представляет собой общую длину петли, где 2 / 5L представляют каждую вертикальную часть, а 1 / 5L представляет горизонтальное поперечное сечение, в котором размещается ограничитель.

• L = 54,8 дюйма
• 1/5 L = 11,0 дюйма
• 2/5 L = 21,9 дюйма

2. Смещение расширения

Этот механизм используется, когда труба должна избегать неподвижных конструкций.

Как это работает: При размещении в центре участка трубы каждое колено допускает некоторую степень отклонения, как и длина трубы по вертикали.Конец каждого участка трубы устанавливается с помощью подвесок или направляющих, расположенных на определенном расстоянии от колена. Как показано на схеме выше, когда труба расширяется, верхнее и нижнее колена вдавливаются внутрь, в результате чего длина по вертикали смещается вправо. При сжатии вертикальная труба будет наклоняться влево.

Используя пример и предоставленное изображение: L представляет собой общую длину смещения от подвески или направляющей с одного конца до противоположного. 1 / 4L обозначает расстояние от подвески или направляющей до ближайшего локтя.1 / 2L представляет собой перпендикулярное сечение трубы.

• L = 54,8 дюйма
• 1/4 L = 13,7 дюйма
• 1/2 L = 27,4 дюйма

3. Смена направления

Вся система трубопроводов, естественно, включает изменения направления, которые также могут использоваться в качестве механизмов отклонения.

Как это работает: В конце длинного участка трубы угловое колено и прилегающая труба могут допускать некоторое перемещение. Если примыкающая труба достаточно длинная, инженеры могут установить подвеску или направить на определенное расстояние от колена, чтобы учесть как расширение, так и сжатие.

Используя пример и предоставленное изображение: L представляет собой расстояние от локтя до подвески или направляющей.

Примечание: минимальное расстояние между опорами трубы должно быть принято во внимание при рассмотрении использования изменения направления для компенсации расширения и сжатия.

4. Деформационный шов

Этот механизм часто используется в тесных замкнутых пространствах, где сложно включить какие-либо петли расширения или смещения.

Деформационные швы — это специализированные узлы, которые действуют как амортизатор, позволяя трубе свободно перемещаться внутри другой трубы при сохранении необходимого уплотнения. Часто это более дорогой вариант и используется в крайнем случае.

Чтобы помочь инженерам в проектировании трубопроводных систем Corzan ® из ХПВХ, мы разработали калькулятор расширения трубы. Просто введите длину и диаметр трубы, а также максимальную и минимальную температуру системы, и калькулятор предоставит требуемые размеры для контура расширения, смещения расширения и изменения направления с использованием трубы Corzan CPVC.Помните, никогда не помешает округлить и установить петлю большего размера, чем требуется.

Продольное расширение — обзор

5.13 Прогибы из-за температурного воздействия

В §2.3 было показано, что равномерное повышение температуры t на свободном стержне длиной L приведет к увеличению длины

где α — коэффициент линейного расширения материала стержня. При условии, что штанга остается свободной, т.е.е. свободно расширяется, никаких напряжений не будет.

Аналогичным образом, в случае балки, поддерживаемой таким образом, что продольное расширение может происходить свободно, не возникает никаких напряжений и не будет тенденции к изгибу балки. Однако, если балка ограничена, возникают напряжения, значения которых рассчитываются с использованием

процедуры, описанной в §2.3, при условии, что изменение температуры равномерно по всему сечению балки.

Если температура поперек балки непостоянна, то опять же возникнут напряжения и прогибы, и необходимо принять следующую процедуру:

Рассмотрим первоначально прямую балку с простой опорой, показанную на рис.5.32 (а) с начальной однородной температурой T ₀ . Если температура изменится до значения T ₁ на верхней поверхности и T ₂ на нижней поверхности с, скажем, T ₂ > T ₁ , тогда элемент dx на нижней поверхности расширится до α ( T ₂ — T ₀ ). dx , в то время как та же длина на верхней поверхности расширяется только до α ( T ₂ — T ₀ ). dx . В результате луч будет изгибаться, чтобы компенсировать искажение элемента dx , стороны элемента поворачиваются относительно друг друга на угол dθ , как показано на рис. 5.32 (b). Для глубины балки d :

Рис. 5.32 (a). Изначально луч прямой перед применением температуры T ₁ на верхней поверхности и T ₂ на нижней поверхности. (Балка опирается на ролики в B для обеспечения «свободного» бокового расширения).

Рис. 5.32 (б). Луч после приложения температур T ₁ и T ₂ , демонстрируя искажения элемента dx .

(5,31) d.dθ = α (T2 − T0) dx − α (T1 − T0) dxor dθdx = α (T2 − T1) d

Дифференциальное уравнение дает скорость изменения наклона луча и, так как θ = dy / dx ,

, то ddx (dydx) = (d2ydx2) = α (T2 − T1) d

Таким образом, стандартное дифференциальное уравнение для изгиба балки из-за градиента температуры по сечению балки выглядит следующим образом:

(5.32) d2ydx2 = α (T2 − T1) d

Это прямо аналогично стандартному уравнению прогиба d2ydx2 = MEI, так что интегрирование этого уравнения точно так же, как и ранее для изгибающих моментов, позволяет найти решение для наклонов и прогибов, вызванных тепловые эффекты.

NB. Если градиент температуры поперек сечения балки является линейным, средняя температура 12 ( T ₁ + T ₂ ) будет происходить в среднем положении, и, помимо изгиба, балка будет изменение общей длины на величину αL [12 ( T ₁ + T ₂ ) — T ₀ ] при отсутствии каких-либо ограничений.

Применение к консолям

Рассмотрим консоль, показанную на рис. 5.33, подверженную воздействию температуры T ₁ на верхней поверхности и T ₂ на нижней поверхности. При отсутствии внешних нагрузок и из-за того, что консоль может свободно изгибаться, на встроенном конце не будет возникать момента или реакции.

Рис. 5.33. Консоль с температурой T ₁ на верхней поверхности, T ₂ на нижней поверхности ( T ₂ & gt; T ₁ ).

Применяя дифференциальное уравнение (5.32), получаем:

d2ydx2 = α (T2 − T1) d. Интегрируя dydx = α (T2 − T1) dx + C1 Но при x = 0, dydx = 0, ∴C1 = 0 и : dydx = α (T2 − T1) dx = θ

∴ Наклон на конце кантилевера:

(5,33) θmax = α (T2 − T1) dL.

Повторное интегрирование для нахождения прогибов:

y = α (T2 − T1) dx22 + C2

и, поскольку y = 0 при x = 0 , тогда C ₂ = 0, и:

y = α (T2 − T1) 2dx2

Таким образом, в конце консоли отклонение составляет:

(5.34) ymax = α (T2 − T1) 2dL2

Применение к встроенным балкам

Рассмотрим встроенную балку, показанную на рис. 5.34. Используя принцип суперпозиции, дифференциальное уравнение для балки задается комбинацией уравнений для приложенного изгибающего момента и тепловых эффектов.

Рис. 5.34. Встроенная балка подвергается температурному градиенту с температурой T ₁ на верхней поверхности, T ₂ на нижней поверхности.

Для гибки

EId2ydx2 = MA + RAx.

Для тепловых эффектов

d2ydx2 = α (T2 − T1) d∴ EId2ydx2 = EIα (T2 − T1) d

∴ Комбинированное дифференциальное уравнение:

EId2ydx2 = MA + RAx + EIα (T2 − T1) d .

Однако в отсутствие приложенных нагрузок и из-за симметрии балки:

RA = RB = 0 и MA = MB = M∴ EId2ydx2 = M + EIα (T2 − T1) d. Интеграция EIdydx = Mx + EIα (T2 − T1) dx + C1 Теперь при x = 0, dydx = 0 C1 = 0,

и

(5,35) x = L dydx = 0 ∴M = −EIα (T2 − T1) d

Интегрирование снова, чтобы найти уравнение отклонения, мы имеем:

EIy = M.x22 + EIα (T2 − T1) d.x22 + C2

Когда x = 0, y = 0 ∴ C ₂ = 0,

и, поскольку M = −EIα (T2 − T1 ) d.

Таким образом, получается довольно неожиданный результат, при котором луч остается горизонтальным при наличии температурного градиента. Однако он будет подвергаться остаточным напряжениям, возникающим из-за ограничения на общее расширение балки при средней температуре 12 ( T ₁ + T ₂ ).