(495) 766-86-01603-971-803
Мы работаем по выходным - тел. 8-926-197-21-13
 

Диффузия кислорода в полипропиленовых трубах


Кислородопроницаемость полипропиленовых труб (диффузия кислорода)

Доброго времени суток всем посетившим эту страницу!

Все производители труб обязаны маркировать свою продукцию, где они указывают основные технические характеристики, такие как материал из которого изготовлена труба, номинальная температура и давления эксплуатации и др.

К сожалению по непонятным нам причинам умалчивается такой важный показатель, как кислородопроницаемость трубы или более научное название диффузия кислорода в полипропиленовой трубе. Об этой характеристике не знают даже некоторые мастера, занимающиеся этим постоянно. Если вы попали на эту страницу из поисковой системы, то это значит, что вы как – то уже осведомлены по поводу этого и хотите более детально разобрать этот вопрос.

Структура полипропилена на молекулярном уровне состоит таким образом, что между молекулами полипропилена свободно проходит молекула кислорода. Поэтому вода, находящиеся в такой трубе постоянно подпитывается кислородом, который в свою очередь реагирует с металлическими деталями, соприкасающихся с водой и окисляет их. Окисление металла это ржавление.

Из вышеизложенного становится понятно, что кислородопроницаемые полипропиленовые трубы подходят только для систем водоснабжения, так как вода в магистрали время от времени обновляется, поэтому это не сильно сказывается на металлических элементах.

Другое дело, если это система отопления, где один и тот же теплоноситель циркулирует годами. Постоянная подпитка воды кислородом способствует интенсивному разрушению теплообменников котлов, радиаторов, тепловых аккумуляторов, циркуляционных насосов и других металлических частей. Учитывая повышенную температуру воды в системе этот процесс в несколько раз становится быстрее.

В низкотемпературных системах отопления, например теплый пол, кислород способствует размножению аэробных бактерий. Продукты жизнедеятельности этих микроорганизмов заиливают стенки трубы, что в конце концов приведет к непроходимости трубы. Этот сценарий развития не выдуман, а основано на 12-летних испытаний шведской лаборатории.

Кислородопроницаемость полипропиленовых труб армированных стекловолокном

Полипропиленовые трубы, армированные стекловолокном являются кислородопроницаемыми. Степень кислородной диффузии их составляет 900 мг/м2 в сутки, что является очень много. Поэтому такие трубы пригодны только для водоснабжения холодного и горячего.

Кислородопроницаемость полипропиленовых труб армированных слоем алюминия

Кислородная диффузия полипропиленовых труб с алюминиевой прослойкой равна нулю, поэтому они отлично подойдут как для систем водоснабжения, так и для различных видов отопления. Только выбирать желательно нужно те трубы, у которых стыки слоя алюминия проварены при помощи лазера, только тогда можно будет считать, что труба не кислородопроницаема.

Также стоит обратить внимание именно на алюминиевый слой, бывает эта прослойка имеет сетчатый вид, наличие которого само собой не может обеспечить барьер кислороду.

domotopil.ru

Диффузия кислорода в полимерных трубах

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

В последнее время разработчики полимерных трубопроводов увлеклись снижением температурного удлинения труб, и как-то начали забывать про второй важный параметр полимерных труб - диффузию кислорода (кислородопроницаемость). А между тем, по своей значимости кислородопроницаемость полимерных труб показатель, пожалуй, более важный, чем температурная стабильность. Влияние температурного расширения, в конце концов, можно уменьшить с помощью компенсаторов (это, правда, приводит к удорожанию трубопроводной системы), но устранить диффузию кислорода кроме как изменением конструкции самой трубы невозможно. отопление диффузия кислород кавитация

Потребители, практически, не имеют возможности получить данные о кислородопроницаемости. Кроме производителей абсолютно кислородонепроницаемых металлополимерных (металлопластиковых) труб мало кто представляет данные о диффузии кислорода. Мы восполним этот пробел и покажем негативные последствия кислородопроницае- мости для трубопроводных систем.

Абсолютной кислородонепроницаемостью обладают только металлополимерные трубы PERT-Al-PERT, PPR-Al-PPR.

В многослойных трубах с барьерным слоем из этиленвинилового спирта PEX-EVON-PE показатель диффузии кислорода имеет сравнительно невысокое значение, но показатель температурного расширения соответствует однослойным трубам.

В настоящий момент только многослойные трубы PERT-Al-PERT и PEX-EVON-PE соответствуют ГОСТ Р 53603-2009 «Трубы напорные многослойные для систем водоснабжения и отопления».

Модная новинка - полипропиленовые трубы армированные стекловолокном PPR/PPRFG/PPR приблизились по показателю температурного расширения к металлопластиковым трубам, но высокая кислородопроницаемость делает их непригодными для систем отопления, тем самым крайне сужается сегмент их потребления.

Теперь, разобравшись с показателями кислородопроницаемости наиболее популярных полимерных трубопроводов систем отопления и водоснабжения, обратимся к негативным последствиям для замкнутых систем отопления, которые порождает высокая диффузия кислорода.

Влияние диффузии кислорода в полимерных трубах на замкнутую высокотемпературную систему (радиаторное отопление) хорошо известно. Проникающий через стенки трубы кислород насыщает разогретый до высокой температуры теплоноситель пузырьками кислорода, порождая кавитационные процессы в насосах, вентилях, во всех других металлических элементах трубопроводной системы.

Процессы кавитации несколько усиливаются образованием слабых кислот в теплоносителе в результате повышения концентрации того же кислорода.

Высокая кислородопроницаемость полимерных труб может привести к разрушению металлических узлов в довольно короткие сроки: 3-5 лет.

Благодаря достижениям производителей полимеров современные полимерные трубы обрели высокую долговечность (50-100 лет), но применение полимерных труб с высокой диффузией кислорода в высокотемпературных системах отопления сокращает срок службы трубопроводной системы в целом в несколько раз.

Трубы с высокой диффузией кислорода, применение которых недопустимо в высокотемпературных замкнутых системах отопления:

¦ PEX (однослойные трубы из сшитого полиэтилена).

¦ PPR (однослойные трубы из полипропилена).

¦ PPR-FG-PPR (полипропиленовые трубы армированные стекловолокном).

Размещено на Allbest.ru

...
  • Нахождение содержания кислорода в продувочном аргоне. Определение функции концентрации кислорода в сосуде по времени продувки. Выражение объема кислорода в сосуде дифференциальным уравнением. Построение графика функции, таблицы по концентрациям кислорода.задача [19,2 K], добавлен 23.08.2015

  • Выявление наиболее экономичного вида отопления жилых помещений. Расчет количества теплоты, которое необходимо для отопления. Сравнительный анализ различных систем отопления. Формула для внутренней энергии для идеального газа. Отопление тепловыми сетями.реферат [53,9 K], добавлен 21.11.2010

  • Диффузии, как взаимное проникновение молекул одного вещества в межмолекулярные промежутки другого вещества в результате их хаотического движения и столкновений друг с другом. Условия протекания диффузии. Твердые тела. Жидкости. Диффузия в жизни человека.презентация [1,5 M], добавлен 03.04.2017

  • Классификация видов отопления помещений в зависимости от преобладающего способа теплопередачи. Особенности конвективной и лучистой систем отопления. Характеристика огневоздушного, водяного, парового, инфракрасного и динамического вида отопления.курсовая работа [1,2 M], добавлен 02.04.2015

  • История открытия физического явления диффузия. Экспериментальное определение постоянных Больцмана и Авогадро. Закономерности броуновского движения. Схема диффузии через полупроницаемую мембрану. Применение физического явления диффузия в жизни человека.реферат [336,4 K], добавлен 21.05.2012

  • Диффузия как физическое явление, особенности протекания в твердых телах. Практические методы исследования диффузионных процессов в многослойных структурах. Получение позитивного или негативного изображения на бессеребряных светочувствительных слоях.дипломная работа [1,1 M], добавлен 12.04.2012

  • Свойства нанокомпозитных кобальтсодержащих полимерных материалов на основе политетрафторэтилена. Образование наночастиц кобальта при химическом восстановлении имплантированных ионов Co в структуру полимерных мембран на основе политетрафторэтилена.дипломная работа [4,6 M], добавлен 13.01.2015

  • Состав газоразрядной плазмы. Восстановление плазмой нейтральности. Энергетический спектр тяжелых частиц (атомов и молекул). Столкновения частиц в плазме. Диффузия и амбиполярная диффузия в плазме. Механизмы эмиссии электронов из катода в газовом разряде.контрольная работа [66,6 K], добавлен 25.03.2016

  • Определение диаметров подающих трубопроводов и потерь напора - задача гидравлического расчета. Устройство систем отопления, их инерционность и принципы проектирования. Способы подключения отопительных приборов. Однотрубная система водяного отопления.реферат [154,9 K], добавлен 22.12.2012

  • Определение тепловых нагрузок помещений на систему отопления. Подбор приборов к системе отопления основной части здания и для четвертой секции, балансировка системы отопления. Гидравлический расчет системы отопления двухтрубной поквартирной системы.курсовая работа [101,6 K], добавлен 23.07.2011

revolution.allbest.ru

Особенности полипропиленовых (PPR) труб, армированных алюминием

Статья посвящена напорным полипропиленовым трубам – в частности, трубам армированным алюминиевой фольгой традиционным способом (типа Stabi), и трубам с центрально расположенным по толщине трубы армирующим слоем.

Мировое производство и потребление пластиковых труб ежегодно возрастает примерно на 20%. Это обусловлено очевидными преимуществами в монтаже и эксплуатации пластиковых труб по сравнению со стальными.

Полипропилен (PPR) более долговечен, более устойчив к воздействию повышенной температуры и химических веществ, чем другие традиционные материалы, применяемые для производства труб. Ввиду отсутствия ржавчины, коррозии, распада, гниения, грязи, бактерий, известковых отложений внутренний диаметр полипропиленовых труб в процессе эксплуатации не уменьшается, а шероховатость поверхности не возрастает – таким образом, пропускная способность остается стабильной.

Благодаря своим неоспоримым преимуществам,

трубопроводы из полипропилена широко применяются для систем отопления и водоснабжения в сфере строительства и ЖКХ.

По сравнению с металлами, полимеры вообще и полипропилен в частности обладают большим тепловым линейным расширением и кислородопроницаемостью.

Для снижения теплового линейного расширения и предотвращения диффузии кислорода в теплоноситель полипропиленовые трубы армируют алюминиевой фольгой.

Приведем некоторые характеристики, актуальные в связи с темой данной статьи:

  • линейное температурное расширение полипропиленовой трубы Кр= 0,15 мм/мК;

  • линейное расширение алюминия Кр=0,022 мм/мК;

  • линейное расширение полипропиленовой трубы, армированной алюминием Кр=0,03-0,05 мм/мК;

  • кислородопроницаемость полипропиленовых труб – около 2 г/м3*cут. (см. статью «К вопросу о кислородопроницаемости пластмассовых трубопроводов отопительных систем»; журнал «Сантехника», № 3/2003);

  • полимерные трубы, применяемые в системах отопления совместно с металлическими трубами (в том числе в наружных системах теплоснабжения) или с приборами и оборудованием, имеющим ограничения по содержанию растворенного кислорода в теплоносителе, должны иметь кислородопроницаемость не более 0,1 г/м3∙сут. (СНиП 41-01-2003 п. 6.4.1).

Маркировка армированной алюминием трубы

Раньше армирование осуществлялось следующим способом: на стандартную базовую трубу PN20 наносился клей, а на него накладывался слой алюминиевой фольги, края которой заходили друг на друга «внахлест». В свою очередь, поверх алюминиевой фольги вновь наносился слой клея, и к нему крепился тонкий слой полипропилена, выполнявшего декоративную функцию. Получавшиеся таким способом трубы позиционировались производителями для монтажа систем низкотемпературного и высокотемпературного отопления (класс эксплуатации 3–5) и маркировались индексом PN20, поскольку такой же номинал имела базовая труба, на которую накладывался слой алюминия.

Необходимой операцией при диффузионной сварке армированных алюминием труб с фитингами является процедура зачистки, в процессе которой с трубы в месте сварки удаляется часть фольги

Поскольку при монтаже использовались, как правило, фитинги номиналом PN20, а место сварки зачищалось до размеров базовой трубы, вполне логично, что армированная труба маркировалась как PN20 (SDR=6).

Однако в результате продолжительных теоретических споров, подкрепленных практическими испытаниями, трубу, армированную алюминием, стали маркировать номиналом PN25 (SDR=5). Такое изменение выглядит логично (и согласуется с ГОСТ Р 52134-2003 п.5.2.7) ввиду увеличения суммарной толщины стенки армированной алюминием трубы и изменения таких параметров, как:

SDR=DN/S , где DN – наружный диаметр трубы, S – толщина стенки трубы,

и серии трубы:

S = (SDR-1)/2.

Использование для данной трубы маркировки PN25 справедливо в том случае, если прочность фольги вместе с верхним декоративным слоем полипропилена аналогична материалу базовой трубы PN20, что не вполне очевидно, поскольку, согласно ГОСТ Р 52134-2003, стойкость трубы (испытательное давление) рассчитывается по формуле:

Р=2Smin х sigma /(Dср -Smin),

где sigma – начальное напряжение в стенке,

Smin – минимальная толщина стенки,

Dср – средний наружный диаметр трубы.

Расчет испытательного давления, согласно ГОСТ, производится по размерам базовой трубы, то есть без учета толщины алюминиевой фольги и защитного полипропиленового слоя. Поэтому при прочностных испытаниях трубы, армированной алюминием, не имеет значения, какая маркировка на нее нанесена – PN20 или PN25.

В настоящее время изготовленная на базе PN20 труба, армированная алюминием, чаще всего маркируется как PN25, и это не вызывает вопросов у потребителя. Однако ряд производителей до сих продолжают маркировать такую трубу индексом PN20.

Считаю, что маркировка PN25 более удобна и понятна. Дело в том, что маркировку PN20 у разных производителей может иметь армированная алюминием труба, произведенная как на на основе базовой трубы PN16, так и на на основе базовой трубы PN20. Трубы эти принципиально разные, у них неодинаковое рабочее и испытательное давление. Чтобы избежать путаницы, необходимо армированную трубу, произведенную на базе PN20, маркировать как PN25, а трубу, произведенную на базе PN16, – как PN20.

Само собой разумеется, что любой производитель несет прямую ответственность перед потребителем за качество своей продукции и за соответствие ее маркировки реальным характеристикам. Поэтому, заявляя трубу как PN25, производитель фиксирует ряд важных для 5 класса эксплуатации параметров («Высокотемпературное отопление отопительными приборами», ГОСТ Р 52134-2003 п 5.2, таблица Е.3):

SDR=5, и, соответственно, серия трубы S=2; максимальное рабочее давление – 8 атм.

Для трубы с маркировкой PN20: SDR=6; S=2,5; максимальное рабочее давление – 6 атм.(см. табл. 1).

Таблица 1. Максимальное давление теплоносителя в зависимости от серии труб PPR (80) для 5 класса эксплуатации

Максимальное рабочее давление Рм, МПа

Класс 5

0,4

менее 4,8

0,6

менее 3,2

0,8

менее 2,4

1,0

менее 1,9

Особенности технологии армировки PPR-труб

При армировании полипропиленовых труб алюминиевой фольгой края фольги, как правило, закрепляются на трубе «внахлест». Данная технология применяется для труб PPR большинством производителей, хотя в последнее время развивается технология лазерной сварки краев алюминиевой фольги «встык». Возможность укладки фольги «внахлест» обусловлена необходимостью ее зачистки перед сваркой с фитингом: таким образом, фольга не контактирует с теплоносителем и не влияет на качество сварки трубы и фитинга. Сварка фольги «встык» широко применяется для труб Pex /Al /Pex – это определено конструкцией данного типа трубы (армирующий слой находится в центре) и технологией монтажа.

На ранних этапах развития технологии армирования PPR-труб использовалась сплошная алюминиевая фольга. Она не пропускает кислород в теплоноситель, обеспечивает гладкую внешнюю поверхность трубы. Однако при этом сама фольга обладает абсолютно гладкой поверхностью, и ее надежное соединение со слоями полипропилена затруднительно. Эта особенность фольги предъявляет определенные требования к свойствам клея, а также к температуре и влажности на производстве. Нарушения технологии и отступления от стандартов качества сырья при производстве армированных труб приводят к тому, что молекулы воды проникают сквозь стенку трубы (полипропилен гидроскопичен), однако алюминиевая фольга их не пропускает, и вода скапливается под слоем алюминия, способствуя образованию пузырей на поверхности трубы, вследствие чего нарушается ее эстетический внешний вид.

Чтобы избежать образования пузырей на поверхности трубы и разрушения ее верхнего слоя, PPR-трубы в настоящее время армируют перфорированной алюминиевой фольгой, которая имеет равномерно расположенные круглые отверстия. При производстве трубы с перфорированной фольгой полипропилен верхнего декоративного слоя и базовый полипропилен прочно скрепляются между собой по всей поверхности перфорации, как заклепками.

Поскольку перфорированная фольга имеет отверстия, у потребителей нередко возникает законный вопрос: «Какова кислородопроницаемость трубы, армированной перфорированной фольгой?»

Для полипропиленовых труб ТЕВО technics.площадь перфорации мала и составляет 2,8%.

Как мы указывали ранее, кислородопроницаемость неармированных полипропиленовых труб ориентировочно равна 2 (г/м3*cут), а разрешенная проницаемость составляет 0,1 (г/м3*cут).

Соответственно, армированная перфорированной фольгой PPR-труба имеет ориентировочную кислородопроницаемость 0,056 (г/м3*cут), что допустимо по СНиП 41-01-2003 п. 6.4.1.

Трубы центрально армированные

Трубы типа Stabi, о которых шла речь выше, обладали, с точки зрения удобства монтажа, одним недостатком: перед сваркой требовалась зачистка труб, в процессе которой снимались верхний слой алюминия и декоративный слой PPR. Для упрощения процесса монтажа многие производители изготавливают трубу с центральной армировкой алюминиевой фольгой PPR-AL-PPR (рис. 1). При таком способе армирования полностью сохраняются достоинства армированных труб: низкий коэффициент температурного линейного расширения и низкая кислородопроницаемость.

Рис. 1

В зависимости от соотношения внешнего диаметра трубы и толщины ее стенки (SDR), труба PPR-AL-PPR может иметь маркировку PN20 или PN25. Если это соотношение равно 5, труба будет иметь маркировку PN25; если SDR=6 – маркировку PN20.

Недостатком конструкции данных труб является необходимость торцевания краев трубы с целью недопущения контакта алюминиевой фольги с теплоносителем. Результат недобросовестного монтажа показан на примере трубы с центральной армировкой алюминиевой фольгой «внахлест» и проиллюстрирован на рис. 2, 3, 4. Монтаж трубы произведен обычной насадкой, торцевание не производилось. В таком случае теплоноситель в процессе эксплуатации под давлением проникает в образовавшееся пространство между слоем армирующего алюминия и полипропиленом (рис. 2), что приводит к образованию пузыря на на поверхности трубы. Поскольку верхний слой полипропилена в трубах PPR-AL-PPR тонок, не имеет достаточной прочности и не рассчитан на подобные нагрузки – неизбежно его постепенное разрушение. Через образовавшееся отверстие происходит протечка теплоносителя, что приводит к аварии всего трубопровода (рис. 3 и 4).

Рис. 2 Рис. 3

Рис. 4

Таким образом, при монтаже труб с центральной армировкой торцевание трубы является обязательной операцией. К сожалению, проверить, была ли осуществлена данная операция, в уже смонтированной системе трубопровода на основе труб c центральной армировкой невозможно – приходится надеяться лишь на добросовестность монтажника. Чаще всего надежды не оправдываются, поскольку большинство монтажников, поверивших некорректным рекламным лозунгам поставщиков и продавцов данной продукции, искренне убеждены, что эта труба не требует зачистки. Заметим, что при использовании трубы типа Stabi осуществить ее сварку с фитингом без зачистки практически невозможно – по крайней мере, качество монтажа легко контролируется визуально. При монтаже труб с центральной армировкой проблема может быть решена путем применения в процессе сварки специальных сварочных насадок – тогда торцевание краев трубы не является обязательным. К тому же специальные насадки могут применяться и при сварке обычных, неармированных PPR-труб – соответственно, отпадает необходимость в стандартных сварочных насадках . А имея при себе только специальные сварочные насадки, монтажник не сможет, осуществить неправильный монтаж трубы с центральным армированным слоем.

На рис. 5 показаны внешний вид специальной сварочной насадки и ее принципиальное изображение в разрезе. Конструкция насадки разработана таким образом, что прогреваются внешняя и внутренняя поверхность трубы. Без прогрева внутренней поверхности трубы полипропилен может закрыть алюминиевый слой, но с торцевой поверхностью трубы диффузионно он не сварится. Для успешной работы специальной насадки в ее конструкции предусмотрено отверстие для отвода воздуха находящегося между трубой и насадкой при нагреве трубы. Это отверстие также служит для визуального контроля процесса разогрева трубы.

Рис. 5

В результате проведенных в ООО «Альтерпласт» расчетов и исследований, а также тестовых испытаний с различными вариантами геометрии внутренней поверхности и формы сварочных насадок удалось создать оптимальную конструкцию специальной насадки. На рис. 6 показан разрез сварного соединения трубы с центральной армировкой Master pipe и фитинга ТЕВО technics. Сварка произведена специальной сварочной насадкой, запатентованной компанией «Альтерпласт» (патент № 96 523 от 10.08.2010 г. «Сменный нагреватель»). Как видно из рис. 6, алюминиевая фольга полностью закрыта полипропиленом. Фитинг надежно прилегает к трубе по всей свариваемой поверхности. Важно отметить, что торцевание или зачистка конца трубы при этом не производились.

Рис. 6

Достоинства данной насадки очевидны. Недостатками можно считать незначительное увеличение времени разогрева полипропиленовой трубы, а также необходимость точного (с отклонением не больше 3–5 градусов) горизонтального позиционирования трубы внутри насадки в процессе сварки.

Особенности трубы с центральной армировкой

Для монтажа трубы с центральной армировкой используются типовые фитинги, которые применяются для монтажа PPR-труб и выпускаются всеми производителями. Но, в связи с тем, что труба с центральной армировкой перед сваркой не зачищается, при одинаковом параметре SDR проходное сечение трубы с центральной армировкой будет меньше на удвоенную толщину зачищаемого слоя. Такое уменьшение может быть принципиальным для труб малых диаметров (DN 20, 25, 32). Например, для трубы DN20 PN25 заужение составляет 20%. В связи с этим можно порекомендовать проектировщикам и потребителям использовать трубу с центральным армированием номиналом PN20, то есть SDR=6, и применять ее по соответствующей серии s=2,5, сохранив для этой трубы привычные гидравлические характеристики традиционно армированной трубы PN25.

Тепловое линейное расширение

По показателям линейного расширения традиционно и центрально армированные трубы не имеют принципиальных различий. Трубы, армированные перфорированной алюминиевой фольгой, в зависимости от толщины фольги, типа перфорации а также параметров SDR и DN (независимо от глубины залегания алюминиевого слоя), имеют разные значения коэффициента линейного расширения (Кр), которые колеблются в диапазоне 0,03–0,05мм/мК.

Кислородопроницаемость труб с центральной армировкой

Как мы видели, при неправильном монтаже разрушение трубы с центральной армировкой происходит по алюминиевому слою, причем с наибольшей вероятностью в том месте, где края алюминиевой фольги соединены «внахлест». Чтобы избежать подобных дефектов, лучше использовать трубу, при производстве которой края алюминиевой фольги не накладываются друг на друга и между краями остается полоска трубы, не закрытая алюминиевой фольгой (рис. 7).

Соответственно, при расчете кислородопроницаемости к посчитанной нами площади перфорации добавляется площадь данной полоски. Ее ширина (при разрешенной кислородопроницаемости 0,1 г/м3*cут) может составлять для DN20 – 1,5 мм, для DN25 – 1,8 мм.

Кислородопроницаемость и диаметр трубы

Как уже говорилось, показатель кислородопроницаемости полипропиленовых труб принят нами за 2 г/м3*cут.. Интересно рассмотреть зависимость этого показателя от диаметра трубы, используя понятие SDR.

Возьмем типовое уравнение переноса. Будем считать, что временной отрезок мал, длина трубы достаточно мала, диффузия кислорода в воде от трубы к центру значительно выше диффузии через стенку, растворенного в воде кислорода нет. Тогда

Q=D٠S٠dc/dR= D٠3.14٠L ٠∆c ٠ln(SDR/(SDR-2)),

где, Q – поток диффузионного кислорода,

D – кислородопроницаемость,

Dс – величина прироста концентрации кислорода,

L –длина участка трубы,

S – площадь поверхности трубы.

Отнеся диффузионный поток кислорода через стенку к объему воды в трубе (т.е. тому объему, в котором данный кислород растворится), получим:

V=3.14/4 ٠ (DN-2٠ DN/SDR)2 ٠L= 3.14/4 ٠DN2 ٠(1-2/SDR)2 ٠L

Q/V=4٠D٠∆с/DN2 ٠ln (SDR/(SDR-2))/ (1-2/SDR)2

Преобразуя полученное уравнение и подставляя SDR=6, получим зависимость диффузии кислорода отнесенной к объему неармированных труб PN20 в зависимости от внешнего диаметра трубы DN:

Q/V=3.6٠D٠∆с/DN2

Очевидно, что чем больше диаметр трубы, тем ниже концентрация добавленного кислорода в воде и эта концентрация обратно пропорциональна диметру трубы во второй степени.

Данный результат еще раз подтверждает ошибочность распространенного утверждения: «Трубы малых диаметров не обязательно армировать или защищать теплоноситель от попадания в него кислорода, так как потоком кислорода сквозь стенку таких труб можно пренебречь». Сторонники этой точки зрения призывают не армировать алюминием и не покрывать слоем AVOH ( антидиффузионный слой для труб PEX) и PPR трубы малого диаметра. Однако именно такие трубы, стоят, например, перед стальными панельными радиаторами (толщина стальной стенки – 1,2 мм). Поэтому армировать алюминием трубы малого и большого диаметра для систем отопления необходимо. Причем для труб малого диаметра это правило более важно, чем для труб большого диаметра, где необходим расчет и привязка к конкретной схеме применения.

Например, при D=2х10-11 м2/с (кислородопроницаемость полипропилена) и ∆сО2 MAX = 270 г/м3 (ориентировочное содержание кослорода в атмосфере)

Q/V=1,9٠10-8/DN2 (г/с٠м3) или 1,6٠10-3/DN2 (г/сутки٠м3)

для DN20мм, получим в сутки 4 г/м3 кислорода – иначе говоря, возможно образование 30 г ржавчины. В одном метре трубы DN20 PN20 ( SDR=6) содержится 2,2х10-4 м3; соответственно, через этот погонный метр трубы в теплоноситель пройдет по максимуму 8,8х10-4 г/сут. кислорода.

Например, если система отопления выполнена из полипропиленовой трубы PN20 (неармированной или армированной стекловолокном), объем системы отопления 100 л, имеются настенный котел с алюминиево-медным теплообменником и температурой нагрева 80 С° и стальные панельные радиаторы, а емкость труб равна 50 л, то в сутки для типового набора труб разного диаметра с SDR=6 пройдет в теплоноситель около 0,1 г кислорода; в пересчете на в год это составляет 37 г кислорода, или 250 г ржавчины, полученной в стальных панельных радиаторах (которые, весьма вероятно, потекут через год или два эксплуатации).

В задачи данной статьи не входит точный количественный анализ кислородопроницаемости, однако приведенный пример позволяет разрешить часто задаваемый вопрос: «Сколько кислорода пропускает пластиковая труба? Много это или мало?» Думается, нами был дан вполне конкретный ответ. В заключение заметим, что на эту тему написано немало содержательных работ, но выводы читателей или компаний, поставляющих подобную продукцию на рынок, не всегда соответствуют проведенному в этих статьях анализу.

Page 2
Статьи, описания, полезные советы и рекомендации для строительства и ремонта Все статьи >>
Выбрать тему:
Все темы разделаВодоснабжение загородного домаДренаж и водоотводКанализация загородных домовНасосы и насосное оборудованиеОборудование для очистки, фильтры для водыПолезноеСкважины и колодцыТрубы и трубопроводная арматураУстройство канализации
Страницы: 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  [далее...] 
Секреты защиты от накипи

Всем известно, что в жёсткой воде хуже отстирываются вещи, снижается мыльность моющих средств. Но что ещё хуже — неподготовленная вода портит оборудование: соли...  Подробнее

Страницы: 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  [далее...] 

www.vashdom.ru

Диффузия кислорода в полимерных трубах

Диффузия кислорода в полимерных трубах

В последнее время разработчики полимерных трубопроводов увлеклись снижением температурного удлинения труб, и как-то начали забывать про второй важный параметр полимерных труб - диффузию кислорода (кислородопроницаемость). А между тем, по своей значимости кислородопроницаемость полимерных труб показатель, пожалуй, более важный, чем температурная стабильность. Влияние температурного расширения, в конце концов, можно уменьшить с помощью компенсаторов (это, правда, приводит к удорожанию трубопроводной системы), но устранить диффузию кислорода кроме как изменением конструкции самой трубы невозможно. отопление диффузия кислород кавитация

Потребители, практически, не имеют возможности получить данные о кислородопроницаемости. Кроме производителей абсолютно кислородонепроницаемых металлополимерных (металлопластиковых) труб мало кто представляет данные о диффузии кислорода. Мы восполним этот пробел и покажем негативные последствия кислородопроницае- мости для трубопроводных систем.

Абсолютной кислородонепроницаемостью обладают только металлополимерные трубы PERT-Al-PERT, PPR-Al-PPR.

В многослойных трубах с барьерным слоем из этиленвинилового спирта PEX-EVON-PE показатель диффузии кислорода имеет сравнительно невысокое значение, но показатель температурного расширения соответствует однослойным трубам.

В настоящий момент только многослойные трубы PERT-Al-PERT и PEX-EVON-PE соответствуют ГОСТ Р 53603-2009 «Трубы напорные многослойные для систем водоснабжения и отопления».

Модная новинка - полипропиленовые трубы армированные стекловолокном PPR/PPRFG/PPR приблизились по показателю температурного расширения к металлопластиковым трубам, но высокая кислородопроницаемость делает их непригодными для систем отопления, тем самым крайне сужается сегмент их потребления.

Теперь, разобравшись с показателями кислородопроницаемости наиболее популярных полимерных трубопроводов систем отопления и водоснабжения, обратимся к негативным последствиям для замкнутых систем отопления, которые порождает высокая диффузия кислорода.

Влияние диффузии кислорода в полимерных трубах на замкнутую высокотемпературную систему (радиаторное отопление) хорошо известно. Проникающий через стенки трубы кислород насыщает разогретый до высокой температуры теплоноситель пузырьками кислорода, порождая кавитационные процессы в насосах, вентилях, во всех других металлических элементах трубопроводной системы.

Процессы кавитации несколько усиливаются образованием слабых кислот в теплоносителе в результате повышения концентрации того же кислорода.

Высокая кислородопроницаемость полимерных труб может привести к разрушению металлических узлов в довольно короткие сроки: 3-5 лет.

Благодаря достижениям производителей полимеров современные полимерные трубы обрели высокую долговечность (50-100 лет), но применение полимерных труб с высокой диффузией кислорода в высокотемпературных системах отопления сокращает срок службы трубопроводной системы в целом в несколько раз.

Трубы с высокой диффузией кислорода, применение которых недопустимо в высокотемпературных замкнутых системах отопления:

¦ PEX (однослойные трубы из сшитого полиэтилена).

¦ PPR (однослойные трубы из полипропилена).

¦ PPR-FG-PPR (полипропиленовые трубы армированные стекловолокном).

studwood.ru

Особенности труб, армированных по центру | АкваТурбоПласт

Главная » Статьи » Особенности труб, армированных по центру

20.09.2012

При монтаже труб, армированных по центру, используются обычные типовые фитинги. Но учитывая то, что труба, армированная по центру, не зачищается, проходное сечение будет меньше на двойную толщину зачищаемого слоя. Это может быть принципиальным для труб, имеющих малый диаметр (DN 20,25,32). Проектировщикам и потребителям можно рекомендовать использовать трубы, армированные по центру, номиналом PN20 (SDR=6), применяя их по соответствующей серии S=2,5, оставив для этих труб обычные гидравлические характеристики труб PN25.Тепловое линейное расширение

Принципиальных различий между традиционно армированными трубами и армированными по центру нет. Труба, армированная перфорированной фольгой из алюминия или тонким листовым металлом для изготовления которого используются вальцы трехвалковые (читать) . В зависимости от типа перфорации, толщины фольги и параметров DN и SDR, имеют разные значения коэффициента линейного расширения, колеблющиеся от 0,03 до 0,05 мм/мК.

Кислородная проницаемость труб, армированных по центру

Избежать различных дефектов при монтаже труб, армированных по центру, следует использовать трубы, где края фольги накладываются не внахлест, а оставляя полоску трубы свободной от алюминия (рис. 7) При расчете кислородной проницаемости к просчитанной площади перфорации добавляется площадь полоски. Ширина ее (при допустимой кислородной проницаемости 0,1 г/м3cут) может быть для DN20 — 1,5 мм, для DN25 — 1,8 мм.

Кислородная проницаемость и диаметр трубы

Показатель кислородной проницаемости полипропиленовых труб равен 2 г/м3cут. Можно рассмотреть, используя понятие SDR, зависимость этого показателя от диаметра трубы. Если считать, что отрезок времени мал, длина трубы мала, растворение кислорода в воде от трубы к центру значительно выше диффузии через стенку, растворенного в воде кислорода нет. Тогда Q=D٠S٠dc/dR= D٠3.14٠L ٠∆c ٠ln (SDR/(SDR-2), где:

Q — поток растворяемого кислорода,

D — кислородная проницаемость,

Dс — величина прироста концентрации кислорода,

L —длина данного участка трубы,

S — площадь данной поверхности трубы.

Отнеся диффузионный поток кислорода через стенку к объему воды, в котором кислород растворится, получим:

V=3.14/4 ٠ (DN-2٠ DN/SDR)2 ٠L= 3.14/4 ٠DN2 ٠(1–2/SDR)2 ٠L

Q/V=4٠D٠∆с/DN2 ٠ln (SDR/(SDR-2)/ (1–2/SDR)2

Преобразовав полученное уравнение и подставив SDR=6, получаем зависимость растворимости кислорода, отнесенную к объему неармированных труб PN20 в зависимости от внешнего диаметра трубы DN: Q/V=3.6٠D٠∆с/DN2

Мы видим, что концентрация кислорода в воде обратно пропорциональна диаметру труб, что подтверждает ошибочность мнения о необязательном армировании труб небольших диаметров. Именно трубы малых диаметров стоят, например, перед панельными стальными радиаторами с толщиной стенок 1,2 мм. Армируя алюминием и покрывая андифиффузным слоем трубы не только большого диаметра, но и малого, можно гораздо увеличить срок службы отопительных систем.

Рассмотрим такой пример. Система отопления смонтирована из полипропиленовых труб (армированных стекловолокном или неармированных), котла с алюминиево-медным теплообменником и t нагрева 80 С°, стальных панельных радиаторов. При емкости труб, равной 50л, за сутки через трубы разного размера с SDR=6 в теплоноситель пройдет 0,1 г кислорода. За год это составит 37 г кислорода и около 250 г ржавчины, образованной в стальных радиаторах. Весьма вероятно, что система отопления потечет, прослужив год или два. Как видим, дан объемный ответ на вопрос «Сколько полипропиленовая труба пропускает кислорода?»

Монтаж пластиковых труб, армированных по центру



www.akvatruboplast.ru

Трубы полипропиленовые для отопления коттеджа

Трубы полипропиленовые для отопления коттеджа

Трубы полипропиленовые для отопления занимают 23% российского рынка, что является высоким показателем, так как 40% до сих пор принадлежит металлическим коммуникациям. Материал PPR популярен в России, но, постепенно вытесняется на европейском рынке металлопластиковыми конструкциями. Для них изобретен метод диффузионной сварки фитингами PE-RТ. Для систем обогрева подходят некоторые полипропиленовые модели, например, однослойные имеют недостатки, не совместимые с отоплением: • слишком большой коэффициент расширения – 2х104 • необходимы температурные компенсаторы

• диффузия кислорода не позволяет применять их в системах обогрева

Типы полипропиленовых труб

Полипропиленовые трубы для отопления трехслойные (стабилизированные Staby) изготавливаются в три этапа на доработанных линиях. Температурное расширение снижено незначительно (0,5х104), как кислородопроницаемость (3,6 мг/м3 ежесуточно). Вследствие плохой адгезии материал расслаивается со временем, фитинг отваливается. Армированный средний слой изготавливается из самоклеящейся фольги (алюминий). Поэтому, область применения этого материала ограничена.

Трубы полипропиленовые для отопления PPR-FG-PPR (армированный стекловолокном пропилен) не нуждаются в температурных компенсаторах. Диффузия кислорода достаточно велика, поэтому, используются они в контурах обогрева выборочно, как предыдущие модификации. Недостаток – зачистка двух слоев (снаружи, внутри), удаление стекловолокна. Система соединения использует фитинг, коэффициент расширения материала по-прежнему, высок 0,4х104. Россия является холодной страной, 70% затрат энергии расходуется на отопление. Использование энергосберегающих систем лишает трубы полипропиленовые для отопления основного преимущества, которое высоко ценится у традиционного обогрева – низкой теплопроводности. Потери тепла здесь вдвое выше, чем у металлопластиковой конструкции, продажа которой имеет одинаковый с полипропиленом рейтинг.

Преимущества полипропиленовых труб в системах отопления.

Трубы полипропиленовые для отопления соединяются пайкой, что позволяет производить монтаж внутри стен, перегородок без опасения. Цанговые соединения, металлопластиковый фитинг такой надежностью не обладают. Концы не требуют обработки (подготовки) перед нагреванием паяльником. Цена материала низкая, аксессуары стоят дешево, купить их в Москве можно в любом магазине.

Полипропилен для снабжения водой

Полипропиленовые трубы для водоснабжения маркируются PN 10 и PN 20 (холодное, горячее снабжение, соответственно). Первая модификация предназначена для давления 1 МПа, вторая 2 МПа при +75˚С. Стекловолокно в качестве арматуры увеличивает характеристики материала – модификация PN 25 держит давление 1 МПа при +95˚С и вдвое больше при +20˚С. Толщина стенки может достигать 1,5 см.

Универсальные модели Firat изготавливаются из качественного сырья производства Финляндии, Голландии, Германии. Жидкость внутри них не изменяет вкус и характеристики, наружный дизайн позволяет обходиться без дополнительной отделки. Материал легкий, что облегчает транспортировку и снижает расходы. Высокая изоляция шума воды и невозможность отложения осадков внутри путепровода делают материал востребованным на рынке.

Полипропиленовые трубы для водоснабжения Pro Aqua имеют ресурс 50 лет для холодного водопровода. Скорость монтажа выше в 5 раз по сравнению с нержавейкой, уровень шума втрое ниже. Пластиковый фитинг не может протечь, сохраняет герметичность, коррозионную и химическую стойкость. Вредные выделения отсутствуют. Москва и другие города имеют широкий ассортимент этой продукции в магазинах.

Продукция компании Pilsa используется в регионах страны без ограничений. Маркировка материала стандартная, химическая структура препятствует возникновению и накоплению запахов, вкусов, осадков. Система не может разморозиться, так как вода при расширении не разрушает эластичную оболочку. Специальные фитинги позволяют комбинировать системы с металлопластиком, нержавеющими кольцами, шлангами. Запорная арматура легко интегрируется в водопроводы из этого материала.

Об авторе: Права на данную статью принадлежат компании САНТЕХПЛАСТ, копирование данной статьи разрешается только полностью, без внесения изменений и правок, с обязательным указанием ссылки на сайт http://mdm-plast.ru

mdm-plast.ru

Сравнение системы aquatherm green pipe (fusiotherm) c другими системами из материала PPR

  • aquatherm fusiotherm — Германия
  • Другие системы — многие страны
  • В результате: Система aquatherm fusiotherm — это гарант качества и наличие страхового полиса в 20 000 000 Евро, гарантия 10 лет и более 80 сертификатов качества по всему миру.
  • aquatherm fusiotherm — d16-d630mm
  • Другие системы — d16-d125mm
  • В результате: Единственный завод, чьи мощности и колоссальный опыт позволяют производить трубы больших диаметров.
  • aquatherm fusiotherm — специально разработанное сырье fusiolen для применения в областях водоснабжения и отопления с улучшенными свойствами к температурному режиму.
  • Другие системы — стороннее, закупаемое сырье Borealis с возможным добавлением вторичного сырья и до15% добавленного полиэтилена.

Как доказательство, приводим пример, что многие производители не скрывают использования полиэтилена в качестве добавки к основному сырью. Данная информация лежит в свободном доступе в каталогах по продукции производителей полипропиленовых систем.

Для примера, ниже приведена вырезка из турецкого каталога:

Polypropylene Random Copolymer («Рандом сополимер» PPRC Тип 3) — по составу монолитные трубы TEBO technics — это полипропилен и 3% полиэтилена. Последний материал фигурирует на молекулярном уровне — он включен в структуру длинных молекул полипропилена. В линейке продукции представлены также полипропиленовые трубы, армированные алюминием и стекловолокном.

Fusiolen Borealis

В результате: специальное сырье fusiolen, не имеющее аналогов в мире, влияет на:

Отсутствие зарастания, заужения внутреннего сечения трубы

 
Fusiolen Borealis

Отсутствие возможных вздутий

 
Fusiolen Borealis

Отсутствие возможных отслоений

 
Fusiolen Borealis

4. Коэффициент линейного расширения:

  • aquatherm — 0,035 мм на градус
  • Другие системы — 0,06 мм на градус (например Турецкий производитель трубопроводов TEBO).
 
aquatherm Fusiotherm Другие системы

В результате: у системы aquatherm fusiotherm показатель приближен к металлическим трубам за счет свойств сырья fusiolen и стекловолокна в виде решетки или перфорированного слоя алюминия. У других систем из полипропилена стекловолокно расположено вдоль трубы, а армировка из алюминия интегрирована в трубу на клеевой основе.

  • aquatherm fusiotherm — 0,007
  • Другие системы — 0,02
 
aquatherm Fusiotherm Другие системы

В результате: в связи с отличным коэффициентом шероховатости мы получаем более чистую воду за счет отсутствия задержки бактерий на стенках трубы и последующим их размножением.

Более низкое гидравлическое сопротивление дает возможность использовать насосыменьшей мощности, что существенно влияет на затраты по электроэнергии и на стоимость

электрооборудования.

agpipe.ru


Смотрите также