Линейное расширение труб: Линейное расширение труб — коэффициент линейного расширения (теплового), формулы и расчет

Содержание

Коэффициент линейного расширения полипропиленовых труб


На чтение 10 мин.
Обновлено

фото - расширения полипропиленовых трубТрубопрокатные материалы из полипропилена при повышении температуры носителя имеют свойство расширяться больше, чем стальные аналоги. Причем, коэффициент линейного расширения полипропиленовых труб больше выражено в длине.

При монтажных работах эти свойства необходимо учитывать. Иначе возникает деформация и нарушение герметичности магистрали.

ВАЖНО! В системе подачи холодной воды значительных изменений температурных показателей нет, поэтому в данной ситуации коэффициент теплового увеличения полипропиленовых труб не актуален. Это важно для сетей отопления и снабжения горячей водой, особенно это важно для магистрали большой протяженности.

Как влияет температура на эти материалы

Несмотря на то, что ПП изделия могут переносить температуру до +170 градусов, размягчаются они уже при +140 градусах.

Фото: размягчаются пластиковые трубопроводы от высокой температуры

Сильная деформация  этих трубопрокатных изделий принимают во внимание в момент монтажа.

Если установить такие трубы в стену, то со временем это может нести угрозу ее целостности. Этого не происходит с армированными материалами, но у них имеется другой недостаток, они могут лопнуть.

Значение коэффициента теплового увеличения

Фото: коэффициент теплового увеличения пластиковых труб график

Сразу необходимо заметить, что не армированные изделия обладают более высоким коэффициентом теплового расширения, если сравнивать их с армированными видами. Это тоже нужно принимать во внимание.

Если не учитывать коэффициент теплового увеличения полипропиленовых трубопрокатов, то под влиянием температуры могут вырвать крепежные клипсы, а на прямом участке магистрали появляется синусоидальное деформирование.

В таком участке собирается воздух и снижается пропускная функция. В обогревательной сети при этом понижается температура батарей, и ломаются соединения.

Не армированные изделия имеют коэффициент теплового расширения 0,1500 мм/мК, а у полипропиленовых трубопрокатов армированных стекловолокном составляет от 0,03 до 0,05 мм/мК. Понятно, что это отличие довольно ощутимое, и при работе это нужно помнить.

На практике проверили, что ПП труба длиной в 5 метров от воздействия тепла увеличивается от 11 до 17 мм.

Линейное увеличение армированных изделий

Полипропилен – это материал с довольно высоким коэффициентом теплового расширения. Если на него длительное время действует высокое давление и горячая вода, то, как результат появляется деформация, которая значительно портит внешний вид помещения.

Для того, чтобы снизить линейное увеличение и увеличить прочность, данные трубопрокатные материалы армируют стекловолокном или алюминием.

Существует несколько разновидностей армирования. Армирование алюминием выполняют тремя разными вариантами: внешнюю стенку заготовки соединяют с целостным алюминиевым листом; листом алюминия укрепляют стенку внутри; и последний способ – это армирование перфорированным алюминием.

Каждый из этих методов является склеиванием ПП труб с алюминиевой фольгой. Но, такой способ не всегда эффективен, потому, что материал расслаивается, что существенно влияет на качество выполняемой работы.

Армирование труб стекловолокном получается более надежным способом. При этом с верхней и внутренней части трубы расположен полипропилен, а центральная часть заполнена стекловолокном. Обычно это армирование выполняют в три слоя. В результате изделия не подвергаются деформации.

Фото: Линейное увеличение армированных пластиковых трубопроводов

Вот так выглядит показатель коэффициента до и после армирования:

  • Неармированные изделия – 0,15 мм/мК. Это приблизительно 10мм на один метр при поднятии температуры на 70 градусов.
  • Армирование алюминием меняет этот показатель на 0,03 мм/мК. И линейное увеличение составляет приблизительно 3 мм на один метр.
  • Коэффициент теплового линейного увеличения полипропиленовых изделий армированных стекловолокном составляет 0,035 мм/мК.

фото: Leenei`noe rasshirenie armirovanny`kh polipropilenovy`kh trubokАрмированные полипропиленовые трубопрокатные изделия – это один из вариантов стройматериалов, предоставленных современным рынком.

Эти трубы легче металлических аналогов, эластичные, отличаются высоким показателем устойчивости к коррозийным образованиям. Они легко переносят воздействие химической среды и экологически безвредные.

Линейное расширение полипропиленовых труб, армированных стекловолокном, заслуживает особого внимания. Все дело в том, что полипропилен – это пластик, отличающийся высоким коэффициентом теплового расширения.

фото: расширение пп трубопрокатов

Совместно с избыточным давлением и горячей жидкостью это приводит к деформационным изменениям материала.

Чтобы снизить величину линейного расширения и поднять прочность, полипропиленовые трубопрокатные изделия армируют алюминиевой фольгой или стекловолокном.

Армирование алюминием и стекловолокном

Это делают цельной или перфорированной фольгой, толщиною в 0,01 – 0,005 см. Ее размещают на внешней или внутренней грани между прослойками полипропилена. Соединяют слои специальным клеем.

фото: Трубы армированные алюминием

Сплошная прослойка фольги не позволяет проникать кислороду к носителю тепла. Большое количество кислорода ведет к коррозийным образованиям на приборах отопления.

Линейное расширение данных труб равняется 0,03мм/мК, приблизительно 0,3 см на один метр.

ПП трубы, армированные стекловолокном – это трехслойный композит. В нем среднюю прослойку стекловолокна сваривают с частицами полипропилена из соседних прослоек.

Видео

Этим способом создают высокопрочную конструкцию, которая характеризуется небольшим коэффициентом теплового расширения, намного меньшим, чем у исходного материала.

Если сравнить этот вид полипропилена с аналогами, то преимущество получает стекловолокно. Его монолитность не приводит к расслаиванию полипропиленовых патрубков, чего нет у алюминия.

Также товары из полипропилена, армированного стекловолокном, отличаются большим показателем упругости, это делает их очень гибкими.

фото: изменение длины трубного участка от нагрева

Последняя характеристика в значительной степени упрощает монтаж и сокращает его время, так, как перед сварными работами не нужно чистить алюминиевый слой.

Для чего нужно знать о коэффициенте теплового увеличения

Линейное увеличение необходимо учитывать всегда, иначе трубосеть может разрушиться при сменах температуры, транспортируемой среды. Это особенно важно для обогревательных и подводящих горячую воду систем.

Немного в меньшей степени это касается системы «теплый пол». При прокладке полипропиленовой трубомагистрали нужно иметь в виду такую деталь. Каждый ее метр в последствие потерпит линейное увеличение почти в 1,5 мм.

А армированные стекловолокном изделия, данный показатель уменьшают почти в шесть раз. Это очень важно, потому, что деформационные изменения в результате теплового увеличения, приведут к повышенному шуму во время прохождения жидкости. Также это оказывает негативное влияние на стабильность системы в целом.

фото: Маркировка полипропиленовых трубопрокатов

Исходя из сказанного, формулируется первое правило при монтажных действиях: «Для трубопрокатной системы, которая подвергается большому нагреванию, рекомендуют подбирать сортамент с минимальным показателем теплового изменения.

Нюансы укладки трубопроводов

Стекловолокно стали использовать не очень давно. Стеклянная фибра отличается очень маленьким коэффициентом линейного изменения, это – 0,009мм/мК.

Также нужно заметить, что данная добавка отличается превосходной прочностью при разных нагрузках.

Смотреть видео
[sociallocker]

[/sociallocker]

Если сравнить ее со сталью, то она в три раза больше. Из этого следует, что трубопрокатный сортамент со стекловолокном сочетает эластичность и прочность, а это обеспечивает понижение коэффициента расширения.

Напрашивается вывод, что данная добавка к полипропилену просто идеальная. Но, стекловолокно имеет один существенный недостаток – хрупкость.

Этот минус нивелировали, создав трехслойные заготовки, где материалы скрепляются между собою на молекулярном уровне. Такое число слоев выбрали неспроста. А логика заключается в следующем:

  • Ни внутренний, ни внешний слои не могут иметь дополнений из фибры.
  • Для внутренней прослойки это не позволительно в целях гигиены, чтобы фибры не оказались в подаваемой воде.

Главной целью при массовом изготовлении данного трубопроката, стало соблюдение стабильной величины КР. И мнение, что линейное расширение такого трубопроката, зависимо только количества фибры, не правильное.

Видео

Важна и сама толщина прослойки, в которой находиться стекловолокно. Спектр обозначения коэффициента расширения у разных изготовителей может составлять порядка десяти процентов.

При выполнении практических подсчетов для монтажа этих патрубков и количества компенсаторов для них, рекомендуют брать в учет цифры – 0,05мм/мК.

Некоторые особенности выбора

Широкая популярность армированных товаров, привела к тому, что некоторые изготовители для снижения стоимости производства применяют сырье низкого качества.

Смотреть видео
[sociallocker]

[/sociallocker]

Отличить такой товар по внешнему виду сложно. Стекловолокно может быть разных оттенков, поэтому на цвет ориентироваться не советуют. У продавца нужно спросить сертификат, и он не должен препятствовать покупателю в детальном осмотре продукции.

Только изделия высокого качества соединяются в прочные стыки и характеризуются нужными антикоррозийными показателями.

Современный потребитель при монтаже обогревательной магистрали, отдает свое предпочтение полипропилену, усиленным фиброй. Высокие технические показатели этих видов дают возможность создать сеть любой сложности.

Главное, чтобы трубы были выбраны правильно и подходили к данной ситуации. Если есть какие-то сомненья по этому вопросу, то лучше попросить помощи у специалистов. Иначе работа принесет «плачевный» результат.

К решению вопроса следует подходить продуманно, и тогда сконструированная сеть будет функционировать очень длительный период, и не станет огорчать регулярными поломками.

Видео

Линейное расширение полипропиленовых труб, армированных стекловолокном, делает эти варианты идеальными для сетей автономного обогрева и подачи горячей воды.

Но, чтобы в полной мере использовать их самые хорошие качества, необходимо соблюдать советы производителей. И нельзя забывать о предохранении от контакта жидкости с армирующей средней прослойкой, для этого при укладке применяют специальный торцеватель.

Компенсаторы для расширения полипропиленовых труб

Такой значимый недостаток ПП изделий, как деформация от повышенной температуры приводит к тому, что с течением времени заготовки удлиняются и провисают. По этим причинам на магистралях, которые превышают длину в 10 метров, применяют гибкие компенсаторы.

Компенсатор расширения для полипропиленовых труб является несложной соединительной деталью, которая имеет гибкую форму и напоминает завернутую петлю.

Фото: компенсатор расширения

Это приспособление играет очень важную роль. Оно нивелирует температурное расширение в моменты скачков температуры внутри магистрали. Аналогично оно действует и при повышении давления.

Компенсатор стоит не много, и отличается простотой монтажа в трубомагистраль. Его использование повышает надежность и время использования сети.

Виды компенсаторов

Для установки в водопроводной сети существуют такие виды данных устройств:

  1. Осевые. Эти компенсаторы оснащены крепежными направляющими узлами и служат неподвижной опорой, поэтому их очень легко монтировать.
  2. Сдвиговые. Эти устройства могут перемещаться в двух направлениях. Они оснащены одно или двухсильфонной гофрой, сделаны из нержавейки и крепятся между собою арматурным соединением.
  3. Поворотные. Такие устройства помогают устранить линейное увеличение в месте поворота трубомагистрали и закрепляют угол поворота. Используют эти приспособления там, где хотят поменять направление сети на прямой угол.
  4. Универсальные. Эти устройства оснащены тремя видами рабочего хода. Это угловое, поперечное и осевое направления. Этот механизм наиболее часто применяют для сборки небольшой трубомагистрали, или в условиях, где возникают ограничения по установке сильфонных компенсаторов.
  5. Фланцевые. Это сильфонные устройства из резины, которые используются для нивелирования ударной волны. Такую волну создает резкое повышение внутреннего рабочего давления. Еще такие механизмы можно использовать, чтобы нивелировать осевые неточности магистрали.

Крепят такие компенсаторы двумя видами: сварным или фланцевым.

Фото: Компенсаторы на стояках горячего водопровода

Преимущества от использования компенсаторов:

  • Устранение вихревого потока и выравнивание рабочего давления в середине полипропиленовых трубопрокатных изделий.
  • Обеспечение необходимой герметичности.
  • Продление срока эксплуатации трубомагистрали.

Расчеты коэффициента

Расширение полипропиленовых труб отопления зависит от ее вида, об этом написано выше. Чтобы избежать многих неудобств, связанных с этой особенностью ПП материалов, можно для расчетов использовать формулу.

Видео – Компенсатор Козлова
[sociallocker]

[/sociallocker]

Для того, чтобы определить в сантиметрах возможные деформационные изменения трубы, нужно знать точный коэффициент ее расширения, и длину, используемой заготовки. Рабочую температуру при этом приравнивают к показателям комнатной.

Вначале находят разницу показателей температуры, после ее умножают на длину трубопровода, и полученный результат умножают на коэффициент расширения.

Примерный расчет

Если при расчетах коэффициента линейного увеличения вышло 20 мм. Это говорит о том, что при работе отопительной магистрали линейное расширение полипропиленовых труб армированных стекловолокном составит 2 см. И при монтаже такой магистрали это обязательно нужно учесть.

Компенсируют эти лишние сантиметры можно такими способами:

  • Выполнять укладку под прямым углом. И с задней части одной стороны рекомендуют оставлять пространство, ведь сооружение во время деформации отклоняется, и создает более острые углы.
  • Также добавляют несколько петлеподобных элементов. Они компенсируют недостающее место.
  • Монтаж труб П-подобным способом. При этом совмещают недвижимую и скользящую опору, и таким образом снижается линейное расширение.

Зная эти три способа, можно правильно рассчитать пространство, и избрать самый оптимальный способ для данной ситуации.

Если возникают какие-то сомнения в правильности выбора, и в том правильно ли рассчитано температурное расширение полипропиленовых труб, то можно обратиться за помощью к специалистам, и получить грамотный совет.

Видео

Популярность полипропиленовых трубопрокатных материалов повышается каждый день. Это недорогие и удобные в работе материалы. Главное – это бдительность при выборе. Для того, чтобы точно рассчитать тепловое линейное расширение, нужно покупать только качественные товары.

Перед покупкой есть смысл проконсультироваться с сантехником. От него можно получить рекомендации по выбору и особенностях монтажа изделий. И, находясь в магазине, нужно внимательно осмотреть заготовки на предмет повреждений и трещин. Особое внимание стоит уделить и типу выбранных изделий.

Расчет линейных удлинений трубопроводов | Планета Решений

Расчет линейных удлинений трубопроводов
Материал трубопровода:
ЧугунСталь нержавеющаяСталь углеродистаяМедьЛатуньАлюминийМеталлополимерные трубыПолипропилен с алюминиемПолипропилен армированныйПВХ (PVC) поливинилхлоридПолипропилен без армирования или ПЭ100Полибутилен (PB)ПЭ80Полиэтилен (PEX)
Коэффициент линейного теплового расширения, мм/м°С

VALUE!

Длина трубы, м
Разница температур, град
Удлинение (или сокращение) трубопровода, мм

VALUE!

2

VALUE!

мм L=100 м dt=50 К
Чугун 52

0.0104

Сталь нержавеющая 55

0.011

Сталь углеродистая 58

0.0116

Медь 85

0.017

Латунь 95

0.019

Алюминий 115

0.023

Металлополимерные трубы 130

0.026

Полипропилен с алюминием 150

0.03

Полипропилен армированный 310

0.062

ПВХ (PVC) поливинилхлорид 400

0.08

Полипропилен без армирования или ПЭ100 650

0.13

Полибутилен (PB) 750

0.15

ПЭ80 0.18
Полиэтилен (PEX) 1000

0.2

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.

ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ:

БОНУСЫ ИНЖЕНЕРАМ!:

МЫ В СОЦ.СЕТЯХ:

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
Чугун52 мм5,2 см0,052 м
Сталь нержавеющая55 мм5,5 см0,055 м
Сталь углеродистая58 мм5,8 см0,058 м
Медь85 мм8,5 см0,085 м
Латунь95 мм9,5 см0,095 м
Алюминий115 мм11,5 см0,115 м
Металлополимерные трубы130 мм13 см0,13 м
Полипропилен с алюминием150 мм15 см0,15 м
Полипропилен армированный310 мм31 см0,31 м
ПВХ (PVC) поливинилхлорид400 мм40 см0,4 м
Полипропилен без армирования650 мм65 см0,65 м
Полибутилен (PB)750 мм75 см0,75 м
Полиэтилен, ПЭ,  (PEX)1000 мм100 см1 м

Ну и для совсем уж эстетов:) , рисунок: 

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

↓Поиск на сайте TehTab.ru — Введите свой запрос в форму

Линейное тепловое удлинение материалов

Расчет температурного линейного расширения

Так же, как и здание после строительства может дать «усадку», некоторые материалы, напротив, со временем увеличиваются или удлиняются. Это явление в физике называется тепловым расширением, потому что возникает оно по мере того, как на твердое тело воздействует высокая температура. Оно становится причиной увеличения площади, поэтому фактор расширения необходимо принимать во внимание при строительстве автомагистралей и зданий.

К примеру, при возведении дома с железобетонными элементами в климатических условиях, близким к тропическим или южным, строители могут не учесть вероятность линейного расширения. Впоследствии увеличенные металлические конструкции могут привести к повреждению других механизмов и преждевременному разрушению всей конструкции.

Подобный пример можно привести и при строительстве железнодорожных рельс. Нагреваясь под прямыми лучами солнечного света, молекулы металла расширяются и удлиняются. В холодное время года рельсы напротив, укорачиваются. Хотя это сложно заметить невооруженным взглядом, с целью безопасности нужно учитывать это при строительстве с применением не только металла, но и камня, даже пластика.

Как определить температурное линейное расширение

Чтобы избежать негативных последствий расширения материалов, используются специальные термометры. Они чувствительны к малейшим изменениям температуры. Но лучше предусмотреть возможные изменения и перестраховаться еще на стадии планирования производства. Для этого разработан онлайн-калькулятор, который моментально демонстрирует:

  • коэффициент линейного теплового расширения;
  • удлинение по осям Х, Y и Z;
  • величину, на которую удлиняется материал при заданной температуре.

Все, что нужно сделать для этого – выбрать из выпадающего списка нужный материал, выбрать его параметры: толщину, дину и ширину. Если нужно конкретно узнать его состояние при той или иной температуре, можете выбрать и эту функцию на сайте. Отметим, расчеты проводятся относительно начальной температуры материала 0°C. Ответы выдаются на анализе коэффициентов линейного теплового расширения, и расчетам, которые уже проведены и запрограммированы на сайте. Система реагирует на изменения и самостоятельно выполняет подсчет.

Какие материалы чаще всего подвергаются расширению

Прежде всего, это – металлы: алюминий, купрум, медь. Среди камней можно отметить гранит базальт, кварцит и даже кирпич. Аналогично на высокие температуры реагируют дерево, сложные штукатурки и стекло. Из вышеперечисленных материалов наименьший коэффициент теплового расширения имеют:

  • клинкерный и стеновой кирпич;
  • дерево;
  • штукатурка;
  • базальт;
  • стеновой кирпич.

Для сравнения, наибольший показатель – у алюминия, стали и меди. К примеру, КТЛР алюминия составляет 24•10-6 1/град, что в 2 раза больше, чем у стали. Поэтому монтаж трубопровода невозможен без предварительных расчетов, особенно если планируется использовать алюминиевые трубы для горячего водоснабжения или отопления. Изменение длины трубопровода при перепадах температуры определяется по формуле

dL = a • l • (tmax – tc),
мм, где:

  • а – КТЛР материала, из которого изготовлена труба или другое изделие;
  • tmax – наибольшая температура, которой достигает теплоноситель;
  • tс — температура окружающей среды на момент установки конструкции;
  • l — длина трубопровода.

Также есть специально составленные таблицы значений среднего температурного коэффициента линейного расширения различных материалов. Но прибегать к ним и сложным расчетам не обязательно, если под рукой есть интернет и безошибочное решение можно получить с помощью калькулятора за считанные минуты.

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 50оС 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.

Температурное = тепловое линейное удлинение трубопроводов из различных материалов. Удлинение («расширение») труб при нагреве. Чугун, сталь, медь, латунь, алюминий, металлополимерные, ПП, ПВХ, ПЭ, прочие

Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Оборудование / / Фланцы, резьбы, трубы, фитинги….Элементы трубопроводов. / / Трубы, трубопроводы. Диаметры труб и другие характеристики.  / / Температурное = тепловое линейное удлинение трубопроводов из различных материалов. Удлинение («расширение») труб при нагреве. Чугун, сталь, медь, латунь, алюминий, металлополимерные, ПП, ПВХ, ПЭ, прочие

Поделиться:   


Температурное = тепловое 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 трубыЛинейное удлинение на 100 погонных метров трубы при нагреве на 50°C
Чугун52 мм5,2 см0,052 м
Сталь нержавеющая55 мм5,5 см0,055 м
Сталь углеродистая58 мм5,8 см0,058 м
Медь85 мм8,5 см0,085 м
Латунь95 мм9,5 см0,095 м
Алюминий115 мм11,5 см0,115 м
Металлополимерные трубы130 мм13 см0,13 м
Полипропилен с алюминием150 мм15 см0,15 м
Полипропилен армированный310 мм31 см0,31 м
ПВХ (PVC) поливинилхлорид400 мм40 см0,4 м
Полипропилен без армирования650 мм65 см0,65 м
Полибутилен (PB)750 мм75 см0,75 м
Полиэтилен, ПЭ,  (PEX)1000 мм

Линейное расширение

  Линейное расширение

При прокладке трубопроводов из полипропилена необходимо учитывать изменение длины трубы вследствие теплового расширения или усадки материала при изменении температуры.

 

Линейное расширение (мм) для трубы PPRC (тип 3) PN 20

Длина трубы, мРазница температур Δ t, °C
1020304050607080
0,10,150,300,450,600,750,901,051,20
0,20,300,600,901,201,501,802,102,40
0,30,450,901,351,802,252,703,153,60
0,40,601,201,802,403,003,604,204,80
0,50,751,502,253,003,754,505,256,00
0,60,901,802,703,604,505,406,307,20
0,71,052,103,154,205,256,307,358,40
0,81,202,403,604,806,007,208,409,60
0,91,352,704,055,406,758,109,4510,80
1,01,503,004,506,007,509,0010,5012,00
2,03,006,009,0012,0015,0018,0021,0024,00
3,04,509,0013,5018,0022,5027,0031,5036,00
4,06,0012,0018,0024,0030,0036,0042,0048,00
5,07,5015,0022,5030,0037,5045,0052,5060,00
6,09,0018,0027,0036,0045,0054,0063,0072,00
7,010,5021,0031,5042,0052,5063,0073,5084,00
8,012,0024,0036,0048,0060,0072,0084,0096,00
9,013,5027,0040,5054,0067,5081,0094,50108,00
10,015,0030,0045,0060,0075,0090,00105,00120,00

Линейное расширение (мм) для армированной трубы PPR/AL/PPR PN 25

Длина трубы, мРазница температур Δ t, °C
1020304050607080
0,10,030,060,090,120,150,180,210,24
0,20,060,120,180,240,300,360,420,48
0,30,090,180,270,360,450,540,630,72
0,40,120,240,360,480,600,720,840,96
0,50,150,300,450,600,750,901,051,20
0,60,180,360,540,720,901,081,281,44
0,70,210,420,630,841,051,261,471,68
0,80,240,480,720,961,201,441,681,92
0,90,270,540,811,081,351,621,892,16
1,00,300,600,901,200,501,802,102,40
2,00,601,201,802,403,003,604,204,80
3,00,901,802,703,604,505,406,307,20
4,01,202,403,604,806,007,208,409,60
5,01,503,004,506,007,509,0010,5012,00
6,01,803,605,407,209,0010,8012,8014,40
7,02,104,206,308,4010,5012,6014,7016,80
8,02,404,807,209,6012,0014,4016,8019,20
9,02,705,408,1010,8013,5016,2018,9021,60
10,03,006,009,0012,0015,0018,0021,0024,00

Линейное расширение (мм) для труб, армированных стекловолокном PPRC (тип 3)

Длина трубы,м
Разница температур At, °C
1020304050607080
0,10,0350,070,1050,140,1750,210,2450,28
0,20,070,140,210,280,350,420,490,56
0,30,1050,210,3150,420,5250,630,7350,84
0,40,140,280,420,560,700,840,981,12
0,50,1750,350,5250,700,8751,051,2251,40
0,60,210,420,630,841,051,261,471,68
0,70,2450,490,7350,981,2251,471,7151,96
0,80,280,560,841,121,401,681,962,24
0,90,3150,630,9451,261,5751,892,2052,52
1,00,350,701,051,401,752,102,452,80
2,00,701,402,102,803,504,204,905,60
3,01,052,103,154,205,256,307,358,40
4,01,402,804,205,607,008,409,8011,20
5,01,753,505,257,008,7510,5012,2514,00
6,02,104,206,308,4010,5012,6014,7016,80
7,02,454,907,359,8012,2514,7017,1519,60
8,02,805,608,4011,2014,0016,8019,6022,40
9,03,156,309,4512,6015,7518,9022,0525,20
10,03,507,0010,5014,0017,5021,0024,5028,00

Новинки

Клапан канализационный обратный 110

Capricorn (Польша)

 

Радиаторы биметаллический

Gekon BM,

(Россия)

Трап с сухим затвором 110

McAlpine

(Великобритания)

Новости

02.06.2015

Сумма

от 10000руб — 5%,

от 50000руб — 7%,

от 100000руб — 10%,

(кроме радиаторов).

Трубы из ПВХ — расширительные петли

Температурное расширение и сжатие в системах трубопроводов из ПВХ можно компенсировать с помощью

  • расширительных петель, состоящих из труб и 90 o колен
  • гибких колен
  • сильфонов и резиновых компенсаторов
  • компенсаторов поршневого типа соединения

Петли расширения

Петли расширения состоят из стандартных труб и колен и могут быть изготовлены на месте и адаптированы к реальной ситуации.

Pipes - temperature expansion loops

Длину участка A можно рассчитать как

A = 0,72 (D δl) 1/2 (1)

, где

A = длина участка A (футы )

D = номинальный наружный диаметр (дюймы)

δl = тепловое расширение трубы (дюймы)

Длину участка B можно рассчитать как

B = 1.44 (D δl) 1/2 (2)

где

B = длина ветви B (футы)

Пример — расширительная петля

A 2 « PVC Schedule 40 прямо Труба длиной 300 футов установлена ​​на 75 o F и эксплуатируется при 120 o F . Коэффициент расширения ПВХ составляет 28 10 -6 дюйм / дюйм o F .

Расширение трубы ПВХ можно рассчитать как

δl = α L o δt

= (28 10 -6 дюймов / дюйм o F) (300 футов) (12 дюйм / фут) ((120 o F) — (75 o F))

= 4.5 дюймов

где

δl = расширение (дюйм)

L o = длина трубы (дюйм)

δt = перепад температур ( o F)

α = коэффициент линейного расширения (дюйм / дюйм o F)

Длину ветви A можно рассчитать:

A = 0,72 (D δl) 1/2

= 0,72 [ (2,375 дюйма) (4.5 дюймов)] 1/2

= 2,4 фута

Длину участка B можно рассчитать:

B = 1,44 (D δl) 1/2

= 1,44 [(2,375 дюйма) (4,5 дюйма)] 1/2

= 4,7 фута

.

Тонкое круглое кольцо — температура и радиус расширения

Pipe or tube - change in diameter or radius with changed temperature

Окружность тонкого кольца, трубы или трубки, может быть выражена как

c 0 = 2 π r 0 (1)

где

c 0 = начальная окружность (м, дюймы)

π = 3,14 …

r 0 = начальный радиус (м, дюймы)

Изменение окружности из-за изменения температуры может быть выражено как

dc = c 1 c 0

= = π r 0 dt α (2)

где

dc = изменение окружности (м, дюймы)

c 1 = конечная окружность ( м, дюймы)

dt = изменение температуры ( o C , o F)

α = Коэффициент линейного расширения (мм / м o C, мкдюйм / дюйм o F)

Конечная длина окружности может быть выражается как

c 1 = 2 π r 1 (3)

где

r 1 = конечный радиус (м, дюймы)

Уравнения 1, 2 и 3 могут быть выражены как

dc = 2 π r 1 2 π r 0

9 0008 = 2 π r 0 dt α

или преобразовано в

r

39 900 r 0 dt α + r 0

= r 0 (dt α + 1) (4) 3 (4) 3 Уравнение 4 может быть изменено на диаметры до

d 1 = d 0 (dt α + 1) (5)

Пример — Температура и изменение диаметра стальной трубы

Труба из нержавеющей стали с номинальный диаметр 10 дюймов (внешний диаметр 10.750 дюймов ) нагревается от 68 o F до 98 o F . Коэффициент расширения для нержавеющей стали S30100 составляет 9,4 мкдюйм / дюйм o F .

Конечный наружный диаметр можно рассчитать

d 1 = d 0 [dt α + 1]

= (10,750 дюйма) [((98 o F) — (68 o F)) (0,0000094 дюйм / дюйм o F) + 1]

= 10.753 дюйма

Круглое кольцо — Калькулятор температурного расширения

Рассчитайте окончательный диаметр тонкого круглого кольца после температурного расширения. Калькулятор можно использовать для метрических и британских единиц измерения, если они используются последовательно.

d 0 — начальный диаметр (м, мм, дюйм)

dt — перепад температур ( o C, o F)

α — температурный коэффициент расширения (м / м o C, мм / мм o C, дюйм / дюйм o F)

.

Тепловое расширение — напряжение и сила

Temperature expansion - stress and strain

Линейное расширение из-за изменения температуры может быть выражено как

dl = α l o dt (1)

, где

dl = удлинение ( м, дюйм)

α = коэффициент температурного расширения (м / мК, i н / дюйм o F )

л o = начальная длина (м, дюйм)

dt = разница температур ( o C, o F)

Деформация — или деформация — для неограниченного расширения может быть выражена как

ε = dl / l o (2)

где

ε = деформация — деформация

Модуль упругости ( модуль Юнга ) может быть выражен как

90 023 E = σ / ε (3)

где

E = Модуль Юнга (Па (Н / м 2 ), psi)

σ = напряжение (Па (Н / м 2 ), psi)

Термическое напряжение

Когда ограниченное расширение «преобразуется» в напряжение — тогда (1) , (2) и (3) можно объединить в

σ dt = E ε

= E дл / л o

= E α l o dt / l o

= E α dt (4)

где

σ dt = напряжение из-за изменения температуры rature (Па (Н / м 2 ), psi)

Осевая сила

Осевая сила, действующая на ограниченный стержень из-за изменения температуры, может быть выражена как

F = σ dt A

= E α dt A (5)

где

F = осевое усилие (Н)

A = площадь поперечного сечения стержня (м 2 , дюйм 2 )

Пример — Стальная труба с подогревом — Термическое напряжение и сила с ограниченным расширением

A DN150 Станд.(6 дюймов) стальная труба длиной 50 м (1969 дюймов) нагревается от 20 o C (68 o F) от до 90 o C (194 o F) . Коэффициент расширения для стали составляет 12 10 -6 м / м · К (6,7 10 -6 дюймов / дюйм o F) . Модуль упругости для стали составляет 200 ГПа (10 9 Н / м 2 ) (29 10 6 фунтов на квадратный дюйм (фунт / дюйм 2 )).

Pipe - temperature expansion

Создание трехмерных моделей с помощью The Engineering ToolBox Sketchup Extension

Расширение неограниченной трубы:

dl = ( 12 10 -6 м / мK ) (50 м) ((90 o C) — (20 o C))

= 0.042 м

Если расширение трубы ограничено — напряжение, создаваемое из-за изменения температуры, можно рассчитать как

σ dt = (200 10 9 Н / м 2 ) ( 12 10 -6 м / м · К ) ((90 o C) — (20 o C))

= 168 10 6 Н / м 2 (Па)

= 168 МПа

Примечание ! — если в трубе есть давление — осевое и окружное (кольцевое) напряжение можно добавить к ограниченному температурному напряжению расширения с помощью векторного сложения.

Внешний диаметр трубы составляет 168,275 мм (6,63 дюйма) , а толщина стенки составляет 7,112 мм (0,28 дюйма) . Затем можно рассчитать площадь поперечного сечения стенки трубы:

A = π ((168,275 мм) / 2) 2 π ((168,275 мм) — 2 (7,112 мм)) / 2) 2

= 3598 мм 2

= 3,6 10 -3 м 2

Сила, действующая на концах трубы, когда она ограничена, может быть рассчитана как

F = ( 168 10 6 Н / м 2 ) (3.6 10 -3 м 2 )

= 604800 Н

= 604 кН

Расчет в имперских единицах

Расширение трубы без ограничений

dl = (6,7 10 -6 дюймов / дюйм o F ) (1669 дюймов) ((194 o F) — (68 o F))

= 1,4 дюйма

Напряжение в трубе с ограничениями:

σ dt = (29 10 6 фунт / дюйм 2 ) ( 6.7 10 -6 дюймов / дюйм o F ) ((194 o F) — (68 o F))

= 24481 фунт / дюйм 2 (psi)

Площадь поперечного сечения:

A = π ((6,63 дюйма) / 2) 2 π ((6,63 дюйма) — 2 (0,28 мм)) / 2) 2

= 5,3 дюйма 2

Осевая сила, действующая на концах:

F = ( 24481 фунт / дюйм 2 ) (5.3 дюйма 2 )

= 129749 фунтов

Пример — Термические напряжения в армированных или соединенных материалах

Когда соединены два материала с разными коэффициентами температурного расширения — как правило, бетон и сталь армирования или в трубах центрального отопления с изоляцией из полиэтилена и т. д. — изменения температуры вызывают напряжение.

Это можно проиллюстрировать на пластиковом стержне из ПВХ 10 м , усиленном стальным стержнем.

Свободное расширение стержня ПВХ без армирования — при изменении температуры 100 o C — можно рассчитать от (1) до

дл PVC = (50,4 10 -6 м / мК) (10 м) (100 o C)

= 0,054 м

Свободное расширение стального стержня при изменении температуры 100 o C — можно рассчитать по формуле (1) от до

дл сталь = (12 10 -6 м / м · К) (10 м) (100 o C)

= 0.012 м

Если предположить, что стальной стержень намного прочнее, чем стержень из ПВХ (зависит от модуля Юнга и площадей материалов), то натяжение стержня из ПВХ можно рассчитать по разнице температурного расширения с ( 4) как

σ PVC = (2,8 10 9 Па) (0,054 м — 0,012 м) / (10 м)

= 11,8 10 6 Па

= 11,8 МПа

Предел текучести ПВХ составляет приблизительно 55 МПа .

Калькулятор осевой силы теплового расширения

Этот калькулятор можно использовать для расчета осевой силы, создаваемой объектом с ограниченным температурным расширением. Калькулятор является универсальным и может использоваться как для метрических, так и для британских единиц измерения, если они используются последовательно.

Длина объекта ограничения (м, дюймы)

Площадь объекта ограничения (м 2 , дюйм 2 )

Разница температур ( o C, o F)

Модуль Юнга (ГПа, 10 9 psi)

Коэффициент расширения (10 -6 м / мК, 10 -6 дюйм / дюйм o F)

.

Термическое расширение металлов

Алюминиевый сплав — 2011 г.

68-572

8

0

0

68 — 572

перламутр

2

0

000

000

000

000

Никель

04

0005

0005

0003

04

Нержавеющая сталь

0

0

5,70

0 9ran0003
Admiralty Brass 68 — 572 11,2
Алюминий 68-212 13,1
12,8
Алюминиевый сплав — 2017 г. 13,1
Алюминиевый сплав — 2024 г. 12.9
Алюминиевый сплав — 3003 12,9
Алюминиевый сплав — 5052 13,2
Алюминиевый сплав — 5086 13,2
Алюминиевый сплав
Алюминиевый сплав — 7075 13,1
Сурьма 5
Бериллий 6.7
Бериллий Медь 68 — 212 9,3
Висмут 7,2
Чугун, серый% 3-212 5,8 C

7,0

Хром 3,3
Кобальт 6,7
Медь
Сплав на медной основе — марганцевая бронза 11,8
Сплав на медной основе — C1100 (электролитический твердый шаг) 9,8
Сплав на основе меди — C14500 9,9
Сплав на медной основе — C17200, C17300 (бериллий Cu) 9,9
Сплав на медной основе — C18200 (Chromium Cu) на основе

9,8
9,8
Медь — C18700 (свинцовая медь) 9.8
Сплав на основе меди — C22000 (техническая бронза, 90%) 10,2
Сплав на основе меди — C23000 (красная латунь, 85%) 10,4
Медь на основе Сплав — C26000 (патронная латунь, 70%) 11,1
Сплав на основе меди — C27000 (желтая латунь) 11,3
Сплав на основе меди — C28000 (металл Muntz, 60%) 11.6
Сплав на основе меди — C33000 (латунная трубка с низким содержанием свинца) 11,2
Сплав на основе меди — C35300 (латунь с высоким содержанием свинца) 11,3
Сплав на основе меди — C35600 (латунь с сверхвысоким содержанием свинца) 11,4
Сплав на основе меди — C36000 (латунь без механической обработки) 11,4
Сплав на медной основе — C36500 (свинцовый металл Muntz)

9000 11.6
Сплав на медной основе — C46400 (морская латунь) 11,8
Сплав на медной основе — C51000 (Фосфорная бронза, 5% A) 9.9
— Медный сплав C54400 (фосфорная бронза свободной резки) 9,6
Сплав на основе меди — C62300 (алюминиевая бронза, 9%) 9,0
Сплав на основе меди — C62400 (алюминиевая бронза, 11%) 9.2
Сплав на медной основе — C63000 (никель-алюминиевая бронза) 9,0
Сплав на медной основе — никель-серебро 9,0
Мельхиор
Ковкий чугун, A536 (120-90-02) 5,9 — 6,2
Золото 7,9
Hastelloy C 70-200 5.3
Инконель 68 — 212 6,4
Инколой 32 — 212 8,0
Иридий 3,3
3,3
6,5
Железо, чистое 68 — 212 6,8
Магний 14
Ковкое железо, A220 (50005, 60004, 800030 9000 7000 70005, 60004,

9000)5
Марганец 12
Марганцевая бронза 68 — 572 11,8
Низкоуглеродистая сталь 5.9
32-212 7,8
Сплав на основе никеля — никель 200, 201, 205 8,5
Сплав на основе никеля — Hastelloy C-22 6.9
Сплав на основе никеля — Хастеллой C-276 6,2
Сплав на основе никеля — Инконель 718 7,2
Сплав на основе никеля — Монель 8,7

Сплав на основе никеля — Монель 400 7,7
Сплав на основе никеля — K500 7,6
Сплав на основе никеля — R405 7,6
212 7.4
Ниобий (Columbium) 3.9
Красная латунь 68 — 572 10.4
Осмий
Плутоний 19,84
Калий 46
Родий 4.4
Селен 21
Кремний 2,8
Серебро 11
9,4
Нержавеющая сталь — S30200, S30300, S30323 9,6
Нержавеющая сталь — S30215 9.0
Нержавеющая сталь — S30400, S30500 9,6
Нержавеющая сталь — S30430 9,6
Нержавеющая сталь — S30800 9,6
8,3
Нержавеющая сталь — S31000, S31008 8,8
Нержавеющая сталь — S31600, S31700 8.8
Нержавеющая сталь — S31703 9,2
Нержавеющая сталь — S32100 9,2
Нержавеющая сталь — S34700 9.2
9.2
Нержавеющая сталь — S38400 9,6
Нержавеющая сталь — S40300, S41000, S41600, 41623 5,5
Нержавеющая сталь — S40500 6.0
Нержавеющая сталь — S41400 5,8
Нержавеющая сталь — S42000, S42020 5,7
Нержавеющая сталь — S42200 6,2
Нержавеющая сталь — S43000, S43020, S43023 5,8
Нержавеющая сталь — S43600 5.2
Нержавеющая сталь — S44002, S44004.7
Нержавеющая сталь — S44003 5,6
Нержавеющая сталь — S44600 5,8
Нержавеющая сталь — S50100, S50200 6.2
Торий 6,7
Олово 32-212 12,8
Титан 68-200 4.8
Титановый сплав — Ti-5Al-2.5Sn 5,3
Ti-8Mn 6,0
Вольфрам 2,5
2,5
Ванадий 4,4
Деформируемая углеродистая сталь 70-800 7,8
Желтая латунь 68-572 11.3
Цинк 19

.