Badania właściwości materiałowych rur wykonanych z jednorodnych tworzyw sztucznych stosowanych w instalacjach grzewczych

• Autorzy: Sabiniak H. G. , Rubnikowicz A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2017.7.1

Warianty tytułu

EN

Study of Material Properties of Pipes Made of Homogeneous Plastic Materials Used in Heating Systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Tworzywa sztuczne skutecznie zastępują stal w instalacjach grzewczych i ciepłej wody użytkowej. Producenci tworzą coraz bardziej doskonałe systemy rur i kształtek wykonanych z polimerów lub kompozytów tworzywa z aluminium, czy włókna szklanego. Instalacje z tworzyw sztucznych mają wiele zalet. Przede wszystkim są lekkie, łatwe w montażu, mają gładką powierzchnię wewnętrzną, co znacząco obniża opory przepływu czynnika, a tym samym i straty ciśnienia oraz wykazują odporność na korozję. Wadami instalacji wykonanych z polimerów są procesy starzeniowe, brak odporności na promieniowanie UV, przepuszczalność gazów z otoczenia zewnętrznego oraz konieczność kompensacji wydłużeń liniowych wraz ze zmianą temperatury. Najbardziej istotna z punktu widzenia poprawności działania i trwałości instalacji jest właściwa kompensacja wydłużeń prostych odcinków rurociągów. Producenci systemów instalacyjnych często ograniczają się do podania właściwości materiałowych potrzebnych do obliczeń długości ramion kompensatora w postaci stałej materiałowej - K, bez podania takich danych jak: moduł Younga, dopuszczalne naprężenia rozciągające w zależności od temperatury, czy granice plastyczności. Wartości stałych K podawane w katalogach dla różnych systemów różnią się znacznie, nawet dla rur tego samego rodzaju i o takiej samej budowie. Zdarza się również, że stała materiałowa K o tej samej wartości ma zastosowanie w obliczeniach długości ramienia kompensatora dla rur wykonanych z jednorodnego polimeru, jak i rur wielowarstwowych, których bazą jest ten sam polimer. Jest to wygodne dla projektantów i monterów instalacji, ale może powodować poważne konsekwencje, obniżając trwałość lub powodować przewymiarowanie kompensatorów kształtowych. Nie należy zapominać również o tym, że wartość stałej K zmienia się pod wpływem temperatury, ponieważ jest bezpośrednio zależna od modułu Younga i naprężeń dopuszczalnych. Właściwości mechaniczne polimerów są ściśle zależne nawet od niewielkich zmian temperatury. W pracy przeprowadzono badania weryfikujące dane przyjmowane do obliczeń długości ramion kompensatorów kształtowych w różnych systemach instalacyjnych wykonanych z jednorodnego polimeru. Wykonane badania miały na celu określić wartości modułów Younga oraz wytrzymałości na rozrywanie rur wykonanych z jednorodnego polimeru w porównaniu do danych zawartych w katalogach i poradnikach dla projektantów.

EN

Plastics effectively replace steel in installations of heating and domestic hot water. Manufacturers are creating more and more perfect system of pipes and fittings made of polymers or composite plastics and aluminium, or fiberglass. Installations of plastics have many advantages, above all are light, easy to assemble, have an internal smooth surface, which significantly reduces the pressure loss, and are resistant to corrosion. The main disadvantages of the installation made from polymers are the processes of aging, lack of the resistance to the UV radiation, gas permeability from the external environment and the need of the compensation of linear elongations under the influence of changes of temperature. The most important from the point of view of the correctness of operation and durability of the installation is the correct compensation of straight sections of pipe. Manufacturers of piping systems often give the material properties required for the calculation of the length of the compensator arms in the form of solid material - K, without providing such data as: Young's modulus, tensile stress limit depending on the temperature or yield strength. Constant values K given in catalogues for the various systems differ widely, even for the tubes of the same type and with the same construction. It also happens that material constant - K of the same value is used in the estimates of the length of the arm of the compensator for pipes made of homogeneous polymer, and multilayer pipes, where the base is the same polymer. It is convenient for designers and fitters of the installation, but carry serious consequences, reducing the durability or oversizing of the shaped compensators. Do not forget also that the value of the constant K varies with temperature because it is directly dependent on the Young's modulus and the admissible stresses. The mechanical properties of the polymers are closely related even to slight temperature fluctuations. In the study, tests have been carried out to verify the data received to calculate the length of the arms of the shaped compensators in different installation systems made of homogeneous polymer. Measurements were made to determine the Young’s modulus and tensile strength values of pipes made of homogeneous polymer compared to data contained in the catalogues and guides for designers.

Słowa kluczowe

PL

tworzywa sztuczne; moduł Younga; instalacja grzewcza; kompensator kształtowy

EN

plastics; Young's modulus; heating system; shaped compensators

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 48, nr 7
• Strony: 271--276
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Sabiniak H. G.

• Instytut Inżynierii Środowiska i Instalacji Budowlanych, Politechnika Łódzka

autor

Rubnikowicz A.

• Instytut Inżynierii Środowiska i Instalacji Budowlanych, Politechnika Łódzka

Bibliografia

• [1] Aquatherm. 2002. „Poradnik fusiontherm. System instalacyjny PP-R".
• [2] Górecki Andrzej, Zbigniew Fedorczyk, Joanna Płachta, Marek Płuciennik, Andrzej Rutkiewicz, Wojciech Stefański, Janina Zimmer. 2013. „Instalacje wodociągowe, ogrzewcze i gazowe na paliwo gazowe, wykonane z rur miedzianych. Wytyczne stosowania i projektowania". Biblioteka Polskiego Centrum Promocji Miedzi.
• [3] http://www.campusplastics.com/. „Baza własności materiałowych tworzyw sztucznych".
• [4] Instalacje Uponor. 2012. „Poradnik Techniczny".
• [5] Kamler Witold. 1976. „Ciepłownictwo". PWN Warszawa.
• [6] Katalog NIBCO. 2004. „Systemy instalacyjne PVC-C/PVC-U. Projektowanie i montaż z katalogiem". Łódź.
• [7] Katalog Projektowy-Calpex. 2012. „Proste rozwiązania dla przyłączy niskoparametrowych".
• [8] Katalog System Kan-therm. 2014. „Nowoczesne instalacje wodne i grzewcze".
• [9] Katalog Vesbo. 2014. „System PP-R w instalacjach wodnych".
• [10] Katalog Vesbo. 2015. „Systemy wielowarstwowe w instalacjach wodnych i grzewczych".
• [11] Nueva Terrain-instrukcja techniczna. 2009. „Profesjonalny system do instalacji wodnych i grzewczych z polibutylenu (PB)".
• [12] PN-EN ISO 178:2011.2006. ,,Tworzywa sztuczne. Oznaczanie właściwości podczas zginania".
• [13] PN-EN ISO 527-1 i 2. 2012. „Tworzywa sztuczne. Oznaczanie właściwości mechanicznych przy statycznym rozciąganiu". Prandelli S.p.A. 2010.
• [14] „Multyrama - opis systemu Edycja 10".
• [15] Rubnikowicz Adam. 2014. ,Wytrzymałość zmęczeniowa kompensatorów kształtowych w instalacjach wykonanych z chlorowanego polichlorku winylu PVC-C". Rozprawa doktorska. Politechnika Łódzka.
• [16] Sabiniak G. Henryk, Adam Rubnikowicz. 2013. „Doświadczalne badania kompensatorów kształtowych w instalacjach grzewczych wykonanych z chlorowanego polichlorku winylu". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja. 44 (7): 274-276.
• [17] Sabiniak G. Henryk, Adam Rubnikowicz. 2013. „Naprężenia w elementach kompensatorów kształtowych w instalacjach wykonanych z chlorowanego polichlorku winylu". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja. 44 (6): 229- 231.
• [18] Sabiniak G. Henryk, Adam Rubnikowicz. 2014. „Metody modelowania kompensatorów kształtowych w instalacjach z tworzyw sztucznych". Instal Nr 6. (352): 50- 53.
• [19] Sabiniak G. Henryk, Adam Rubnikowicz. 2015. „Praca zmęczeniowa instalacji grzewczych". Instal Nr 11. (367): 40-43.
• [20] Sabiniak G. Henryk, Adam Szyda. 2011. „Badania termicznej wydłużalności rur polipropylenowych stabilizowanych warstwą aluminiową". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja. 42 (6): 253-256.
• [21] Sabiniak G. Henryk, Adam Szyda. 2011. „Teoretyczne modelowanie termicznej wydłużalności rur polipropylenowych stabilizowanych warstwą aluminiowa". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 42 (4): 144-147.
• [22] Sabiniak G. Henryk. 2001. „Rozszerzalność liniowa rur wykonanych z chlorowanego polichlorku winylu". Instal Nr 6. (208): 54-56.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).