Badania wytrzymałości zmęczeniowej systemów instalacyjnych

• Autorzy: Rubnikowicz Adam , Sabiniak Henryk G.

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2019.4.2

Warianty tytułu

EN

Fatigue Strength Tests of Installation Systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Tworzywa sztuczne na stałe wpisały się w krajobraz systemów instalacji sanitarnych. Instalacje grzewcze oraz ciepłej wody użytkowej wykonane z tworzyw sztucznych ze względu na swoje liczne zalety już od dawna stały się alternatywą dla tradycyjnych materiałów takich jak: stal i miedź. Jednak termiczne wydłużenia liniowe instalacji wykonane z tworzyw sztucznych są dużo większe niż w przypadku stali lub miedzi. Dlatego producenci wprowadzili na rynek systemy rur wielowarstwowych – kompozytowych. Ich współczynniki wydłużalności liniowej α wraz ze wzrostem temperatury są porównywalne z wydłużalnością rur miedzianych. Zwiększa się również ich wytrzymałość mechaniczna i trwałość. Te zalety rur wielowarstwowych nie zwalniają jednak projektantów i wykonawców instalacji od kompensacji wydłużeń liniowych, tak istotnych w długotrwałej i bezawaryjnej pracy instalacji grzewczej czy ciepłej wody użytkowej. Długości ramion kompensatorów wykonywanych z rur instalacyjnych zależą w dużej mierze od rodzaju tworzywa. Chcąc zapewnić prawidłowe działanie i trwałość instalacji należy zadbać o właściwą kompensację wydłużeń prostych odcinków rurociągów. W artykule wykazano, że dane w katalogach przyjmowane do obliczeń długości ramion kompensatorów znacząco różnią się od wyników otrzymanych z badań. Przeprowadzono analizę numeryczną pracy kompensatorów kształtowych celem określenia miejsc najbardziej obciążonych podczas pracy instalacji grzewczej. Wykonano badania zmęczeniowe w warunkach rzeczywistych w celu ustalenia dopuszczalnych naprężeń w zależności od czasu eksploatacji instalacji. Na stanowisku badawczym poddano próbom zmęczeniowym ramiona kompensatorów oraz kolana, obciążając te elementy różnymi wartościami strzałek ugięcia f. W pracy przedstawiono analizę teoretyczną oraz wyniki doświadczalnych badań zmęczeniowych ramion kompensatorów i kształtek-kolan eksploatowanych w instalacjach grzewczych oraz wnioski sformułowane na podstawie wyników badań.

EN

Plastics have become a permanent fixture in the landscape of sanitary installation systems. Heating installations and domestic hot water made of plastics have long been an alternative to traditional materials such as steel and copper due to their numerous advantages. However, thermal linear extensions of installations made of plastics are much larger than for steel or copper. That is why manufacturers have introduced on the market multilayer composite systems. Their linear extensional coefficients α together with the increase in temperature are comparable with the elongation of copper pipes. Their mechanical strength and durability are also increased. These advantages of multilayer pipes, however, do not exempt designers and contractors from compensating for linear extensions, so important in the long-term and trouble-free operation of heating installations or domestic hot water. The lengths of the arms of compensators made of installation pipes depend to a large extent on the type of plastic material. To ensure proper operation and durability of the installation, care should be taken to compensate for the elongation of straight pipeline sections. The article shows that the data in the catalogs accepted for calculating the length of compensator arms are significantly different from the results obtained from the tests. Numerical analysis of the work of shaped compensators was carried out in order to determine the places most loaded during the operation of the heating installation. Fatigue tests were carried out under real conditions to determine acceptable stresses depending on the time of operation of the installation. The test bench was subjected to fatigue tests of compensator arms and knees, loading these elements with various values o f deflection – f. The paper presents a theoretical analysis and the results of experimental fatigue tests of the arms of the compensators and fittings-knees working in heating installations, and conclusions based on them were formulated.

Słowa kluczowe

PL

tworzywo sztuczne; wytrzymałość zmęczeniowa; instalacja grzewcza; kompensator kształtowy

EN

plastics; fatigue strength; heating system; shaped compensators

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 50, nr 4
• Strony: 128--135
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Rubnikowicz Adam

• Instytut Inżynierii Środowiska i Instalacji Budowlanych, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska, Politechnika Łódzka

autor

Sabiniak Henryk G.

• Instytut Inżynierii Środowiska i Instalacji Budowlanych, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska, Politechnika Łódzka

Bibliografia

• [1] Aquatherm. 2002. "Poradnik fusiontherm. System instalacyjny PP-R".
• [2] Frącz W., Krywult B. - Projektowanie i wytwarzanie elementów z tworzyw sztucznych. 2008.
• [3] Grzywacz Maciej. 2007. "Stan naprężeń termicznych w naturalnych kompensatorach instalacji grzewczych wykonywanych z tworzyw sztucznych". Rozprawa doktorska. Politechnika Łódzka.
• [4] http://www.campusplastics.com/. "Baza własności materiałowych tworzyw sztucznych".
• [5] Instalacje Uponor. 2012. "Poradnik Techniczny".
• [6] Kamler Witold. 1976. "Ciepłownictwo". PWN Warszawa.
• [7] Katalog NIBCO. 2004. "Systemy instalacyjne PVC-C/PVC-U. Projektowanie i montaż z katalogiem". Łódź.
• [8] Katalog Projektowy-Calpex. 2012. "Proste rozwiązania dla przyłączy niskoparametrowych".
• [9] Katalog System Kan-therm. 2014. "Nowoczesne instalacje wodne i grzewcze".
• [10] Katalog Vesbo. 2014. "System PP-R w instalacjach wodnych".
• [11] Katalog Vesbo. 2015. "Systemy wielowarstwowe w instalacjach wodnych i grzewczych".
• [12] Merah N., Irfan-ul-Haq M., Khan Z. Temperature and weld-line effects on mechanical properties of CPVC. Journal of Materials Processing Technology; Nov2003, Vol. 142.
• [13] Merah N., Irfan-ul-Haq M., Khan Z.:Effects of injection molding weld on fatigue crack resistance of CPVC at different temperatures. Journal of Materials Processing Technology, 30 November 2004, Vol. 155-156.
• [14] Merah N., Khan Z., Mezghani K., Budair M. O., Younas M.: Fatiguecrackpropagaioninweld zone of CPVC pipe fittings at different temperatures. Journal of Polymer Engineering No.6, Nov./ Dec.2001.
• [15] Michalski K. - Instalacje sanitarne z tworzyw sztucznych. 1979.
• [16] Niezgodziński, Michał Edward. - Wytrzymałość materiałów. 2010.
• [17] NuevaTerrain - instrukcja techniczna. 2009. "Profesjonalny system do instalacji wodnych i grzewczych z polibutylenu (PB)".
• [18] Osiński Z. - Podstawy konstrukcji maszyn. Praca zbiorowa. Warszawa 1999.
• [19] PrandelliS.p.A. 2010. "Multyrama - opis systemu Edycja 10".
• [20] Rubnikowicz Adam. 2014. "Wytrzymałość zmęczeniowa kompensatorów kształtowych w instalacjach wykonanych z chlorowanego polichlorku winylu PVC-C". Rozprawa doktorska. Politechnika Łódzka.
• [21] Sabiniak G. Henryk, Adam Rubnikowicz. 2017. "Badania własności materiałowych rur wykonanych z jednorodnych tworzyw sztucznych stosowanych w instalacjach grzewczych". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 48 (7): 271-276.
• [22] Sabiniak G. Henryk, Adam Rubnikowicz. 2017. "Badania własności materiałowych rur wielowarstwowych wykonanych z tworzyw sztucznych stosowanych w instalacjach grzewczych". Instal Nr 7/8. (386): 22-26.
• [23] Sabiniak G. Henryk, Adam Rubnikowicz. 2015. "Praca zmęczeniowa instalacji grzewczych". Instal Nr 11. (367): 40-43.
• [24] Sabiniak G. Henryk. 2001. "Rozszerzalność liniowa rur wykonanych z chlorowanego polichlorku winylu". Instal Nr 6. (208): 54-56.
• [25] Szyda Adam. 2010. "Termiczna wydłużalność rur polipropylenowych stabilizowanych stabilizowanych warstwą aluminiową". Rozprawa doktorska. Politechnika Łódzka.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).