A hosszirányú hőtágulás és kompenzációja a KELEN (PP-RCT) és KELOX (ötrétegű) csőrendszereknél
A csövek hosszirányú hőtágulása örökzöld téma. Vannak kollégák, akik nem foglalkoznak ezzel a kérdéssel, és később a csövek, vagy rögzítéseik törnek, kiszakadnak poziciójukból, illetve más csőtípusoknál a Balaton hullámait idézik a működésük kezdeténél. Más kollégák tisztában vannak a később felmerülő problémás helyzetekkel, ezért tartanak ettől, és szívesen fogadják a csőgyártó segítségét. A KE KELIT szívesen segít, áll a tervezők, kivitelezők, beruházók rendelkezésére a tökéletes végeredmény érdekében.
Miért alakul ki a csövek hosszirányú hőtágulása?
Más a közeghőmérséklet és más a szerelési hőmérséklet. A cső a melegebb közeghőmérséklet miatt hosszirányba tágul. Különböző anyagok a hő hatására térfogat- és hossznövekedéssel reagálnak.
Csak a műanyag csöveknél szükséges a hosszirányú hőtágulást kiszámolni?
A hosszirányú hőtágulás minden csőnél előfordul, és ezt kompenzálni szükséges. A fém csöveknél nagy hőtágulási erővel kicsi a hőtágulási hossz, az ötrétegű alubetétes csöveknél (KELOX) a hőtágulási erő jóval kisebb, de a tágulási hossz nagyobb, mint az acél csöveknél. A PP-RCT (KELEN) csöveknél jelentősen kisebb hótágulási erővel számolhatunk, de nagy hőtágulási hosszon.
Példák a táblázat alapján
Beépítési hossz: l = 50 m
Szerelési hőmérséklet: tv = 20˚C
Közeghőmérséklet: tm = 60˚C
Hőmérséklet-különbség: ∆t = 40 K
Milyen területen okoz problémát a műanyag csöveknél, és hol kisebb jelentőségű a hosszirányú hőtágulás kérdése?
A gyakori irányváltoztatásnál, a falba/betonaljzatba beépítésnél, a hidegvíz vezetékeknél a kérdés egyszerűen megoldható. A melegvíz vezetékeknél, a cirkulációs vezetékeknél és hosszú, egyenes csőszakaszoknál kell elsősorban megoldást találni.
Miért ne kompenzátort használjunk?
A fémcsöveknél alkalmazott kompenzátorokat nem ajánlják a KELOX ötrétegű aluminiumbetétes csövekhez és a KELEN PP-RCT csövekhez sem. Egy NÁ20 acél cső 50 m-es szakaszon, 40°C-os hőmérséklet-különbségnél (20°C-on szerelve, 60°C közeghőmérséklet) 2,4 cm-t tágul, 25.585N hőtágulási erővel. Kis tágulási távolság, nagy erővel - a kompenzátorok tipikus terepe. Egy ötrétegű KELOX NÁ20-as cső az előző adatokat figyelembe véve már 5 cm-t tágul hosszirányba, 750 N hőtágulási erővel. Egy KELEN PP-RCT NÁ20-as cső hasonló hosszban és azonos körülményeket figyelembe véve 30 cm-t tágul hosszban, de csak 426 N hőtágulási erővel. A fém csövekhez alkalmazott, acéllemezből készült kompenzátort nem biztos, hogy a KELOX és KELEN csövünknél fellépő hőtágulási erő össze tudja nyomni. Gumikompenzátor esetén ez sikerülhet, de mind a fémlemezből készült, mind a gumikompenzátor tengelyirányban viszonylag kis hosszt képes felvenni (1-3 cm), ami műanyag csövek esetén nem elegendő.
A kompenzátorok nem alkalmasak a műanyag csőrendszerek hosszirányú hőtágulásának kiegyenlítésére
Hogyan kompenzáljuk a melegvíz csövek, cirkulációs vezetékek hosszú egyenes szakaszainak hosszirányú hőtágulását?
1. Elsősorban csőcsatorna alkalmazása javasolt d50-es méretig, 1,8 m-enként fixpont megfogással, amivel a fémcsövek mértékére szorítható vissza a hosszirányú hőtágulás.
2. d50 méret felett csőlírákat (U kompenzátorokat) építsünk a kialakított szakaszokba.
3. Egy harmadik megoldás lehet az alubetétes KELEN alkalmazása, kb.75%-kal kisebb hosszirányú hőtágulással, mint a normál KELEN csőtípus.
Milyen alapadatok szükségesek, és hogyan számítsuk ki a hosszirányú hőtágulás mértékét?
Meg kell adni a közeghőmérsékletet, amit csövünk később vezetni fog, a szerelés hőmérsékletét és a a cső hőtágulási együtthatóját, amelyet a csőgyártó ad meg. Ez az α érték KELEN csőnélnél 0,15 mm/mK, az alubetétes KELEN csőnél 0,035mm/mK, a KELOX csőnél 0,025mm/mK, egy acélcsőnél 0,012 mm/mK. A hosszirányú hőtágulást az α értéknek, a két meghatározott hőmérséklet különbségének (Δt) és a szakasz hosszának szorzata adja. Most már tudjuk, hogy milyen értéket kell kompenzáljunk.
Hogyan számítsuk ki a csőlírák (U kompenzátorok) méretét a KELEN, a KELEN alubetétes és a KELOX csövek esetében?
A terven elsőként szakaszokra kell bontani a teljes vezetéket, így a kívánt irányba vezethető a kialakuló hőtágulási erő. A szakaszokat fixpont rögzítések között alakíthatjuk ki. A csőlíra méreteinek kiszámításához szükséges az előbb már kalkulált hosszirányú hőtágulási hossz, a cső átmérője, és az adott csőre érvényes anyagállandó.
A KE KELIT mérnöki szolgáltatást is nyújt partnereinek, szívesen segítenek a csőlírák méretének meghatározásában, a helyük kijelölésében, a fix pontok bejelölésében, amennyiben a KE KELIT termékeit tervezik vagy építik be.
Adatszolgáltatásként csak a következőket kell biztosítaniuk:
- a tervezett közeghőmérséklet,
- a kalkulált szerelési hőmérséklet,
- a cső hőtágulási együtthatója (az adott gyártó saját csőtípusának pontos meghatározása)
- és egy .dwg formátumú terv, amiből kiindulhatnak.
