Rozszerzalność liniowa rur polipropylenowych wzmocnionych włóknem szklanym: tabela, opis
Korzystne jest stosowanie rur polipropylenowych, ponieważ mają one istotne zalety. Taki rurociąg jest niezawodny, przyjazny dla środowiska, ma długą żywotność. Jeśli jednak jego działanie odbywa się w wysokich temperaturach, konieczne jest uwzględnienie współczynnika rozszerzalności liniowej rur polipropylenowych. Aby zapobiec szkodom, jakie może spowodować, należy zrozumieć jego naturę, umieć obliczyć wzrost długości w takich przypadkach i wiedzieć, jak zainstalować rurociąg w celu wyeliminowania szkodliwych skutków rozszerzalności cieplnej.
Historia pojawienia się rur polipropylenowych
Zastosowanie plastiku rozpoczęło się w latach trzydziestych XX wieku. Początkowo do produkcji rur używano polichlorku winylu. Jego główne wady to uwalnianie substancji rakotwórczych podczas pracy i wysokie zagrożenie pożarowe. Jednocześnie należy pamiętać, że w procesie spalania powstaną również substancje niebezpieczne dla zdrowia.
Polichlorek winylu został zastąpiony polietylenem. Wykazał się dobrą wydajnością, ale może być używany tylko do dostarczania zimnej wody.
Polipropylen nie ma wymienionych wad i ograniczeń. Nie zmieniają swoich właściwości po podgrzaniu lub schłodzeniu, dzięki czemu nadają się do szerokiego zastosowania w produkcji rur. Ich ważnymi zaletami są odporność na korozję, brak reakcji na użycie rozpuszczalników oraz przyjazność dla środowiska aplikacji. Montaż rur polipropylenowych jest korzystny z następujących powodów:
- Zachowuje swoje właściwości użytkowe przez dziesięciolecia.
- Łatwość instalacji. Lekka waga sprawia, że transport jest wygodniejszy.
- Woda przepływająca przez takie rury nie pogarsza jakości.
- Nie ma potrzeby malowania rur.
- Rdza nie pojawia się.
- Zastosowanie w systemach grzewczych eliminuje tworzenie się kondensatu.
- Zakres temperatur pracy wynosi 0-95 stopni.
- Ze względu na niską przewodność cieplną nie ma potrzeby dodatkowej izolacji termicznej.
- Wewnątrz rur nie tworzą się osady wapienne.
- Kontakt z otwartym ogniem nie zapala się i nie uwalnia substancji szkodliwych dla zdrowia.
Pomimo dobrej wydajności propylen ma wadę, o której należy pamiętać - podczas ogrzewania rur następuje liniowe wydłużenie rury polipropylenowej. Jeśli temperatura w układzie przekroczy 95 stopni, może to doprowadzić do zmiękczenia plastiku.
Jaki jest szkodliwy wpływ wysokiej temperatury?
Wraz ze wzrostem temperatury rura rozszerza się. Ten odcinek zależy od długości odcinka i siły nagrzewania. W takim przypadku rura może zwisać lub zmieniać swój kształt. Sytuację tę należy wziąć pod uwagę podczas instalacji i należy podjąć środki w celu skompensowania wpływu wzrostu temperatury.
W przypadku krótkich odcinków ze sztywnymi łącznikami, rozszerzenie może prowadzić do uszkodzenia komunikacji. Przy projektowaniu można zastosować podpory ruchome – wówczas podczas rozprężania przemieszczenie nie może prowadzić do deformacji. Możesz również napotkać następujące problemy:
- Z powodu naruszenia szczelności połączeń do środka wnika powietrze, co pogarsza przepustowość systemu.
- Ze względu na przesunięcie elementy mocujące można oderwać.
- Integralność rury może zostać naruszona.
- Z powodu deformacji jakość pracy ogrzewania może ulec pogorszeniu.
Zastosowanie zbrojenia znacznie zmniejsza ryzyko awarii.
Rodzaje rur polipropylenowych
Jeśli produkt składa się tylko z tego tworzywa sztucznego, współczynnik rozszerzalności dla rur polipropylenowych będzie maksymalny. W celu zmniejszenia tego efektu rury są wzmacniane. W tym celu stosuje się folię aluminiową lub włókno szklane. W tym przypadku współczynnik rozszerzalności spada kilkakrotnie.
Zbrojenie perforowaną folią aluminiową można wykonać na trzy sposoby:
- Folię układa się po wewnętrznej stronie rury.
- Jest umieszczony na zewnątrz.
- Metal znajduje się pomiędzy warstwami polipropylenu.
Metal mocowany jest specjalnym klejem. Jego grubość wynosi zwykle 0,1-0,5 mm. Wadą jego stosowania jest możliwość utraty właściwości adhezyjnych w trudnych warunkach eksploatacyjnych. Skutkiem może być uszkodzenie powłoki i wystąpienie wycieku.
W przypadku konieczności zgrzania dwóch odcinków rury z tworzywa sztucznego, warstwa aluminiowa jest oczyszczana w miejscu cięcia tak, aby nie dochodziła do miejsca, w którym wykonywane jest zgrzewanie.
Przy zastosowaniu włókna szklanego wzmocnienie umieszcza się pomiędzy warstwami płaszcza rury. Warstwa wewnętrzna nie może być wykonana z tego materiału, ponieważ włókna dostaną się z niej do wody. Włókno szklane sprawia, że rury są bardziej kruche. Aby go zmniejszyć, warstwa wzmacniająca jest instalowana w jeszcze stopionym polietylenie. W takim przypadku projekt nie będzie zawierał kleju, który nada rurom solidność i wyeliminuje rozwarstwienie.
Po obejrzeniu tego filmu możesz dowiedzieć się więcej o sposobie wykonywania obliczeń dla kompensatorów do rur polipropylenowych:
Przydatne wideo
Słabym punktem takich rur są odcinki, w których następuje cięcie, ze względu na to, że w rozważanych przypadkach zbrojenie będzie wystawać na zewnątrz. W takim przypadku konieczne jest podjęcie specjalnych środków, aby uszczelnić ten materiał wewnątrz warstwy skorupy. Rozszerzalność rur polipropylenowych wzmocnionych włóknem szklanym jest znacznie mniejsza niż rur z czystego tworzywa sztucznego.
Jak wykonać obliczenia
Projektując instalację rur polipropylenowych, ważna jest znajomość oczekiwanej wielkości rozszerzalności cieplnej. Dane te można uzyskać w następujący sposób.
- Konieczne jest rozważenie, czy rura jest wzmocniona, czy nie. Rozszerzenie wzmocnionych rur polipropylenowych jest mniejsze niż przy użyciu czystego plastiku.
- Jeśli jest wzmocniony, musisz wyjaśnić, w jaki sposób - za pomocą warstwy włókna szklanego lub aluminium.
- Określany jest współczynnik rozszerzalności. Reprezentuje wielkość wydłużenia jednego metra rury przy wzroście temperatury o 1 stopień (K).
- Określa, jaki rodzaj ogrzewania ma woda przechodząca przez rurę. Oblicz różnicę tej wartości z temperaturą pokojową (diff).
- Zmierz długość rury (długość).
- Następnie zgodnie z odpowiednią formułą określa się stopień zwiększenia długości (Uv).
Aby obliczyć, jaka jest ekspansja rur polipropylenowych, stosuje się takie wyrażenie.
UV u003d Długość * Różnica * K
Wynik w tym wzorze jest mierzony w milimetrach. Aby wyobrazić sobie, o jakich ilościach mówimy, należy wziąć pod uwagę następujące kwestie:
- K = 0,15 dla rury niezbrojonej.
- K = 0,03 dla wzmocnionych aluminium.
- K = 0,035 przy użyciu włókna szklanego.
Widać zatem, że w wyniku zbrojenia wydłużenie liniowe rur polipropylenowych zmniejsza się około 5-krotnie. Aby to zilustrować, rozważmy następujący przykład. Temperatura gorącej wody przepływającej przez rury polipropylenowe wynosi 75, a temperatura pokojowa wyniesie 20 stopni. Rura nie jest wzmocniona. Jego długość to 10 metrów. Następnie musisz zastosować odpowiednią formułę. UV u003d 10 * 55 * 0,15 u003d 82,5 mm.
Jeśli nie zostaną podjęte specjalne środki w celu ochrony rury, takie wydłużenie może doprowadzić do jej zniszczenia. Załóżmy teraz, że mówimy o rurze wzmocnionej włóknem szklanym. Jeśli zastosujemy do niego wzór, możemy uzyskać Uv u003d 10 * 55 * 0,035 u003d 19,25 mm. W takim przypadku deformacja będzie znacznie mniejsza.
Pożądane jest przeprowadzenie takich obliczeń rozszerzania rur polipropylenowych przed wykonaniem prac instalacyjnych. W praktyce, aby określić, jak duża jest ekspansja rury, zwykle nie używają formuły, ale tabele skompilowane za jej pomocą. W nich w lewej kolumnie znajdują się długości w odstępie 0,1 m, aw górnej części - zmiana temperatury w krokach co 10 stopni. W takim przypadku, aby określić żądaną wartość, wystarczy spojrzeć na wartość na przecięciu żądanej kolumny i wiersza.
Film opowiada o ekspansji rur polipropylenowych:
Przydatne wideo
Środki ochrony integralności rury podczas rozszerzania
Aby zapobiec występowaniu sytuacji krytycznych z powodu rozszerzania się rur polipropylenowych podczas ogrzewania, można podjąć następujące środki:
- Pomiędzy rurociągiem a ogranicznikiem należy pozostawić odpowiednią przestrzeń. W takim przypadku konieczne jest wcześniejsze obliczenie stopnia rozszerzenia i zapewnienie wystarczającej przestrzeni.
- Należy zwrócić uwagę na miejsca, w których znajdują się złącza obrotowe. Ważne jest, aby ułożyć je w taki sposób, aby w rurze nie występowały naprężenia i odkształcenia.
- Jeśli musisz zainstalować długi odcinek rury, umieszcza się na nim kompensatory wydłużenia. Są to konstrukcje, które ustalają położenie rurociągu, ale pozwalają mu bezpiecznie rozszerzać się w każdym małym odcinku.
Podczas instalowania rur starają się unikać obecności sztywnych połączeń. Powszechne jest stosowanie odcinków rur w kształcie pętli. W takim przypadku sąsiednie elementy autostrady nie pasują do siebie ciasno.
Innym sposobem kompensacji jest zainstalowanie złączy w kształcie litery U między prostymi odcinkami rur. Jednocześnie są wykonane w taki sposób, aby w tym miejscu narożniki konstrukcji mogły się bezpiecznie poruszać.
Stosowane są konstrukcje sprężynowe, które przeciwdziałają rozszerzalności cieplnej rur polipropylenowych. Przykładem takiego rozwiązania jest kompensator Kozlova. W tym przypadku pierścienie połączone sprężyną są przymocowane do przeciwległych końców odcinka rurociągu. Taki węzeł znajduje się wewnątrz odcinka rury o większej średnicy. Po podgrzaniu końce rurek schodzą się razem, przytrzymywane przez sprężynę.
Wniosek
W przypadku stosowania rur z propylenu do dostarczania zimnej wody efekt rozszerzalności można zignorować. Odgrywa jednak ważną rolę w przypadkach, gdy operacja prowadzona jest w podwyższonych temperaturach. Wybierając materiał na rurociąg, należy wziąć pod uwagę, że obecność zbrojenia prowadzi do tego, że wzrost długości zmniejsza się około 5 razy. Schemat instalacji musi być taki, aby ewentualne przedłużenia nie zaszkodziły rurociągowi. Przed przystąpieniem do prac zaleca się wykonanie obliczeń wpływu wzrostu temperatury na konstrukcję. Zastosowanie kompensatorów zapobiegnie niepożądanemu efektowi.
