Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Tests on shaped compensators used in heating systems made of chlorinated polyvinyl chloride – CPVC

Rubnikowicz Adam, Sabiniak Henryk G.

Instal

|

2020

|

nr 7

19--23

EN

The use of plastic materials has become a standard in sanitary systems design. Due to numerous advantages of polymers, heating and hot water systems made of them have become an alternative to the ones made of traditional materials such as steel or copper. The values of forces working on particular elements of compensators as well as their displacement result from linear thermal elongation of segments of the system mounted in fixed supports. The article presents theoretical considerations on the subject of linear elongations and stress in shaped compensators that occur during exploitation of heating systems made of chlorinated polyvinyl chloride – CPVC. In order to verify the results of the theoretical considerations, both the analytical and the numerical ones, a series of fatigue and destruction experiments were performed in the next stage of the research.

PL

Zastosowanie tworzyw sztucznych stało się standardem w projektowaniu instalacji sanitarnych. Systemy instalacji ogrzewczych oraz ciepłej wody użytkowej wykonane z polimerów ze względu na swoje liczne zalety już od dawna stały się alternatywą dla instalacji wykonywanych z tradycyjnych materiałów takich jak: stal i miedź. Wielkości sił działających na poszczególne elementy kompensatorów, jak i ich przemieszczenia wynikają z liniowej wydłużalności termicznej odcinków instalacji zamocowanych w podporach stałych. W artykule przedstawiono rozważania teoretyczne nad wydłużeniami liniowymi i naprężeniami w kompensatorach kształtowych, występującymi podczas eksploatacji instalacji grzewczych, wykonanych z chlorowanego polichlorku winylu – CPVC. W celu zweryfikowania wyników otrzymanych z tych rozważań teoretycznych: analitycznych i numerycznych [20, 24], w kolejnym etapie badań kompensatorów przeprowadzono serię badań doświadczalnych zmęczeniowych i niszczących.

2

Badania wytrzymałości zmęczeniowej systemów instalacyjnych

Rubnikowicz Adam, Sabiniak Henryk G.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2019

|

T. 50, nr 4

128--135

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.

3

Badania własności materiałowych rur wielowarstwowych wykonanych z tworzyw sztucznych stosowanych w instalacjach grzewczych

Sabiniak H. G., Rubinkowicz A.

Instal

|

2017

|

nr 7/8

22--26

PL

Systemy instalacji grzewczych wykonanych z tworzyw sztucznych ze względu na swoje liczne zalety już od dawna stały się alternatywą dla instalacji wykonywanych z tradycyjnych materiałów, takich jak: stal i miedź. Producenci systemów instalacyjnych do ogrzewania i ciepłej wody na przestrzeni lat udoskonalają produkowane wyroby dążąc do stworzenia rur, których właściwości mechaniczne będą zbliżone do systemów metalowych. Obecnie najczęściej stosowane w instalacjach sanitarnych, wykonanych z tworzyw sztucznych są systemy rur wielowarstwowych, które zastępują dotychczas stosowane z jednorodnych polimerów. Rury wielowarstwowe zbudowane są z warstw polimeru zewnętrznej i wewnętrznej oraz warstwy wzmacniającej, najczęściej folii aluminiowej lub włókna szklanego znajdującej się pomiędzy nimi. Obecność dodatkowej warstwy o zupełnie innych, właściwościach mechanicznych zmienia cechy materiałowe całego systemu rur, którego bazą jest ten sam jednorodny polimer. Dane materiałowe stosowane w obliczeniach długości ramion kompensatorów kształtowych, zawarte w katalogach i poradnikach producentów, często podawane są dla tworzywa, które jest podstawą danego systemu bez uwzględniania jakże istotnej warstwy wzmacniającej. Rury wielowarstwowe posiadają znacznie mniejszy współczynnik wydłużenia liniowego - α, w porównaniu do rur wykonanych z jednorodnego tworzywa. Znacząco różnią się również i inne właściwości mechaniczne takie, jak moduł Younga, czy granica plastyczności. Ponadto warstwy aluminium są barierą dla tlenu przenikającego przez ścianki rur do zładu. Mimo, że rury wielowarstwowe wykazują mniejsze wydłużenia liniowe pod wpływem zmian temperatury, nie zwalnia to projektantów i wykonawców instalacji ze stosowania kompensacji wydłużeń liniowych mając na uwadze długotrwałą i bezawaryjną ich pracę. Producenci systemów wielowarstwowych, podobnie jak w przypadku rur jednorodnych, dane materiałowe zawierają w stałej - K, dla całego zakresu temperaturowego. Zdarza się również, że stała materiałowa K o tej samej wartości jest zalecana w obliczeniach długości ramion kompensatorów rur wykonanych z jednorodnego polimeru, jak i wielowarstwowych, których bazą jest ten sam polimer. Przeprowadzono badania weryfikujące dane przyjmowane do obliczeń długości ramion kompensatorów kształtowych w wielowarstwowych systemach instalacyjnych. Wykonane badania miały na celu określić wartości modułów Younga oraz wytrzymałość na rozrywanie rur wielowarstwowych w porównaniu do danych zawartych w katalogach i poradnikach dla projektantów.

EN

Heating systems made of plastics due to its numerous advantages have long become an alternative for the installation made from traditional materials such as steel and copper. Manufacturers of heating and domestic hot water installation systems over the years have improve produced products to create tubes, whose mechanical properties are similar to systems made of metal. Currently the most commonly used are sanitary plastic multilayer systems, which replace previously used pipes made of homogeneous polymer. Multilayer pipes are made of layers of polymer outer and inner and reinforcing layer in the form of aluminum tape or fiberglass. The presence of an additional layer of completely different mechanical properties, change the material properties of the entire pipe system compared to an installation that is based on the same homogeneous polymer. Material properties used in the calculation of the length of the shaped compensator arms, included in the catalogues and manuals often are given for plastic, which is the base of the system without taking into account the reinforcement layer. Multilayer pipes have a much lower coefficient of linear elongation - α, compared to pipes made of homogeneous material. Other mechanical properties such as Young's modulus or yield strength are also significantly different. In addition, the aluminum layer become a barrier to oxygen transmitted by the walls of the pipe to the heating medium. Despite the fact that the multilayer pipes show a smaller linear elongations under the influence of temperature changes in the installation, this does not relieve designers and installers with the use of linear extension compensation for long-term and trouble-free operation of the heating system. The producers of multilayer systems, as in the case of homogeneous pipes, material data include in solid - K for the entire temperature range. It also happens that material constant (K) of the same value is used in the calculation of the length of the compensators arms for pipes made of homogeneous polymer, and multilayer tube, which base is the same polymer. Data verification tests have been carried out for the calculation of the length of the shaped compensator arms in multilayer systems. Measurements were made to determine the Young's modulus and tensile strength values of multilayer pipes compared to data contained in the catalogues and manuals for designers.

4

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

Sabiniak H. G., Rubnikowicz A.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2017

|

T. 48, nr 7

271--276

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.

5

Metody modelowania pracy kompensatorów kształtowych w instalacjach z tworzyw sztucznych

Sabiniak H. G., Rubnikowicz A.

Instal

|

2014

|

nr 6

50--53

PL

W pracy zamieszczono rozważania teoretyczne dotyczące stosowanych modeli obliczeniowych długości ramion kompensatorów kształtowych w instalacjach z tworzyw sztucznych. Porównanie modeli obliczeniowych odniesiono do badań zmęczeniowych przeprowadzonych na stanowisku doświadczalnym. Na podstawie obliczeń oraz analizy otrzymanych wyników badań zmęczeniowych wskazane zostały możliwości skrócenia długości ramion kompensatorów kształtowych wykonywanych z chlorowanego polichlorku winylu PVC-C, mając na uwadze wymaganą 50-letnią niezawodność i trwałość podczas ich pracy w instalacjach.

EN

The paper includes theoretical considerations on applied computational models of arms-length of shaped compensators made of plastics materials. The comparison of computational models referred to fatigue tests performed on the test stand. On the basis of the calculation and analysis of the received results of fatigue tests the possibilities of reducing the length of the arms of the shaped compensators in instalations made of chlorinated polyvinyl chloride PVC-C have been indicated, taking into consideration the required 50 years reliability and durability during their work in instalations.