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

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!

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.

ГОСТы, СНиПы Карта сайта TehTab. ru Поиск по сайту TehTab.ru	Навигация по справочнику TehTab.ru:  главная страница / / Техническая информация/ / Оборудование – стандарты, размеры/ / Элементы трубопроводов. Фланцы, резьбы, трубы, фитинги…./ / Трубы, трубопроводы. Диаметры труб и другие характеристики. / / 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. 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. Для точных вычислений, естестенно, следует пользоваться более сложными моделями: (Коэффициенты теплового расширения), но для практических целей значительно удобней пользоваться ориентировочной табличкой: Таблица. Практические величины теплового линейного удлинения труб из различных материалов при нагреве на 50°C в диапазоне температур -50/+100 °C 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. Материал трубы Линейное удлинение на 100 погонных метров трубы при нагреве на 50°C Чугун 52 мм 5,2 см 0,052 м Сталь нержавеющая 55 мм 5,5 см 0,055 м Сталь углеродистая 58 мм 5,8 см 0,058 м Медь 85 мм 8,5 см 0,085 м Латунь 95 мм 9,5 см 0,095 м Алюминий 115 мм 11,5 см 0,115 м Металлополимерные трубы 130 мм 13 см 0,13 м Полипропилен с алюминием 150 мм 15 см 0,15 м Полипропилен армированный 310 мм 31 см 0,31 м ПВХ (PVC) поливинилхлорид 400 мм 40 см 0,4 м Полипропилен без армирования 650 мм 65 см 0,65 м Полибутилен (PB) 750 мм 75 см 0,75 м Полиэтилен, ПЭ,  (PEX) 1000 мм 100 см 1 м Ну и для совсем уж эстетов:) , рисунок:  Дополнительная информация от TehTab. ru:
Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу.
TehTab.ru Реклама, сотрудничество: [email protected]	Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями.

Материалы для трубопроводов. Коэффициенты температурного расширения

Коэффициенты температурного расширения для материалов, используемых в трубах, таких как алюминий, углеродистая сталь, чугун, ПВХ, полиэтилен высокой плотности и другие.

Рекламные ссылки

Коэффициенты расширения, которые можно использовать для расчета температурного расширения труб и труб – указаны в таблице ниже:

20 -6

in/in ^o F
9 F = 1,8 м/м Более высокие коэффициенты расширения пластиковых материалов делают пластиковые трубы чрезвычайно чувствительными к изменениям температуры. Всегда обращайте внимание на пластиковые трубы и трубки при изменении температуры.

• Загрузить диаграмму температурного расширения Единицы СИ

• Загрузить диаграмму температурного расширения Британские единицы

Пример – Тепловое расширение трубы из ПВХ

Труба из ПВХ длиной 6 м нагревается от 0 ^o C до 60 ^o C .

Расширение трубы можно рассчитать как

dl = (50,4 10 ^-6 м/м ^o C) (6 м) ((60 ^o C) – (0 ^1o C) )

   = 0,018 м

   = 1,8 см

Рекламные ссылки

Связанные темы

Связанные документы

Engineering ToolBox — Расширение SketchUp — 3D-моделирование в режиме онлайн!

Добавляйте стандартные и настраиваемые параметрические компоненты, такие как балки с полками, пиломатериалы, трубопроводы, лестницы и т. д., в свою модель Sketchup с помощью Engineering ToolBox — расширения SketchUp, которое можно использовать с потрясающими, интересными и бесплатными приложениями SketchUp Make и SketchUp Pro. .Добавьте расширение Engineering ToolBox в свой SketchUp из хранилища расширений SketchUp Pro Sketchup!

Перевести

О Engineering ToolBox!

Мы не собираем информацию от наших пользователей. В нашем архиве сохраняются только электронные письма и ответы. Файлы cookie используются только в браузере для улучшения взаимодействия с пользователем.

Некоторые из наших калькуляторов и приложений позволяют сохранять данные приложения на локальном компьютере. Эти приложения будут — из-за ограничений браузера — отправлять данные между вашим браузером и нашим сервером. Мы не сохраняем эти данные.

Google использует файлы cookie для показа нашей рекламы и обработки статистики посетителей. Пожалуйста, прочитайте Конфиденциальность и условия Google для получения дополнительной информации о том, как вы можете контролировать показ рекламы и собираемую информацию.

AddThis использует файлы cookie для обработки ссылок на социальные сети. Пожалуйста, прочитайте AddThis Privacy для получения дополнительной информации.

Реклама в ToolBox

Если вы хотите продвигать свои товары или услуги в Engineering ToolBox – используйте Google Adwords. Вы можете настроить таргетинг на Engineering ToolBox с помощью управляемых мест размещения AdWords.

Citation

Эту страницу можно цитировать как

• Engineering ToolBox, (2003). Материалы для трубопроводов – коэффициенты температурного расширения . [онлайн] Доступно по адресу: https://www.engineeringtoolbox.com/pipes-temperature-expansion-coefficients-d_48.html [День обращения, мес. год].

Изменить дату доступа.

. .

Закрыть

подземного термического расширения в Aquatherm Pipe

1 ноября 2012 г.

201211a – AQTTB

Дата Дата: 6 декабря 2012 г.

. Необходимость для термических разбивающихся соединений в сфере в тенденциях. труба расширяется или сжимается из-за изменения температуры материала трубы. Это расширение может быть направлено либо в определенное место (например, компенсатор), закрепив трубу вдали от стыка и позволив ей расширяться/перемещаться в направлении стыка, либо позволяя трубе двигаться по всей ее длине в обоих направлениях. .

Для систем трубопроводов из полипропилена (PP-R и RP (RCT)) альтернативой этому подходу является ограничение длины трубы таким образом, чтобы она не могла расширяться или сжиматься. Обычно это не вариант для стальных труб, потому что силы, развиваемые в стальных трубах, намного выше (примерно в 300 раз), чем в PP-R или RP (RCT). Например, при изменении температуры на 100°F отрезок трубы Faser Aquatherm SDR 11 длиной 100 футов расширится на 2,3 дюйма, тогда как стальная труба сортамента 40 расширится на 1,0 дюйм. Для трубы с номинальным диаметром 8 дюймов это соответствует осевому усилию приблизительно 201 600 фунтов силы для стальной трубы, в то время как для трубы Aquatherm осевое усилие составляет всего 4 800 фунтов силы для SDR 7,4; 3400 фунтов силы для SDR 11 и 2180 фунтов силы для SDR 17,6.

Для подземных труб сила трения на границе раздела между грунтом и поверхностью трубы будет удерживать трубу до тех пор, пока осевая сила, создаваемая тепловым расширением, не станет достаточной для преодоления силы трения. Как только это произойдет, труба начнет двигаться в почве. Силу трения можно рассчитать по модифицированному уравнению Кулона, основанному на работе Potyondy (1961) ¹ .

Ур. 1: F = A _p C ƒ _c  + L _p Wtan(ƒ _Ø Ø)

Где: A _p  = π ( ODp )/2  Lp , ft ²  ; площадь поверхности трубы, опирающейся на грунт
C = сцепление грунта, фунт/фут ²
ƒ  _c  = коэффициент пропорциональности, основанный на испытаниях на сдвиг между поверхностью и грунтом
L _p  = длина трубы, футы
OD _p  = Внешний диаметр трубы, футы
W = 2W _e  + W _p  + W _w  , фунт/фут; нормальная сила на единицу длины
W _e  = вертикальная нагрузка на верхнюю и нижнюю поверхности (нагрузка призмы), фунт/фут
W _p  = вес трубы, фунт/фут
Ww = вес воды в трубе, фунт/фут

Значения для ƒ _c , ƒ _Ø  и Ø указаны в таблице ниже, взяты из AWWA M23, Таблица 4-12 ² .

Материал	Коэффициенты расширения		Коэффициенты расширения
	10 -6 m/m o C
Aluminum	12.8	23.1
Carbon Steel	6.5	11.7
Cast Iron	5.9	10.6
Copper	9.3	16.8
Stainless Steel	9.9	17.8
ABS Acrylonitrile butadiene styrene	35.0	63.0
HDPE High density polyethylene	67.0	120. 0
PE Polyethylene	83.0	150.0
CPVC Chlorinated polyvinyl chloride	44,0	79,0
ПВХ Поливинилхлорид	28,0	50,4

1 Таблица 1 – Свойства грунтов, используемых для подстилки
Группа почв*	ф в	С, фунт/фут 2	f Ø	Ø, град
GW и SW	0	0	0,7	35
GP и SP	0	0	0,7	31
ГМ и СМ	0	0	0,6	30
ГХ и СК	0,2	225	0,6	25
Класс	0,3	250	0,5	20
МЛ	0	0	0,5	29
*Группа почвы согласно ASTM D2487 (таблица 4-6)

Минимальная сила трения по уравнению (1) будет иметь место, когда сцепление грунта незначительное или отсутствует (C~0), низкая плотность грунта (W~100 lb/ft ³ ) и (ƒ _Ø  Ø) составляет минимум. Как видно из Таблицы 1, критерию наименьшей силы трения соответствуют илистый гравий (GM) или илистый песок (SM).

Использование этой наихудшей нагрузки на грунт для участка трубопровода Aquatherm SDR 7.4 PP-R длиной 13 футов (4 м) приводит к силе трения 5 634 фунта _f  при глубине залегания 1 фут. осевая сила, вызванная тепловым расширением (4800 фунтов _f для SDR 7,4; 3400 фунтов _f для SDR 11 и 2180 фунтов _f для SDR 17,6), и будет легко удерживать трубу от перемещения. Обратите внимание, что при глубине залегания 3 фута эта сила трения увеличивается до 16 350 фунтов 9 .0252 f  над этим же участком трубопровода.

На любой глубине залегания сила трения значительно ниже осевой силы, развиваемой в стальной трубе (201 600 фунтов _f ), и поэтому стальная труба будет расширяться, что потребует использования компенсаторов для компенсации расширения.

Последний вопрос заключается в том, не вызовет ли такое ограничение трубопровода Aquatherm какое-либо повреждение самого материала трубы. Осевое напряжение в стенке трубы из-за ограничения будет составлять 210 фунтов на квадратный дюйм. Долговременная экстраполированная прочность материала трубы составляет 575 фунтов на квадратный дюйм при 180°F 9 .0020 3 .

Стоит также отметить, что в работе, выполненной Аламом и Аллоушем ⁴  фактическая сила трения, сдерживающая движение трубы, в ходе лабораторных испытаний хорошо согласовывалась с Потенди для связных и мелкозернистых грунтов и превышала расчетную для крупнозернистых грунтов. зернистый материал и мелкий гравий (т.е. более консервативный).

---

¹ Потёнди, Дж. Г., 1961. Кожное трение между различными грунтами и строительными материалами, Геотехника, Том. XI, № 4, стр. 339.-353
² Труба из ПВХ – Проектирование и монтаж, Руководство AWWA M23, 2-е изд., Американская ассоциация водопроводных сооружений
³  ISO 15874-2003, Системы пластиковых трубопроводов для систем горячего и холодного водоснабжения – полипропилен (ПП)
⁴ Алам, С.