Линейное расширение полипропиленовых труб

Олег Козлов
Ассоциация Трубопроводных Систем (АПТС) провела в достойных уважения лабораториях России замеры коэффициента линейного расширения ППРС труб
Линейное расширение полипропиленовых труб

Противоречия в методах измерения

Вопрос линейного расширения армированных полипропиленовых труб поднимался неоднократно и казалось бы, что он навсегда закрыт. Однако, это не так. 

Ассоциация Трубопроводных Систем (АПТС) провела в достойных уважения лабораториях России замеры коэффициента линейного расширения ППРС труб армированных стекловолокном разных производителей, включая европейских. Методика измерения сводится к нагреву до 90гр. в тепловом шкафу отрезка трубы и измерению изменения длины при его остывании до комнатной температуры (метод АПТС). Метод был разработан для включения его в ГОСТ для труб со стекловолокном.

 Коэффициент линейного расширения (далее: коэффициент) однослойной трубы PPRC(без армирования) измеренного этим методом составляет 0,15 мм/(м х градус), что соответствует всем справочным данным на материал и трубу PPRC.

Измеренный методом АПТС коэффициент для армированной стекловолокном трубы (PPRC/GF) для разных производителей находится в диапазоне 0.54 - 0,85. В таблице 1 приведен пример результатов измерений коэффициента,для проверки метода и уменьшения погрешности измерялись коэффициенты по двум образцам одного диаметра каждого производителя.

Таблица 1. Пример результатов измерения коэффициента для труб PPRC/GF разного диаметра.

Почти у каждого производителя PPRC/GF в руководстве по монтажу и в техническом каталоге указано, что коэффициент для трубы PPRC/GF равен не более 0.05, а для трубы PPRC– 0,15. Обратите на это внимание.

Естественно, возник вопрос: «Где правда?», ведь отличия по таблице 1 составляют до 70%.

Уважаемые европейские производители сообщили, что они используют другой метод (далее: европейский»), а именно: прокачивается вода с температурой 70-90 гр. через трубу с заданной длиной, труба находится в помещении с комнатной температурой и после выхода на стационарный режим измеряется удлинение трубы от первоначального значения. (Т.е. внешняя стенка трубы при измерении охлаждается воздухом). В общем вполне жизнеспособный метод. Проанализируем корреляцию этих двух методов и возможности использования полученных значений коэффициентов.

Во- первых, сразу бросается в глаза, что коэффициент для трубы PPRC (0,15), получен по методу АПТС, а сравнивается с коэффициентом PPRC/GF (0,05), измеренным «европейским способом».

Во- вторых, коэффициент, полученный по европейской методике, нельзя использовать, если труба находится в утеплителе.

В-третьих, результат по европейскому методу зависит от давления и влажности воздуха, что усложняет сам метод и затраты с ним связанные.

Метод АПТС тоже не идеален, поскольку надо вводить коэффициенты пересчета при прокладке на воздухе, но он дает точную характеристику коэффициента материала трубы. 

Какова численная разница значений коэффициента при использовании разных методов?

Теплоотдачу от PPRC примем согласно таблице 2. (Выбор сделан на основании наибольшей корреляции результатов при пересчете теплоотдачи на стальную трубу по СН 398-69)

Таблица 2. Теплоотдача от 1 метра погонного полипропиленовой трубы в зависимости от теплового напора.

Очевидно, что теплоотдача от наружной поверхности трубы компенсируются таким же количеством тепла, подведенного от теплоносителя через стенку трубы.

Найдем распределение температуры внутри стенки PPRCSDR=6 трубы при температурном напоре 70гр., используя формулу:

∆T = (QxLn (D2/D1))/ (2 х 3,14 х λ), где

∆T- разница температуры внешней и внутренней поверхности трубы,

D2 -внешний диаметр,

D1- внутренний диаметр,

 λ – теплопроводность PPRC (0,23 Вт/м),

SDR отношение внешнего диаметра к толщине стенки трубы

Тепловой напор – разница температур теплоносителя и окружающего трубу воздуха.

График 1 Распределение температуры в стенкетрубы DN 32х5.4от текущего радиуса.

График 2 Распределение температуры в стенке трубы DN 90х15 от текущего радиуса.

На графиках для наглядности представлены также линейная аппроксимация и средняя по площади сечения трубы вертикальная линия. Отклонение линейной зависимости от логарифмической на точке среднего сечения приблизительно 5%.

Были посчитаны ∆T для трубы DN 20х3,4 и DN 50х8,3. На основании этих результатов была получена кривая коэффициента линейного расширения для труб разного диаметра, если бы его измеряли для трубы PPRC по «европейскому методу».

Для сравнения показана базовая линия с коэффициентом 0,15 мм/(м х гр.)

Т.е. для труб PPRC/GF, чтобы получить коэффициент измеренный по европейскому методу равный 0,05, коэффициент измененный по методу АПТС должен быть равным согласно таблице 3:

Таблица 3.

PPRC/GF

DN20

DN32

DN50

DN90

K, мм/(м х градус)

0,055

0,057

0,061

0,066

Полученные по испытаниям АПТС значения коэффициента, согласно таблице 1 больше чем, указанные в таблице 3, т.е. коэффициент этих труб больше чем, указанные в паспортах, 0,05 мм/(м х градус) даже полученные по европейскому методу.

Мы посчитали коэффициент для труб PPRC/GF SDR =6. Для этих же труб с SDR 7,4 ориентировочно пересчитанный коэффициент больше на 10%.

Для труб с армированных алюминием коэффициент в значительной степени зависит от толщины алюминиевого слоя, поэтому уделять большого внимания в этой статье этим трубам мы не будем. Однако очевидно, что для труб, армированных сверху, коэффициент будет значительно ниже, чем для труб армированных по середине, в связи с значительной разницей температурна внешней поверхности трубы и в середине стенки трубы, хотя по паспортам у тех и других коэффициент равен 0,35 мм/(м х градус).

Также хотелось бы отметить, что также как и для стальных труб теплоотдача труб существенно зависит от расположения трубы: вертикального, горизонтального, под потолком, на полу, в штробе и т.д. Для PPRC в таблице представлена теплоотдача горизонтальной и вертикальной трубы. Понятно, что и коэффициент в значительной степени будет зависеть от расположения трубы.

Зная коэффициент труб, измеренный по методу АПТС, можно получить значения коэффициента для реальных условий, что не составит значительных усилий.

Надо отметить, что основной характеристикой труб PPRC/GF является линейное расширение, других достоинств по отношению к трубе PPRC у нее нет. Поэтому важно понять - насколько велики эти преимущества.

Также отметим, что пластиковые трубы часто используются в утеплителе (например, в энергофлексе) и в этом случае принципиально важно знать реальное линейное расширение трубы полученное по методу АПТС, которое может быть значительно больше, чем значение, полученное по европейскому методу.

  Получить pdf версию журнала и подписаться на рассылки заполнив форму обратной связи
  Заполнив форму, я соглашаюсь на политику HeatClub в отношении рассылок
Имя
Телефон
E-mail
Комментарий
Введите символы, изображенные на картинке