Трубы для отопления из полипропилена: VALTEC | Полипропиленовые трубы

Пластиковые трубы для отопления: какие бывают и как используются

Содержание статьи:
Пластиковые трубы для отопления: металлопластик
Системы отопления из полипропиленовых труб

Многие наши соотечественники знакомы с современными трубопроводами не понаслышке. Но мало кто знает, что они имеют разное предназначение – отдельно существуют трубы для холодного водоснабжения, отдельно для горячего и отдельно производятся пластиковые трубы для отопления. О последних мы и поговорим в данной статье, в которой вместе с сайтом stroisovety.org рассмотрим их разновидности и особенности эксплуатации.

Существует две принципиально разные пластиковые трубопроводные системы, которые можно использовать для монтажа отопления – это металлопластиковые и полипропиленовые трубы. Какие трубы лучше для отопления? А вот с этим мы и будем разбираться дальше.

Как выбрать трубы для систем отопления

Пластиковые трубы для отопления: металлопластик

Чтобы понять, насколько хороши трубы из металлопластика для отопительных систем, необходимо разобраться не только с их особенностями, но и принципами монтажа. Начнем с особенностей – их немного. В принципе, как и все пластиковые трубы для отопления, они имеют композитное строение – пластик внутри, пластик снаружи и в середине алюминиевая прослойка, позволяющая трубам выдерживать высокие температуры и большое давление. В этом отношении пластик практически ничем не отличается от полипропилена.

Основное отличие металлопластика для отопления заключается в принципе соединения этих труб – резьбовые или обжимные фитинги, уплотняемые посредством резинок, далеко не лучшее решение для отопительных систем. Все дело в самой резине и высоких температурах, которые, как правило, негативно сказываются на состоянии уплотнительных прокладок – при нагревании резина со временем пересыхает и трескается. Кроме того, постоянные циклы смены температур довершают свое грязное дело, и уже в течение 2-3 лет такие соединения дают течь.

Итак, делаем соответствующие выводы на счет, какие трубы для отопления выбрать. Металлопластиковые системы трубопроводов, в принципе, пригодны для отопления, но с единственным исключением – они противопоказаны для скрытого монтажа. Для поддержания их в нормальном состоянии с периодичностью в несколько лет необходимо поджимать фитинги и при необходимости менять уплотнительные прокладки.

Трубы из металлопластика для отопления фото

Системы отопления из полипропиленовых труб

На сегодняшний день трубы из полипропилена для отопления используют широко, и на то есть масса причин:

1. Во-первых, это доступная стоимость. По сравнению с медью их можно назвать дешевыми.
2. Во-вторых, это отсутствие ненадежных соединений. Все стыки отдельных частей полипропиленового трубопровода соединяются методом горячей пайки, что полностью исключает или сводит к минимуму использование разъемных соединений, для герметизации которых применяется резина или паронит. Такое соединение можно прировнять к сварному шву – его качество полностью зависит от умений мастера.
3. В-третьих, это гарантия завода производителя, которая достигает 40 лет.

Именно эти факторы и обуславливают широкое применение полипропиленовых труб в системах отопления, для которых они предназначены самым лучшим образом.

Трубы из полипропилена для отопления фото

На сегодняшний день существует несколько разновидностей полипропиленовой трубы:

• это PN16 и PN25, которые в системах отопления не применяются в связи с их неспособностью выдерживать на протяжении долгого времени высокие температуры, а также наличия у них большого коэффициента температурного расширения;
• и так называемая композитная труба, которая успешно показала себя в работе при больших давлениях и высоких температурах.

Какие трубы для отопления выбрать

Что такое композитная труба? В принципе, это та же самая металлопластиковая труба, только для ее изготовления применяют полипропилен – по-другому ее еще называют стабилизированной трубой.

Почему стабилизированной? Все просто, в отличие от полипропиленовой трубы, в которой отсутствует металл, она ведет себя стабильно при высоком давлении и высокой температуре – материал практически лишен коэффициента температурной деформации и отлично выносит высокое давление.

Композитная труба для отопления фото

В зависимости от используемого для стабилизации материала и типа ее выполнения, полипропиленовые трубы для отопления могут быть трех видов – с наружной стабилизирующей прослойкой (металл посажен близко к наружному диаметру трубы) и с глубокой стабилизацией, которая может осуществляться либо за счет прослойки металла, либо посредством стекловолокна. Если разбираться в разнице между ними, то здесь можно выделить несколько основополагающих факторов:

1. Во-первых, полипропиленовая труба со стабилизацией по наружному диаметру в процессе работы нуждается в зачистке – при помощи специального ручного станка металл необходимо удалять, так как в процессе спайки он участия не принимает и является своеобразным элементом ненадежности. Ярким представителем такой трубопроводной системы является компания «Экопласт», технология которой имеет некоторые недостатки. К примеру, эта труба со временем расслаивается и вздувается, что приводит к ее порывам.
2. Во-вторых, этих недостатков полностью лишены полипропиленовые трубы для систем отопления, имеющие стабилизирующую прослойку, установленную ближе к внутреннему диаметру трубы. Зачищать перед спайкой ее не нужно, в процессе эксплуатации она не расслаивается, не вздувается и, кроме того, такая труба обладает гораздо меньшим коэффициентом температурного расширения. Ярким представителем такой продукции является труба фирмы ASG.

Система отопления из полипропиленовых труб фото

Необходимо уделить внимание и используемому для стабилизации материалу – как правило, это либо алюминий, либо стекловолокно. И тот и другой материал с возложенными обязанностями справляется на все 100%. Существенная разница между этими трубами наблюдается в их стоимости, на которую оказывает влияние дороговизна цветных металлов.

Ну и в заключение темы нужно осветить один немаловажный аспект, касающийся практического применения пластика в отопительных системах. В качестве недостатков этих труб можно выделить достаточно большой коэффициент теплопотерь, а также хотя и низкую, но все же присутствующую температурную деформацию, которая может натворить много бед при скрытом монтаже. Как правило, пластиковые трубы для отопления помещаются в мерилоновый чехол, который при скрытом монтаже не только гасит температурное расширение этих труб, но и является хорошим изоляционным материалом, позволяющим снизить потери тепла при его транспортировке к отопительным приборам.

Автор статьи Александр Куликов

Полипропиленовые трубы для горячей воды.

19.02.2021

Полипропиленовые трубы для горячей воды.

Металлические трубы постепенно вытесняются из обихода более современными в том числе трубами из полипропилена(PPR). Трубы из этого материала отличаются своим красивым видом, долговечностью, простотой в эксплуатации, несложным монтажом, и уже успели обрести большую популярность среди отечественных потребителей.

В отличии от металлических, полипропиленовые трубы не гниют, в них не скапливается грязь, налёт, бактерии, они морозоустойчивы. В специальном уходе полипропилен не нуждается. К тому же, нет никаких проблем, чтобы к полипропиленовой трубе подсоединить необходимое оборудование (фильтра,насосы и т.д.) , это делается при помощи специальных фитингов и сварочного аппарата.

Трубами PPR можно провести не только холодную, но так же горячую воду, и даже отопление. Однако не вся труба из полипропилена подходит для горячей воды. 

Полипропиленовые трубы, отличие холодной и горячей

Для того, чтобы не ошибиться в выборе, нужно знать, какую температуру выдерживает полипропиленовая труба.

Полипропилен пластичный материал, и при нагревании имеет свойство размягчаться, приобретать гибкость. То есть, если трубу, предназначенную для холодной воды наполнить горячей, то она может провиснуть и деформироваться. Поэтому на каждой трубе стоит маркировка, она обозначается буквами PN, и означает номинальное давление, допустимое для данной трубы.

• PN 10. Стенка этой трубы тонкая, годится только для холодной воды температурой не выше 20°С градусов. Давление держит небольшое, не больше 1 МПа. 
• PN 16. Эта труба  может быть использована для воды не более 60°С градусов, при этом давление в ней может составлять 1,6 МПа.  
• PN 20. Труба с данной маркировкой годится для холодной, а так же горячей воды с температурой 80°С градусов, выдерживает 2 МПа давления.  
• PN 25. Это оборудование, пригодное для водоснабжения с высокой температурой воды (+95°С) , и высоким давлением ( 2,5 атмосферы). Дополнительно имеет армировку. Чаще всего применяется для систем отопления. 

Некоторые производители наносят на свои трубы синие либо красные полосы, по всей длине изделия. Это делается для удобства покупателей. Так, синие полосы обозначают что труба предназначена для холодной воды, а красные-для горячей.  

Из списка с маркировками понятно, какую трубу можно устанавливать на горячую воду, а какую не следует. Но и для горячей воды существует несколько типов труб из полипропилена. 

Типы полипропиленовых труб для горячей воды 

• PN20. Это толстостенная труба, её можно использовать для горячей воды не более 80°С. Есть вероятность использования этого типа трубы в индивидуальном отоплении, так как в нём нет большого давления и огненных температур.

• PN25. Дополнительная армировка не даёт полипропилену растягиваться под воздействием горячей воды, а скачки давления принимает спокойно, поэтому отлично подходит для систем центрального отопления. Чаще встречается труба, армированная алюминиевой фольгой, либо стекловолокном. 

Алюминиевая фольга может проходить как сверху трубы, так и посередине. Тип трубы с алюминием сверху про перед монтажом желательно снять специальным зачистным устройством. Это делается для того, чтобы легче было спаивать полипропиленовые части между собой.Тот алюминий что проходит в середине трубы, зачищать необязательно, он гораздо тоньше первого типа и подлежит плавлению. Труба со слоем стекловолокна ничем не хуже той, что с алюминием, и в предварительной обработке зачистным оборудованием не нуждается.

В продаже можно увидеть, что трубы бывают разного цвета, это не так важно, и цвет никак не влияет на качество.

Купить полипропиленовые трубы по низким ценам в Батайске и Ростове-на-Дону можно в нашем магазине ЛТФ. Большой ассортимент, выгодные предложения и быстрая доставка. Звоните по телефону указанному на сайте.

Диаметры полипропиленовых труб для отопления: таблица и расчет

В современных строительных технологиях всё реже наблюдаем применение для монтажа магистралей труб из ставших привычными металлов. Сегодня всё чаще переходят на использование полимерных материалов. Например, для прокладки канализации их используют из ПВХ, а для систем отопления – пропиленовые. Они гораздо качественнее, долговечнее и эффективнее, чем металлические изделия.

Пропиленовые трубы применяют в следующих областях:

1. Системы центрального отопления;
2. Холодное водоснабжение;
3. Горячее водоснабжение;
4. Котельные;
5. Водяной пол с обогревом;
6. Стояки;
7. Системы орошения в сельском хозяйстве;
8. Транспортировка сжатого кислорода и химрастворов.

Классификация труб из полипропилена

Классификация полипропиленовых труб выделяет следующие разновидности:

• армированные алюминием. Алюминий может быть в виде сплошного листа, несплошного, может быть гофрированным. Армирование может выполняться как по внешнему краю, так и по середине изделия. Соединение с алюминием существенно повышает их стабильность работы и прочность;
• армированные стекловолокном. Армирование выполняется по серединному слою;
• армированные композитом. Армирование выполняется композитом, включающим в себя пропиленовые составляющие и стекловолокно. Это помогает сделать лучше свойства этих изделий для использования в системах отопления.

Данная классификация уже сама по себе даёт представление о том, чем пропиленовые изделия лучше стальных.

Основные характеристики полипропиленовых труб

Пропиленовые изделия стали так популярны и востребованы в монтаже систем отопления в современном строительстве, благодаря совокупности своих эксплуатационных характеристик. Рассмотрим подробнее эти характеристики:

1. Отличная износостойкость изделий, благодаря их многослойной структуре;
2. Они не поддаются коррозии, что даёт возможность не тратить ресурсы на их окрашивание;
3. Высокая стойкость к гниению и разрушению;
4. Маленькая масса, что упрощает их транспортировку;
5. Отсутствие вибрации при движении жидкости в них и маленькое гидравлическое сопротивление;
6. Герметичность;
7. Защищённость от блуждающих токов;
8. Стойкость к высоким и низким температурам;
9. Устойчивость против химичского и механического разрушения;
10. Нетоксичность и экологичность;
11. Отсутствие благоприятных условий для возникновения бактерий, микроорганизмов, а также накипей и минеральных отложений;
12. Простота и удобство в монтаже и эксплуатации;
13. Доступная цена;
14. Универсальность;
15. Долговечность и гарантия не менее 50 лет службы.

Благодаря всем вышеперечисленным свойствам пропиленовыетрубы широко используются в современных строительных технологияхдля прокладки магистралей и систем подачи воды. Ввиду заявленной долговечности и гарантированного длительного срока службы, их можно проводить в виде как открытой, так и закрытой прокладки, а также прокладки по стенам.

Следует учесть, что заявленный производителями длительный срок службы этих изделий может существенно сократиться, если температура и давление жидкости не соответствуют нормам. Они могут выдерживать большое давление, но при низкой температуре. Либо наоборот – высокую температуру при низком давлении. Высокая температура при высоком давлении приведут к значительному снижению срока службы изделия.

Размеры полипропиленовых труб для отопления

Пропиленовые трубы имеют разные размеры в зависимости от тех участков, где их применяют. Основной характеристикой является диаметр.  Различают внутренний диаметр и внешний. Внешний диаметр зависит от гидродинамических расчётов участка, где планируется использование данного изделия.

Рассмотрим, какие диаметры применяются для решения различных задач в строительстве:

1. Большие диаметры свыше 200 мм применяются при строительстве больших объектов – магазинов, гостиниц, торговых центров, больниц, где планируется большое количество людей;
2. Диаметры в диапазоне от 20 до 32 мм используют для строительства небольшого здания или частногодома. Их удобно прокладывать, придавая необходимую форму;
3. Для горячего водоснабжения применяется диаметр 20 мм, а для монтажа стояков – 25 мм;
4. Для монтажа водяного пола с подогревом используют изделия, диаметр которых составляет 16-18 мм. Они легко гнутся, принимая необходимую форму укладки системы;

Ниже приведённая таблица покажет взаимозависимость различных параметров у таких изделий:

Размеры полипропиленовых труб для отопления частного дома

Рассчитать размеры полипропиленовой трубы для любого дома поможет специальная таблица. Учитывая перепады давлений и температур, используя массу различных сложных формул, вникать в которые не хочется да и нет никакой надобности, таблица даст возможность в зависимости от расхода воды за единицу времени определить какой нужен диаметр изделия для отопления данного конкретного дома.

Мы видим, чтов зависимости от расхода воды, теплового потока и скорости водыможем определить,какой диаметр подойдёт для отоплениядома.

Однако, как показала практика, для частногодома расчёты проводить не нужно – в этом случае просто рекомендуется использовать пропиленовые трубы диаметром 20 мм.Это избавляет нас от необходимости сверяться с таблицами размеров, погружаться в сложные технические формулы и даёт возможность без особых усилий определиться с тем, какой размер трубы для отопления лучше всего подойдёт для нашего дома.

Диаметр полипропиленовых труб для открытой системы отопления

Одним из наиболее частых вопросов по диаметру труб задается относительно труб из полипропилена для открытой системы отопления. Несмотря на то что вопрос не корректный из за того что в нем не существует таких переменных как мощность котла, площадь помещения и количество радиаторов отопления, то точного ответа тоже на этот вопрос не существует.

Однако однозначно нужно отметить что любая открытая система отопления относится к термосифонной системе циркуляции теплоносителя. Поэтому трубы должны быть максимального размера для того что бы обеспечивалась надежная циркуляция теплоносителя внутри самотечной системы отопления.

Для хорошей циркуляции самотеком важны в первую очередь гидро-уклоны и конечно же основной самотечный контур из труб большого сечения для наименьшего сопротивления.

Кроме того циркулирует мнение что только открытые системы с наличием расширительного бака способны на на то что бы самостоятельно – без насосов обеспечивать циркуляцию теплоноситля в системе отопления.  Это не так – раширительный бак ни как не способствует циркуляции жидкости а служит лишь только для того что бы вбирать в себя излишек жикости из системы отопления.  С этой задачей вполне прекрасно может справиться экспанзомат или в простонародье (груша).

Груша – экспанзомат, можно устанавливать в любом месте отопительной системы в отличии от расширительного бака который в обязательном порядке придется установить непосредственно над котлом, что может быть не всегда удобно.  С точки зрения практического сравнения экспанзомата и расширительного бвчка нет ни какой разницы в достижении самотечного эффекта циркуляции теплоносителя в системе. Однако использование открытой системы с расширительным баком позволяет кислороду попадать в теплоноситель и распределяться по всей системе отопления из за чего стальные трубы и чугунные радиаторы подвергаются коррозии в большей степени нежели в открытой.

Вывод: Ставьте трубы как можно толще и не бойтесь делать самотечную или термосифоннуй закрытого типа. Вода по ней потечет в лбом случае лишь бы были правильно соблюдены гидроуклоны.

      Рекомендации

в чем отличия и разница

Необходимость в проведении самостоятельного ремонта часто требует получения и навыков в новых областях знаний, с которыми приходится сталкиваться в процессе проведения работ. Одним из важнейших элементов любой квартиры являются коммуникации, среди коммуникаций отопление и водоснабжение играет незаменимую роль в современном жилье. Для монтажа системы подачи теплоносителя и воды могут быть использованы различные виды, но самыми популярными для самостоятельного монтажа являются трубы из полипропилена, ППР.

Трубы из полипропилена

Полипропиленовые трубы серого цвета предназначены для отопления и подачи жидкости под напором, соответственно, имеют более прочную армированную стенку по сравнению с другими. Покупателей ожидает разница в стоимости в зависимости от производителя и своих особенностей. В чем она состоит?

Пайка трубы из полипропилена

Для монтажа системы водоснабжения их иногда выбирают для наружной прокладки, чтобы избежать возможной линейной деформации, которая при незначительных недостатках системы имеет непривлекательный внешний вид. Серые трубы с армированием из полипропилена хорошо зарекомендовали себя у потребителей и в практическом применении. Разберем, в чем именно.

Виды и конструкция

Как правило, цветовая гамма трубы не имеет определяющего значения, в основном поставляются серые и белые, но полипропиленовые трубы могут быть еще черными и зелеными. Так производители отмечают еще особенности материала, например, зеленые – более экологичные, но конечный пользователь вряд ли сможет оценить эту разницу на практике.

Конструкция трубы

Принято считать, что в сером исполнении трубная продукция более надежная в эксплуатации. Это правда только отчасти, так как в этом цвете выпускается продукция для отопления, выдерживающая более сильные нагрузки. В основном в работе используются два типа – тип 2 с синей полосой, речь идет о блок-сополимере, и для горячей воды используется рандом-сополимер типа 3. Фитинги выпускаются только в типе 3.

Обращаем внимание, что многие потребители считают белые трубы недостаточно надежными, но это не совсем отвечает действительности, и берут для разводки тип 3. Обычно такая продукция выполнена в сером цвете – основное визуальное отличие. Субъективно можно сказать, что разводка выглядит более привлекательно. При этом белая или серая полипропиленовая труба будет зависеть от бюджета и назначения трубного контура.

Фитинг

Если речь идет об отоплении, скорее всего предложенные варианты продукции будут выполнены в сером цвете. Это уже своеобразный стандарт, необходимый для визуального отличия более надежной трубы, которого придерживаются производители.

Среди мастеров хорошо отмечаются серые полипропиленовые трубы из Чехии по соотношению цены и качества, это отличие позволяет их использовать для холодного водоснабжения без сильной нагрузки на бюджет. Часто мотивом для такого решения является единая цветовая гамма всех коммуникаций, а также отсутствие необходимости делать частые крепления к стене. Армированные трубы практически не дают горизонтального изгиба под собственным весом. Это основное отличие белых и серых полипропиленовых труб для конечного потребителя.

Трубы из полипропиллена для водоснабжения и отопления

Продукция предложена в ассортименте брендов. В продаже имеется немецкая, чешская и китайская продукция. Трубы производства Чехии наиболее подходящие по стоимости, а также имеют качество, не уступающее немецкому полипропилену при строгой опрессовке. При покупке продукции рекомендуем проверить сертификаты производителя. В случае закупки крупной партии не мешает сделать тестовую опрессовку, в этом случае проявятся положительные и отрицательные черты трубы.

Трубы для водоснабжения

Гарантировано надежный вариант для внутренних коммуникаций – это серые полипропиленовые трубы и фитинги 3 типа, которые выдерживают весь спектр рабочих нагрузок. Если вы их установили в загородный дом и случайно не включили отопление в морозы, можно совершенно не переживать, трубы без разрывов и трещин переживут замерзание. Какие еще они имеют достоинства?

Для водоснабжения

Трубы из полипропилена обеспечивают лучшие сантехнические показатели, чем металл. На стенках не образуются наросты, трубы не проводят блуждающие токи. По средним показателям позволяют транспортировать жидкости с температурой до 70 С. Этого вполне достаточно для решения большинства задач.

Для отопления – серый ППР

Многие пользователи возразят, что любые трубы из полипропилена не применимы для обвязки твердотопливных котлов. Действительно, их использование даже в сером варианте не желательно, так как рабочие температуры кратковременно могут достигать 130 С, что приведет к оплавлению материала. Какие варианты выхода? В этом случае на участке с высокими термонагрузками используется гофрированная нержавеющая сталь или металл, затем устанавливается гидрострелка с датчиком температуры, а только после этого подается в контур с прочным армированным ППР.

Рекомендуем для отопления использовать специализированную продукцию производства Чехии и Италии, имеющуюся в продаже.

Приведены ее основные особенности (см. фото):

•  армированные базальтовым волокном (WAVIN Ekoplastik), до 90 С, толщина стенки 2,8 мм;
•  армированные стекловолокном (WAVIN Ekoplastik), до 90 С, толщина стенки 3,5 мм;
•  самые прочные с внутренней металлической армировкой (Италия, Турция), до 95 С, толщина стенки 4,2-4,9 мм;
•  без армировки (Турция, Италия, Чехия) – допускается рабочая температура 70С.

Данные трубы отличаются повышенной эксплуатационной надежностью за счет внутренней армировки. В зависимости от параметров системы отопления можно выбрать одну из подходящих линеек. Для систем с твердотопливными котлами с гидрострелкой используются прочные серые трубы ППР с внутренней металлической армировкой и надежными фитингами, которые допускают значительные скачки температуры. Параметры определяют, какие виды выбрать для своего случая.

Внедрение полипропиленовых (PP-R) труб для горячей и холодной воды

Новости Редактор сайта Сайт /uploads/5cb96e23627a5.png Трубы и фитинги из полипропилена основаны на неупорядоченном сополимеризованном полипропилене в качестве основного сырья и производятся в соответствии с GB / T18742.Полипропилен можно разделить на PP-H (гомополимерный полипропилен), PP-B (блок-сополимер полипропилена) и PP-R (статистический сополимер полипропилена). Машина для производства двустенных гофрированных труб играет важную роль в производстве труб. PP-R является предпочтительным материалом для полипропиленовых труб для горячей и холодной воды из-за его долговременной устойчивости к гидростатическому давлению, длительному термостойкому кислородному старению, обработке и формованию.

Просмотры: 1408 Автор: Редактор сайта Время публикации: 2019-11-30 Происхождение: Сайт

PP-R трубы и фитинги основаны на статистическом сополимеризованном полипропилене в качестве основного сырья и производятся в соответствии с GB / T18742.Полипропилен можно разделить на PP-H (гомополимерный полипропилен), PP-B (блок-сополимер полипропилена) и PP-R (статистический сополимер полипропилена). Машина для производства двустенных гофрированных труб играет важную роль в производстве труб. PP-R является предпочтительным материалом для полипропиленовых труб для горячей и холодной воды из-за его долговременной устойчивости к гидростатическому давлению, длительному термостойкому кислородному старению, обработке и формованию.

Что такое трубка PP-R?

Труба PP-R также называется полипропиленовой трубой трех типов.Он использует неупорядоченный сополимер полипропилена для экструзии в трубу и литья под давлением в трубу. Это новый тип пластиковой трубы , разработанный и применяемый в Европе в начале 1990-х годов. PP-R появился в конце 80-х годов, используя процесс газофазной сополимеризации, чтобы сделать около 5% полиэтилена в молекулярной цепи полипропилена, случайно и однородно полимеризованного (статистическая сополимеризация), чтобы стать новым поколением материалов для трубопроводов. Обладает хорошей ударопрочностью и длительной ползучестью.

Каковы характеристики труб PP-R? Труба PP-R имеет следующие основные характеристики:

1. нетоксична и гигиенична.Молекулы сырья PP-R — это только углерод и водород. Нет вредных и токсичных элементов. Они гигиеничны и надежны. Они используются не только в трубах горячего и холодного водоснабжения, но также используются в системах чистой питьевой воды.

2. Сохранение тепла и энергосбережение. Теплопроводность трубы PP-R составляет 0,21 Вт / мК, что составляет всего 1/200 от теплопроводности стальной трубы.

3. хорошая термостойкость. Температура размягчения трубки PP-R по Вика составляет 131,5 ° C.Максимальная рабочая температура может достигать 95 ° C, что соответствует требованиям систем горячего водоснабжения и водоотведения в зданиях.

4. Длительный срок службы. Срок службы трубы PP-R может достигать более 50 лет при рабочей температуре 70 ℃ и рабочем давлении (P.N) 1.OMPa; Срок службы при нормальной температуре (20 ℃) ​​может достигать более 100 лет.

5. Простая установка и надежное подключение. PP-R обладает хорошими сварочными характеристиками.Соединение труб и фасонных частей может осуществляться термоклеем и электросваркой, что удобно в установке и надежно в стыках. Прочность соединяемых частей больше прочности самой трубы.

6. Материалы могут быть переработаны. Отходы PP-R очищаются, измельчаются и перерабатываются для производства труб. Количество вторичного сырья не превышает 10% от общего количества, что не влияет на качество продукции.

Какова основная область применения труб PP-R?

1. Системы холодного и горячего водоснабжения здания, включая системы центрального отопления;

2. Система отопления в здании, включая пол, сайдинг и лучистое отопление;

3. Система подачи чистой воды для прямого питья;

4. Центральная (централизованная) система кондиционирования;

5. Промышленные трубопроводные системы для транспортировки или разгрузки химических сред.

Пластиковые трубы и максимальная рабочая температура

Рабочая температура

— максимальная рабочая температура для пластиковых труб.

Материал пластиковой трубы	Рабочая температура
	При давлении		Без давления
	( o F)	(	() C)	( o F)	o C)
	ABS-пластик 180	82
PE — Полиэтилен	100	38	180	82
PVC — Поливинилхлорид	100	38	140	Поливинилхлорид	140	60156 Хлорид	180	82	180 90 156	82
ПБ — полибутилен	180	82	200	93
ПП — полипропилен	100	38	180 SR	82 9015 Резина	82 9015 Резина 900	150	66

Максимальная кратковременная рабочая температура

— для труб без давления.

• PVC: 95 ^o C
• PP: 100 ^o C
• PE: 95 ^o C

Температура теплового искажения

— это температура, при которой образец материала помещается в теплоноситель с изгибающей нагрузкой (18,6 кг / см ² ) приложен — достигает заданного прогиба.

• ABS: 104-106 ^o C
• PVC: 54-80 ^o C
• HDPE: 43-49 ^o C
• LDPE: — 41 ^o C
• PP: 57-64 ^o C

Температура размягчения по Вика

— это температура, при которой игольчатый пенетратор погружается в испытательный образец заданная глубина при приложении заданной вертикальной нагрузки (1 кг) .

• ABS: 102,3 ^o C
• PVC: 92 ^o C
• PE: 127,3 ^o C
• PP: 152.2 9011 9011

Каковы преимущества полипропиленовых произвольных трубопроводных систем (PP-R)?

В качестве трубного решения для механических применений полипропиленовые (PP-R) изделия POLOPLAST America обладают многими явными преимуществами по сравнению с конкурирующими вариантами трубопроводов из металла или пластика.Сколько преимуществ? Достаточно того, что мы должны разбить их на отдельные категории, чтобы держать их в порядке! Если вам интересно, что могут предложить трубы PP-R, читайте дальше, чтобы узнать, как этот передовой материал может значительно повысить эффективность вашего следующего строительного проекта.

Химическая чистота
• PP-R прочен и химически инертен и не вступает в реакцию с водой или многими растворенными в воде химическими веществами.
• PP-R устойчив к коррозии, образованию накипи и эрозии — трем основным причинам долговременных отказов трубопроводов.
• В отличие от меди и многих пластмасс, трубопроводы PP-R и их соединения не выщелачивают вредные химические вещества.

Долговечность и надежность
• PP-R служит десятилетиями в трубопроводах — часто дольше, чем здание, в котором установлены наши трубы.
• В состав Engineered PP-R добавлены термостабилизаторы, которые защищают наши трубы и фитинги от скачков температуры и сбоев в работе котла.
• PP-R можно безопасно закапывать в почву, песок или бетон без ухудшения рабочих характеристик.
• Наши системы подходят для подземных работ и бестраншейных работ.

Экологичность
• PP-R служит на весь срок службы здания (или дольше).
• PP-R не выщелачивает химикаты.
• Наши гладкие трубопроводы не увеличивают со временем энергию, необходимую для перекачивания, из-за коррозии или образования накипи.
• Герметичность или наши прочные и плавкие соединения снижают риск образования плесени и качества воздуха в помещении.
• PP-R не контролирует токсичные материалы, такие как хлор, BPA, диоксины, фталаты или летучие органические соединения.
• PP-R на 100% не содержит тяжелых металлов.
• Тепловая сварка позволяет установку без пламени и выбросов.
• Наши системы могут способствовать кредитованию зеленого строительства.
• PP-R полностью пригоден для вторичной переработки на протяжении всего жизненного цикла. Изоляционная ценность
• PP-R имеет естественную изоляцию (R-ценность 1) и шумоподавляющие свойства.

Легкие материалы
• Наша труба весит на 75–80 процентов меньше, чем аналогичные металлы.
• Установщики могут переносить больше труб с меньшим утомлением и меньшими рисками для безопасности.
Установка
• Вместо клея, припоев или прокладок PP-R использует термосплав, который превращает трубу и фитинг в единый сплошной кусок PP-R, что исключает любые пути утечки.
• PP-R предлагает несколько соединений, включая фитинги и клапаны, для простой установки.
• Соединения PP-R не трескаются и не протекают при транспортировке к месту установки.
• После непродолжительного обучения подрядчики обычно повышают производительность, что приводит к экономии времени.
• Сборка на месте ускоряет установку.
• Во время установки не образуется ни пламени, ни дыма, ни дыма.
• Системы POLOPLAST могут потребовать меньшего количества подвесных опор из-за жесткости.
• В отличие от меди и других металлов, PP-R не будет украден с вашего рабочего места в качестве металлолома.

Экономия затрат
• Одним из самых больших способов экономии средств при использовании PP-R является скорость установки.
• Стоимость материала PP-R более стабильна, чем у меди и других металлов, и не зависит от тарифов.

Соответствие нормам
• Наши трубы соответствуют требованиям большинства строительных норм.
• Продукция POLOPLAST PP-R соответствует стандартам NSF.

Рабочие характеристики
• Химическая инертность и гидрофобность позволяют сохранять рабочие характеристики без химической обработки.
• Мы предлагаем гибкую длину и соединения.
• PP-R обеспечивает высокий объемный расход.

Готовы обсудить установку труб POLOPLAST PP-R в вашем следующем строительном проекте? Свяжитесь с нами сегодня для консультации. Наша лучшая в отрасли команда поддержки клиентов всегда готова ответить на ваши вопросы.

Полипропиленовая труба может похвастаться впечатляющими усовершенствованиями по сравнению с медной или стальной трубой (химически инертна, никогда не подвергается коррозии, выдерживает экстремальные температуры и просто потрясающе выглядит)

Полипропиленовая труба: она легкая, долговечная, с ней легко работать, она имеет прохладный зеленый и синий цвет.

Как и все производители напитков, крафтовые пивоварни требуют тяжелого оборудования. В дополнение к типичным бизнес-задачам, связанным с конкуренцией, укомплектованием персоналом, регулированием, соблюдением требований и COVID-19, крафтовые пивовары также должны создать значительную внутреннюю инфраструктуру для создания и доставки своей продукции.Это означает покупку (среди прочего) котлов, кег, бойлеров, линий розлива и консервирования, конвейеров, систем охлаждения, резервуаров для хранения, резервуаров для ферментации, холодильного оборудования и систем очистки сточных вод. В этой статье мы обсудим, как пивоварни могут эффективно соединить все эти системы с идеальной инфраструктурой трубопроводов.

Трансформация трубопровода

Несмотря на то, что многие элементы пивоваренного процесса сохранялись веками, трубопроводная промышленность изменила эффективность и надежность систем, используемых для производства и транспортировки продуктов.Точно так же, как многие владельцы пивоварен производят исключительные, уникальные продукты, полипропиленовые трубопроводы революционизируют способы трубопроводов на крафтовых пивоварнях. Применения полипропилена включают в себя трубопроводы для гликоля, бытового водоснабжения, сжатого воздуха, отопления и охлаждения, а также трубопроводы для CO2. Некоторые полипропиленовые трубы, внесенные в список NSF / ANSI 51 для пищевых продуктов, могут даже использоваться для транспортировки готовой продукции. Как химически инертный материал, полипропилен не выщелачивается и не влияет на вкус или запах жидкости, которую он транспортирует.

Значительный апгрейд

Во многих применениях в крафтовой пивоварне полипропилен представляет собой значительную модернизацию металлических труб, таких как медь или сталь. Полипропилен не вступает в реакцию с водой, гликолем или другими продуктами и ингредиентами, присутствующими на пивоваренных заводах. Он никогда не накипит и не подвергнется коррозии, со временем он не станет хрупким и не сломается при воздействии экстремальных температур.

Традиционные трубопроводные материалы требуют сварки, которая может быть трудоемкой, дорогой и может выделять вредные летучие органические соединения в окружающую среду, или использовать посторонние вещества (например, клей или припой) или механические соединения (например, прокладки и резьбы) для соединения труба и фитинги.С другой стороны, полипропиленовые трубы соединяются термическим сплавлением — быстрым и надежным процессом, обеспечивающим создание бесшовных соединений. Для образования соединения материал нагревают, соединяют вместе под давлением, а затем дают остыть. Соединяемые материалы становятся одной сплошной и однородной деталью без путей утечки. Предполагаемый срок службы полипропиленовой трубы при правильной установке, эксплуатации и техническом обслуживании составляет 50+ лет.

Дополнительные преимущества

Соединение раструбом (верхнее фото) и соединение встык (вверху) — это два метода, которые используются для постоянного соединения полипропиленовых труб без сварки, клея, растворителей или припоя.

Полипропилен до 70 процентов легче стальной трубы (в зависимости от размера и толщины стенки трубы) и с соответствующими инструментами для термического наплавления может быть легко установлен на потолке, обычном для пивоваренных заводов с чанами для брожения.

Чтобы приспособиться к расширению системы по мере роста пивоваренных заводов, полипропилен предлагает выходы для сварки, которые можно добавить путем просверливания в трубу и вварки фитинга непосредственно в стенку трубы. Многие марки полипропиленовых труб устойчивы как к высоким, так и к низким температурам и безопасны для использования практически в любой части системы.Кроме того, присущее трубе значение R, равное 1 или выше (в зависимости от толщины стенки трубы), может устранить необходимость в изоляции или уменьшить количество необходимой изоляции, особенно на линиях гликоля.

Для справки, некоторые части процесса пивоварения требуют температуры до 24 ° F. Это требует от пивоваров использования гликоля в линиях, соединяющих технологические чиллеры с чанами для брожения. Их главное — найти материал, который сможет транспортировать охлажденную жидкость без использования флюсов или клея.Флюс, используемый при пайке меди, может вызвать загрязнение линии, а гликоль может ухудшить клей, который используется для соединения некоторых других материалов труб (например, ХПВХ). Благодаря этому труба из термоплавкого полипропилена идеально подходит.

Кроме того, процессу термического плавления полипропилена можно научить всего за несколько часов практически любого, кто обладает способностями к механике и понимает системы трубопроводов. Наряду с квалифицированной поддержкой и надзором это может позволить пивоваренным заводам обучать свой персонал работе с установками термоядерного синтеза или ремонту.

Наконец, поскольку многие крафтовые пивоварни и их клиенты заботятся об окружающей среде, они могут оценить тот факт, что полипропиленовая труба более чистая в производстве, чем стальная труба, а также на 100 процентов пригодна для вторичной переработки по истечении длительного срока службы.

Результаты в реальном мире

Полипропилен не вступает в реакцию с водой, гликолем или другими продуктами и ингредиентами, присутствующими на пивоваренных заводах.

Полипропиленовая труба была выбрана крафтовыми пивоварами в Северной Америке. Комментарии самих пивоваров свидетельствуют об эффективности полипропилена в пивоварении.

«Как стартап, вам нужно экономить деньги, когда это возможно, и рабочая сила — это та область, где мы могли бы это сделать», — сказал Адлер Ленц, партнер Smith & Lentz Brewing Co., Нэшвилл, где полипропиленовые трубы были выбраны для система охлаждения гликоля пивоварни. «Цена на медь составляла около 20 000 долларов, а для стартапа это большая разница. Итак, когда мы получили эту цитату, мы рассмотрели другие варианты. И тогда стало понятно, что мы должны использовать [полипропилен] и производить установку самостоятельно.Благодаря этому мы сэкономили около 12 000 долларов ».

Eventide Brewing, Атланта, выбрала полипропилен для своей системы охлаждения на основе гликоля.

«У нас не было ни одной утечки, даже небольшой утечки», — сказал Натан Коуэн, генеральный директор. «Наш следующий проект будет в 10 раз больше, чем у нас сейчас, и мы планируем использовать [полипропилен] при расширении».

Эпическая сага

Epic Brewing Co. была основана в Солт-Лейк-Сити в 2009 году. В 2012 году Epic открыла новый филиал в Денвере, а в 2019 году предприняла расширение производства в Денвере, в результате чего количество бродильных чанов в этом месте увеличилось более чем в три раза.Полипропиленовая труба использовалась на всех этапах развития пивоварни.

«Для нас это был полипропилен с тех пор, как мы установили его в Солт-Лейк-Сити», — сказал Джордан Шупбах, директор по пивоварению. «Это продукт, с которым мы знакомы и полностью им довольны, поэтому нет причин для изменений».

Компания

Major Heating & Air Conditioning, Денвер, установила 100 футов полипропиленовой трубы на расширении производственной базы Epic в Денвере. В компании работают пять технических специалистов, обученных термоядерному плавлению.

Тодд Рамер, менеджер по обслуживанию в Major, сказал, что полипропиленовая труба предлагает множество преимуществ не только пивовару, но и подрядчику, производящему установку, включая легкий вес и экономию времени на установку.

«С точки зрения подрядчика, это действительно лучше беговой стали или меди», — сказал Рамер. «Он настолько легкий, что я могу изготовить и повесить 3 дюйма. сам по себе. Но самое главное — это сэкономленное время. Это астрономически по сравнению со сваркой и пайкой. Я выбил последнее расширение на Epic за полторы недели.Если бы я сделал это сваркой стали, это заняло бы три или четыре недели ».

Рамер также отметил, что с полипропиленом легко подключиться к существующим линиям. Во время недавнего расширения, в дополнение к муфтам и стыкам, используемым для соединения труб, Рамер подсчитал, что он установил около 200 выходов для сварки.

«Гораздо проще расширить существующие [полипропиленовые] линии, чем стальные линии», — отметил он.

Другие крафтовые пивоварни выбрали полипропиленовые трубы для геотермальных систем отопления (Arbor Brewing Co., Ипсиланти, штат Мичиган) бытовых систем горячего и холодного водоснабжения (Main Street Brewing Co., Ванкувер, Британская Колумбия) или, в Founder’s Brewing Co. в Гранд-Рапидсе, штат Мичиган, инновационной системы рекуперации тепла, которая позволяет пивоварне использовать тепло генерируется для процесса пивоварения, чтобы обогревать помещения пивоварни площадью 75 000 кв. футов.

«Мы выбрали [полипропилен] из-за его уникальной способности работать с жидкостью при температуре 80–120 ° F с минимальным расширением и сжатием», — сказал Брэд Страус, менеджер по работе с клиентами компании Seaman’s Mechanical, Гранд-Рапидс, штат Мичиган, компании Founder’s system.«Процесс термоядерного синтеза также был важным фактором, поскольку он обеспечивает структурную целостность при экологически чистой стоимости».

Заключение

В конечном счете, многие крафтовые пивоварни создаются опытными новаторами, которые страстно желают создавать продукты, которые отличаются своей уникальностью и исключительно высоким качеством. Хотя они основаны любителями пива, а не экспертами по трубам, среди крафтовых пивоваров растет осознание того, что полипропиленовые трубы можно использовать разными способами на пивоваренном заводе, чтобы помочь владельцам достичь своих целей совершенства.Это просто может помочь пивоварам приготовить лучший напиток.

Рон Раецки (Ron Rajecki) — специалист по связям с общественностью и маркетингу компании Aquatherm.

(PDF) Исследование пластиковых труб как транспортеров горячей воды в бытовом и промышленном применении

JJMIE

Том 2, номер 4, декабрь. 2008

ISSN 1995-6665

Страницы 191-200

Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering

Исследование пластиковых труб как транспортеров горячей воды в

Бытовое и промышленное применение

M.Х. Згул *, С.М. Хабали

Кафедра машиностроения, Инженерно-технологический факультет Иорданского университета, Амман, 11942 Иордания

Реферат

В этой работе обсуждается удобство термотруб по сравнению с традиционными стальными и медными трубами при использовании с

для транспортировки горячей воды в бытовых и промышленных целях. Здесь сравниваются термотрубки и стальные трубы

относительно прочности, свойств материала, коррозионной стойкости, эффекта старения, энергосбережения, электрических свойств и обрабатываемости

.В этом исследовании были проведены испытания на растяжение для двух типов термотруб: сшитый полиэтилен

(Thermopex) и случайный сополимер полипропилена (PPRC). Тесты проводились компьютерными лабораториями Королевского научного общества

. В результате этих испытаний было получено множество свойств материала (E, σ

y

, σ

f

, u

r

, u

t

, B, e%, a%), которые хорошо согласуются со значениями

, указанными производителем.Результаты показывают, что оба типа термотруб (полиэтилен и полипропилен

) более удобны для обогрева, коррозионной стойкости и более просты в обработке, чем традиционные материалы

, такие как сталь и медь. Материалы термотрубок удовлетворительно ведут себя при длительном воздействии термических нагрузок

(эффект старения). Кроме того, они обладают низкой теплопроводностью и электропроводностью с более низкими температурами плавления, чем сталь

. Следовательно, они демонстрируют более высокий уровень энергосбережения и безопасности, чем стальные трубы.

© 2008 Иорданский журнал машиностроения и промышленного строительства. Все права защищены.

Ключевые слова: Термотрубки, пластмассы, транспортировка воды для отопления, термические напряжения, эффект старения, теплопроводность и электропроводность.

*

Номенклатура

σ

y

: Предел текучести, МПа

σ

f

: Напряжение разрушения, МПа

u

r

: Модуль упругости, МПа

т

: Модуль ударной вязкости, МПа

e%: Удлинение в процентах,

a%: Процент уменьшения площади

CLPE: Сшитый полиэтилен = Thermopex = Pex

PPRC: Thermopipe Polyproylene Random Copolymer

DSC Дифференциальная сканирующая калориметрия

σ

avg

: Среднее напряжение растяжения

B: Объемный модуль

u

r

: Модуль упругости

u

t

: Модуль упругости

%: Модуль упругости

Процент удлинения ion

a%: уменьшение площади в процентах

1.Введение

Разработка эффективных термотрубок с середины 80-х годов

привела к быстрому увеличению использования

этих труб во всем мире для бытового и промышленного применения.

Это требует изучения их свойств и поведения при

*

Соответствующий адрес электронной почты: [email protected].

подвергаются воздействию высоких температур и давлений, пытаясь улучшить их качество для будущих применений.

В работе

исследуются два типа термотрубок:

1.1. Трубы Thermo-

из случайного сополимера полипропилена (PPRC) доказали свою пригодность для водопровода, отопления, кондиционирования воздуха

, а также для широкого спектра промышленного и

медицинского применения. Система PPRC была улучшена за счет добавления

к полному ассортименту фитингов PPRC, которые можно приваривать из поли-

к термотрубной системе, создавая полностью водонепроницаемые системы

даже в самых суровых условиях использования [1].

1.2. Термотрубки из сшитого полиэтилена (Thermopex)

могут работать с широким спектром материалов в промышленных и бытовых применениях

, включая воду, жидкие отходы

, газ и химикаты.Кроме того, системы трубопроводов

могут быть изготовлены для электроустановок [2].

Thermo трубы производятся из высококачественного сырья

с использованием самых передовых производственных технологий

в мире. Также инженеры должны разработать системы трубопроводов

для особых нужд.

Технологичность этих труб благодаря легкости (низкая плотность

ρ = 898 кг / м, ρ = 7850 кг / м) и гибкости (1 / E,

E = 2.1-3,4, ГПа = 200ГПа) быстро и легко.

вместе с широким диапазоном фитингов, легкостью и гибкостью термотруб

позволяют легко, стабильно и быстро строить

гидротермосанитарных установок по сравнению с обычными трубами

из стали или меди. Фитинг, используемый для труб

, представляет собой латунные фитинги. Имеется установка

Аммиачных и пропиленовых тепловых трубок с терморегулирующими клапанами — испытание на тепло / вакуум и замерзание / оттаивание

Кара Л.Уокер ¹ , Джон Р. Хартенстайн ² , Калин Тарау ³ , Джон Полак ⁴ и Уильям Г. Андерсон ⁵
Advanced Cooling Technologies, Inc., Ланкастер, Пенсильвания, 17601

43-я Международная конференция по экологическим системам (ICES 2013), Вейл, Колорадо, 14-18 июля 2013 г.

Часто желательно частично или полностью отключить контурную тепловую трубку (LHP), например, для поддержания температуры электроники, подключенной к LHP на спутнике во время затмения.Стандартный способ управления LHP — это подача электроэнергии для нагрева компенсационной камеры, уменьшения перепада давления в системе и уменьшения потока LHP. Количество электроэнергии для отключения LHP во время затмения на орбите обычно разумно из-за непродолжительности пребывания в холодной среде. С другой стороны, для LHP на лунных и марсианских посадочных модулях и вездеходах потребность в электроэнергии может быть чрезмерной, поскольку лунная ночь длится 14 дней. Например, миссия якорного узла для Международной лунной сети (ILN) имеет теплый блок электроники (WEB) и батарею, которые должны поддерживаться в довольно узком температурном диапазоне с использованием связи с переменной теплопроводностью.В течение лунного дня тепло должно передаваться от WEB к радиатору с максимальной эффективностью. В ночное время передача тепла от WEB должна быть минимизирована, чтобы электроника и батареи оставались теплыми с минимальной мощностью, особенно с очень низким (100 K) радиатором. Мини-LHP имеет наивысший уровень технологической готовности, но для отключения в течение 14-дневной лунной ночи требуется электрическая энергия, что значительно снижает массу батареи: 1 ватт электроэнергии соответствует 5 кг массы батареи.Аммиачные и пропиленовые LHP с терморегулирующими клапанами (TCV) были разработаны для обеспечения пассивной переменной теплопроводности без электроэнергии. TCV направляет пар в конденсатор или в обход конденсатора и направляет пар обратно в компенсационную камеру, в зависимости от температурных условий окружающей среды. Термовакуумные испытания обоих LHP с терморегулирующими клапанами продемонстрировали способность TCV пассивно поддерживать теплый испаритель в течение примерно 24 часов работы при потребляемой мощности 0 Вт и температуре стока -60 ° C.Для лунных приложений температура понижения в течение лунной ночи может достигать -223 ° C. Аммиак может замерзнуть, что может вызвать структурное повреждение, поскольку аммиак плавится и расширяется. Было проведено испытание на замораживание / оттаивание вертикального конденсатора на аммиачной LHP с TCV, которое показало незначительное изменение размеров конденсатора после 9 циклов замораживания / оттаивания.

I. ВВЕДЕНИЕ

Лунным посадочным аппаратам и марсоходам будущего потребуется переменная тепловая связь, способная отводить тепло в течение дня и пассивно отключаться в ночное время без потребности в электроэнергии.В течение долгого лунного дня система терморегулирования должна отводить тепло от электроники и батарей, чтобы предотвратить перегрев. Системы терморегулирования предназначены для отвода тепла в самых жарких условиях эксплуатации. Если используется система с фиксированной проводимостью, большее количество отработанного тепла будет отклоняться в самых холодных условиях эксплуатации, когда необходимо сохранять энергию для поддержания температуры батарей и электроники. Следовательно, требуется переменная тепловая связь, чтобы ограничить количество тепла, которое отводится от электроники и излучается в космос в течение долгой лунной ночи.

Обычные контурные тепловые трубки (LHP)

могут обеспечивать необходимую переменную теплопроводность, необходимую для поддержания температуры WEB / батареи. В течение лунного дня LHP будет передавать тепловую нагрузку на радиатор для отвода тепла. В течение четырнадцатидневной лунной ночи температура стока упадет, что потенциально снизит температуру LHP и WEB / батареи. Без какого-либо контроля LHP продолжит работать в течение лунной ночи, охлаждая электронику и батареи до температур, выходящих за пределы их рабочего диапазона.В космическом корабле небольшой нагреватель прикреплен к компенсационной камере (CC) LHP, чтобы предотвратить снижение температуры электроники и батареи LHP ниже минимально допустимого. Нагреватель изменяет термодинамический баланс между переохлажденной жидкостью, возвращающейся из конденсатора, и тепловой энергией, передаваемой между испарителем и CC, что называется утечкой тепла. Нагреватель искусственно снижает переохлаждение, обеспечиваемое конденсатором, а LHP компенсирует это за счет повышения рабочей температуры.Такое поведение поддерживает температуру испарителя LHP. Наказанием за этот тип управления является дополнительная мощность, необходимая для работы нагревателя, которая оценивается примерно в 1 Вт для LHP от 50 до 100 Вт. Хотя это может показаться незначительным количеством энергии, по оценкам, 1 Вт мощности для эффективного отключения LHP в течение 14-дневной лунной ночи дает дополнительные 5 кг массы для батарей и солнечных панелей. Это очень большой штраф массы для некоторых систем космических аппаратов, и его следует избегать, если это вообще возможно.

II. СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Окружающая среда на Луне создает ряд проблем при проектировании и эксплуатации радиаторных панелей. Радиатор отвода тепла может иметь температуру 330K в дневное время и может опускаться до 50K ночью или в темных кратерах (Swanson and Butler, 2006). Посадка Аполлона была приурочена к лунному утру, поэтому окружающая среда была относительно благоприятной. Напротив, будущие миссии должны будут работать во всем температурном диапазоне. Типичные температуры поверхности Луны показаны на рисунке 1.Инструменты и оборудование, такие как батареи, необходимо поддерживать в пределах от -20 ° C до 40 ° C во время больших суточных колебаний температуры (Birur and Tsuyuki, 2009). Кроме того, в зависимости от миссии, тепловая система должна будет работать как на поверхности Луны после развертывания, так и во время перехода от Земли к Луне.

Рис. 1. Типичные температуры поверхности Луны (Swanson and Butler, 2006).

A. Петлевые тепловые трубки

LHP — это автономные и пассивные устройства с высокой теплопроводностью.На рисунке 2 показана схема LHP. Обратите внимание, что рисунок не в масштабе; паровые и жидкостные трубопроводы можно сделать намного длиннее. На рисунке 3 более подробно показан испаритель LHP. Тепло поступает в испаритель и испаряет рабочую жидкость на внешней поверхности фитиля. Пар собирается системой канавок и каналов. Пар стекает по паропроводу к конденсатору, где он конденсируется, поскольку тепло отводится охлаждающей пластиной (или в данном случае радиатором). Большая часть конденсатора заполнена двухфазной смесью.Небольшая секция в конце конденсатора обеспечивает небольшое переохлаждение.

Сердцем LHP является испаритель и узел CC, которые содержат первичный и вторичный фитили. CC (также известный как резервуар) в конце испарителя предназначен для работы при более низкой температуре, чем испаритель. Поскольку температура ниже, давление насыщенной жидкости в КС также ниже. Более низкое давление позволяет конденсату течь из конденсатора по линии возврата жидкости в ЦК.Затем жидкость поступает в центральный байонет, где питает первичный фитиль. Вторичный фитиль в испарителе и CC позволяет жидкости в CC подавать жидкость в дополнение к жидкости, возвращаемой через линию возврата жидкости.

Жидкость в CC и внутри первичного фитиля должна быть возвращена на внешнюю поверхность первичного фитиля, чтобы замкнуть цикл. Капиллярные силы внутри первичного фитиля выполняют это пассивно, вытягивая жидкость обратно на внешнюю поверхность.

LHP сделаны самовсасывающими благодаря тщательному контролю объемов CC и других компонентов, поэтому жидкость всегда доступна для первичного фитиля.CC и заправка жидкости устанавливаются таким образом, чтобы всегда было некоторое количество жидкости в CC, даже если все другие компоненты в LHP полностью заполнены жидкостью. Таким образом, LHP по своей природе самовсасывающий. Launay, Sartre и Bonjour (2007) представили обзор параметров, влияющих на дизайн LHP.

B. Предыдущие исследования в области торговли и исследования

1. Петлевые тепловые трубки для поверхностей планет

Все LHP, использовавшиеся до настоящего времени в космосе, работали в условиях невесомости. Лаборатория реактивного движения NASA разработала и протестировала мини-LHP для программы Mars Rover (Pauken, Birur, and Novak, 2002).Эта система была аналогична по размеру и мощности якорному узлу. В конструкции JPL mini-LHP использовались один испаритель и один конденсатор; однако были рассмотрены и другие конструкции. В системе использовался аммиачно-алюминиевый испаритель с первичным фитилем из спеченного никеля диаметром полдюйма и длиной 6 дюймов. Транспортные линии и конденсатор изготовлены из нержавеющей стали. Общий вес составлял примерно 0,3 кг. Мини-LHP имел пусковой подогреватель на испарителе. Для запуска LHP требовалось примерно 5 Вт в течение нескольких минут.Выключающий нагреватель, который непрерывно потреблял приблизительно 1 Вт, использовался для выключения LHP в ночное время.

Рис. 2. Схема петлевой тепловой трубы (не в масштабе). Например, линии возврата пара и жидкости могут быть намного длиннее.

Рисунок 3. Испаритель с контурной тепловой трубкой.

Показано тепловых испытаний JPL:

• Надежный пуск и останов
• Устойчивый перенос тепла
• Переходный процесс на изменяющуюся мощность испарителя и изменяющуюся температуру стока конденсатора

Включены механические испытания:

• Испытательное давление
• Посадочные грузы на Марс
• Случайная вибрация
• Гибкость линий транспортировки пара и жидкостей
• Утечка аммиака

В конструкции JPL использовался аммиак и позволял аммиаку замерзнуть в течение смоделированной марсианской ночи.Толстые трубопроводы для пара и жидкости из нержавеющей стали использовались, чтобы выдерживать давление расширяющегося жидкого аммиака при его оттаивании (радиатор оттаивал раньше транспортных магистралей). Квалификационные испытания показали, что система LHP может выдерживать замораживание / оттаивание аммиака в конденсаторе. Система успешно прошла 100 циклов замораживания / оттаивания. Хотя JPL mini-LHP еще не летал, он прошел все испытания, которые должны были быть проведены перед испытанием в космосе.

2. Переменные термические ссылки

Был оценен ряд технологий для регулируемого теплового звена или «теплового выключателя», включая механические тепловые выключатели, контуры с насосом, тепловые трубы с регулируемой проводимостью (VCHP) и LHP.Эта работа обсуждается в Anderson, Walker, Hartenstine, and Farmer (2010). Термовыключатель был отключен из-за плохой теплопроводности, менее одной десятой, чем у VCHP или LHP, в то время как система с насосным контуром была отключена из-за движущихся частей, большей массы и более высоких требований к мощности. И VCHP, и LHP имеют одинаковую теплопроводность во включенном и выключенном состоянии, оба летали в космосе, и оба имеют одинаковую массу. Однако эти усилия были сосредоточены на разработке LHP с использованием терморегулирующего клапана для установления переменной связи.Автономный LHP не требует разработки технологий и обычно используется для управления температурным режимом помещений: основное внимание уделяется добавлению терморегулирующего клапана (TCV).

Гончаров и др. (2001, 2005) были первыми, кто использовал LHP с клапаном регулировки давления (PRV) для точного контроля температуры (± 0,5 ° C). Пар из испарителя поступает в пассивный двухходовой клапан с регулируемым давлением; см. рис. 4. Клапан содержит герметичный сильфон, окруженный аргоном. По мере увеличения давления и последующей температуры пара на клапане в конденсатор подается больше пара, охлаждающего систему.По мере того, как давление и температура пара на клапане уменьшаются, больше пара возвращается в CC. Нагревается аргон, окружающий сильфон, для точного регулирования температуры.

Совсем недавно исследователи из Carlo Gavazzi Space, Милан, Италия (Molina et al, 2009, Franzoso et al., 2009) использовали аналогичный TCV в LHP для марсианского марсохода. LHP из алюминия / нержавеющей стали использует пропилен в качестве рабочей жидкости, чтобы избежать проблем с замерзанием. Термовыключатель LHP передает до 40 Вт через 1.Линии возврата пара и жидкости из нержавеющей стали длиной 3 м. Никелевый фитиль толщиной 0,7 мкм имеет диаметр 11 мм и длину 120 мм.

Как и в LHP, разработанном Гончаровым и др., Термовыключатель ESA LHP использует байпасный клапан для обеспечения переменной тепловой связи. Контрольную температуру можно регулировать (перед полетом), регулируя давление аргона в сильфоне. Разница здесь в том, что тепло не применяется для точного контроля температуры.

Системы отвода тепла, использующие систему однофазного контура жидкости с механической накачкой (MPSL), были разработаны JPL для марсохода Mars Science Laboratory (MSL) (Birur et al., 2008). Марсоход Curiosity содержит MPSL под названием Rover Integrated Pump Assembly (RIPA), в котором используются TCV, разработанные Pacific Design Technologies (PDT), для управления тепловым трактом в различных сценариях окружающей среды. Как и Луна, Марс может переживать долгие холодные ночи и зимы. Это создает потенциальную проблему для важных инструментов, используемых в марсоходе, температура которых не может опускаться ниже определенной уставки. RIPA забирает отходящее тепло, выделяемое радиоизотопом, который используется для питания системы, и передает его либо радиаторам для отвода тепла в жарких условиях окружающей среды, либо важным приборам, чтобы поддерживать их тепло в холодных условиях окружающей среды.Такой выбор теплового тракта достигается за счет интеграции пассивно управляемого TCV, разработанного PDT. Стендовые испытания RIPA с использованием TCV прошли успешно, и в начале 2009 года было проведено тестирование летного оборудования. MSL был запущен 26 ноября 2011 года и успешно работает на Марсе с 6 августа 2012 года.

В текущем проекте TCV, прошедший почти летную квалификацию, использовался для пассивного управления работой LHP, обеспечивая при необходимости регулируемую тепловую связь.TCV основан на дизайне, разработанном Pacific Design Technologies для JPL RIPA. TCV был выбран из-за его качества космических полетов, технологической зрелости и характеристик. Были оценены две конструкции TCV, включая конфигурации разделительного клапана и смесительного клапана. Конструкция клапана делителя была использована для демонстрационной установки LHP. TCV был интегрирован и протестирован в аммиачной LHP.

C. Терморегулирующий клапан

Схема конфигурации TCV для MSL показана на рисунке 4a.Pacific Design Technologies предлагает два разных типа TCV; смесительный клапан и разделительный клапан. Разница между конструкцией смесительного клапана и конструкцией клапана делителя заключается во внутреннем отверстии. Конструкция клапана делителя была использована для LHP, описанного в этой статье. Клапан, используемый для LHP с TCV, был аналогичен конструкции, показанной на Рисунке 4a. Клапан был сконфигурирован для срабатывания в зависимости от температуры пара, выходящего из узла испарителя и входящего в TCV через входное отверстие. По мере того как внутренний привод расширяется или сжимается в зависимости от температуры пара, клапан таков, что входной поток направляется в порт радиатора, байпасный порт радиатора или их комбинацию.

Рис. 4. Конфигурации терморегулирующего клапана. (а) Клапан PDT для Марсианской научной лаборатории имеет привод, не зависящий от давления рабочей жидкости (Birur et al., 2008). (b) Дизайн TCV, использованный Гончаровым и др. (2001, 2005) зависит от давления рабочей жидкости для перемещения клапана.

III. Контурная тепловая трубка с терморегулирующим клапаном

В случае применения якорного узла, LHP TCV будет расположен в теплом электронном блоке (WEB) вместе с испарителем и узлами компенсационной камеры LHP.Рабочие условия LHP TCV подробно описаны в таблице 1. В таблице подробно описаны температурные режимы «включено» и «выключено» для тепловой трубы контура. TCV был установлен внутри паропровода LHP на выходе из испарителя. Внутри TCV паропровод разделяется, направляя пар либо в радиатор для отвода тепла, либо в CC для байпаса радиатора. Сценарии работы во время переменных лунных дневных и ночных температурных колебаний подробно описаны в Hartenstine, Walker, and Anderson (2011).

Таблица 1. Пример диапазона регулирования температуры терморегулирующего клапана.

IV. Аммиачная тепловая трубка с терморегулирующим клапаном, конструкция

Аммиачный LHP с TCV был разработан для использования в качестве потенциальной системы терморегулирования для приложения Anchor Node. LHP с конструкцией TCV можно увидеть на рисунке 5. Система была разработана с конденсатором, который может работать как в горизонтальной, так и в вертикальной ориентации. В конструкцию были включены гибкие трубопроводы для пара и жидкости, чтобы конденсатор мог поворачиваться на 90 ° относительно испарителя.Аммиачная LHP имеет испаритель длиной 6,0 дюйма (15,24 см) с никелевым первичным фитилем 1,0 дюйма (2,54 см). Аммиачный LHP с TCV использует трубки с внешним диаметром 0,25 дюйма (0,64 см) для линий пара, конденсатора, жидкости и байпаса. Аммиачный LHP с TCV был разработан для включения датчиков дифференциального давления (DPT) на входе TCV и выходе конденсатора, а также на входе TCV и выходном байпасном пути для измерения перепада давления на двух путях потока жидкости. Испытания аммиака LHP с TCV показали, что минимальное изменение давления произошло во время LHP с TCV на двух путях потока жидкости, и поэтому в разделе результатов не будет обсуждаться падение давления на клапане.LHP с TCV может работать как LHP с TCV, а также работать как стандартный LHP, где TCV обходится. Это проектное решение было принято, чтобы учесть дополнительные сравнительные испытания между LHP с работой TCV и стандартной работой LHP.

Аммиачный LHP с TCV содержит TCV с диапазоном заданных значений от + 10 ° C до + 30 ° C. Если поток пара, поступающий в TCV от испарителя, превышает + 30 ° C, 100% этого потока будет направлено на выход конденсатора TCV для отвода тепла.При температуре пара на входе от + 10 ° C до + 30 ° C поток будет разделен между выходом конденсатора и выходом байпаса. Если температура пара на входе ниже + 10 ° C, 100% потока будет направлено на выход байпаса и обратно в CC.

Рис. 5. Аммиак LHP с конструкцией TCV.

D. Тепловая труба контура аммиака с установкой для испытаний терморегулирующего клапана

Аммиачный LHP с TCV был оснащен 34 термопарами типа T. Три интрузивных ТК были включены в контрольно-измерительные приборы на входе TCV, байпасном выходе TCV и выпускных линиях конденсатора TCV.Остальные термопары были прикреплены лентой к внешней поверхности LHP с помощью TCV. Аммиачный LHP с TCV был оснащен двумя датчиками дифференциального давления (DPT), которые были установлены поперек входного и выходного трактов TCV. Подвод тепла осуществлялся через четыре картриджных нагревателя, встроенных в алюминиевый блок нагревателя, соединенный с корпусом испарителя. Конденсаторный агрегат был смонтирован на испытательном стенде, допускающем горизонтальную и вертикальную работу радиатора. Гибкие трубопроводы из нержавеющей стали были установлены на паровой и жидкой сторонах конденсатора, чтобы обеспечить универсальность работы радиатора.Охлаждение конденсатора обеспечивалось с помощью встроенных медных трубок в конденсаторный узел, в который подается жидкий азот (LN).

Широкий спектр испытаний был проведен на аммиачном LHP с TCV для определения его тепловых характеристик. Испытания проводились в термовакуумной камере для узла LHP, чтобы уменьшить утечки тепла в систему, возникающие во время испытаний в окружающей среде. Вся аммиачная LHP с узлом TCV была изолирована тремя обертками из алюминиевой фольги перед установкой в ​​вакуумной камере.Испытания также проводились с конденсатором в горизонтальной и вертикальной ориентации. Тестирование также проводилось как стандартный LHP, где сборка TCV была обойдена, чтобы сравнить работу между LHP с TCV и стандартным LHP. На сборке LHP были проведены следующие испытания:

1. -60 ° C постоянное состояние стока с постепенным снижением мощности с 200 Вт до 0 Вт
2. Длительная работа при потребляемой мощности 0 Вт с постоянным стоком -60 ° C

Рисунок 6.Аммиак LHP с картой термопары TCV.

Два вышеуказанных теста были выполнены как для горизонтального, так и для вертикального конденсатора, чтобы сравнить, как ориентация радиатора влияет на работу LHP. План тестирования для Теста №1 выглядит следующим образом:

• Установите потребляемую мощность испарителя на 200 Вт и дайте температуре испарителя достичь стабильного состояния.
• Уменьшайте температуру конденсатора ступенчато, пока не будет достигнуто установившееся состояние -60 ° C.
• Уменьшайте мощность, потребляемую испарителем, со следующими ступенчатыми приращениями: 150 Вт, 100 Вт, 75 Вт, 50 Вт, 25 Вт, 0 Вт, позволяя испарителю достичь устойчивого состояния на каждом приращении.

План тестирования для Теста № 2 выглядит следующим образом:

• Установите потребляемую мощность испарителя на 100 Вт и дайте температуре испарителя достичь стабильного состояния.
• Уменьшайте температуру конденсатора ступенчато, пока не будет достигнуто установившееся состояние -60 ° C.
• Уменьшите потребляемую мощность испарителя до 0 Вт и дайте температуре испарителя достичь стабильного состояния.

В. Тепловая труба петли аммиака с результатами

испытания терморегулирующего клапана

Результаты испытаний аммиачной LHP с TCV в вакуумной камере можно увидеть на рисунках 7–10. Рисунки 7 и 8 представляют собой результаты для работы горизонтального конденсатора, а рисунки 9 и 10 — результаты для работы вертикального конденсатора. .Во время постепенного снижения мощности и постоянного понижения -60 ° C испаритель аммиачного LHP с TCV поддерживает температуру испарителя примерно 30 ° C. Когда подача питания на испаритель LHP отключена, температура испарителя поддерживается выше 25 ° C. Как видно на рисунке, состояние устойчивого состояния не было достигнуто из-за нехватки часов в рабочий день. В связи с этим был проведен длительный тест потребляемой мощности 0 Вт. LHP с TCV работал при потребляемой мощности 0 Вт в течение приблизительно 24 часов.Температура испарителя в течение длительного испытания поддерживалась приблизительно на уровне 20 ° C. Примерно через 13 часов температура на выходе конденсатора TCV начинает снижаться быстрее, чем остальные температуры в узлах испарителя и TCV. Это указывает на то, что поток через клапан уменьшается настолько, что проводимость через стенки трубы от конденсатора имеет повышенный эффект. Таким образом, TCV направляет большую часть потока пара через байпасную линию и обратно в CC.

Аммиачный LHP с TCV работал с вертикальным конденсатором при температуре испарителя примерно 15 ° C во время испытания на снижение мощности и испытывал сильные колебания температуры испарителя и узла TCV. Как видно из результатов, температура колебалась от 20 ° C до 5 ° C. Были предприняты попытки достичь устойчивого состояния перед переходом к следующему приращению мощности, но это было невозможно из-за нестабильных температур испарителя. Потребляемая мощность 0 Вт не была достигнута во время теста на снижение мощности из-за ограничений по времени.LHP с вертикальным конденсатором работал при потребляемой мощности 0 Вт в течение приблизительно 45 часов в течение длительного испытания. Во время испытания наблюдались сильные колебания температуры испарителя и узла TCV. Считается, что эти колебания связаны с ориентацией конденсатора и обратным потоком пробок холодной жидкости через паропровод в узел TCV. Вертикальная ориентация конденсатора создает дополнительный перепад давления во время работы из-за гравитационных сил.Во время горизонтальной работы единственное падение давления, которое заставляет жидкость проходить через контур, вызвано разницей температур между испарителем и CC. Когда конденсатор ориентирован вертикально, жидкость испытывает дополнительный перепад давления, поскольку сила тяжести заставляет жидкость проходить через контуры в конденсаторе (трубопровод конденсатора ориентирован перпендикулярно всему конденсатору), а также через гибкие линии для жидкости и пара. Обратный поток жидкости через гибкий паропровод указывается коррелирующим резким скачком температуры на входе в конденсатор и внезапным снижением температуры в узле TCV.В эти моменты считается, что пар, вытекающий из выпускного отверстия конденсатора TCV, обходит пробку жидкости, содержащуюся в гибком паропроводе, заставляя пробку жидкости возвращаться в узел TCV и вызывая внезапное снижение температуры. Результаты также демонстрируют, что влияние обратного потока жидкости со временем уменьшается, и предполагается, что испаритель достигнет устойчивого состояния за дополнительное время.

После завершения испытаний тепловых характеристик LHP с TCV, клапан системы был изменен для работы в качестве стандартного LHP, где узел TCV был обойден.Это перекрывает весь поток через байпасную линию и обратно в компенсационную камеру и позволяет только течь в конденсатор. Это испытание также проводилось с конденсатором в вертикальном положении. В этой конфигурации на этой системе был проведен длительный тест выключения LHP. Результаты теста можно увидеть на рисунке 11. Был соблюден тот же план тестирования, что и для LHP с работой TCV, где была приложена начальная потребляемая мощность 100 Вт, а температура конденсатора была снижена до -60 ° C.По достижении установившегося состояния в испарителе питание системы отключалось. В стандартном режиме LHP температура испарителя составляла приблизительно -40 ° C. После отключения питания системы температура испарителя снизилась примерно до -50 ° C. Без включения TCV в сборку LHP температура испарителя значительно упадет, что намного ниже установленных проектных требований для приложения ILN Anchor Node.

Рисунок 7.Аммиак LHP с TCV, работающим с горизонтальным конденсатором в термовакуумной камере, при постоянных условиях стока -60 ° C с уменьшением потребляемой мощности с 200 Вт до 0 Вт.

Рисунок 8. Аммиак LHP с TCV, работающим с горизонтальным конденсатором в термовакуумной камере, при постоянных условиях стока -60 ° C и длительной потребляемой мощности 0 Вт.

Рисунок 9. Аммиак LHP с TCV, работающим с вертикальным конденсатором в термовакуумной камере, при постоянных условиях стока -60 ° C с уменьшением потребляемой мощности с 200 Вт до 0 Вт.

Рис. 10. Аммиак LHP с TCV, работающим с вертикальным конденсатором в термовакуумной камере, постоянный сток -60 ° C при длительной потребляемой мощности 0 Вт.

Рис. 11. Стандартный LHP аммиака (поток обходится вокруг TCV), работающий с вертикальным конденсатором в термовакуумной камере, постоянный сток -60 ° C при длительной потребляемой мощности 0 Вт.

VI. Тепловая труба петли аммиака с экспериментами

замораживания / оттаивания терморегулирующего клапана

Аммиачный LHP с TCV, который был ранее разработан, изготовлен и испытан в рамках программы NASA SBIR фазы I, был модифицирован для проведения испытаний на замораживание / оттаивание.Существующие паровые и жидкостные трубопроводы были перерезаны, а предыдущий конденсаторный узел был удален. Был изготовлен новый конденсаторный узел, в котором вместо стандартных алюминиевых трубок использовались трубки конденсатора из нержавеющей стали. В этом конкретном испытании использовались трубки из нержавеющей стали из-за их более высокой прочности по сравнению с алюминием. Он также был выбран во время предыдущих тестов на замораживание / оттаивание, проведенных Паукеном, Бируром и Новаком (2002). Была изготовлена ​​новая холодная пластина конденсатора, в которой использовались встроенные медные трубки, соединенные с LN Dewar для контроля температуры.Трубку из нержавеющей стали наполовину вставляли в холодную пластину и закрепляли на месте с помощью ряда лент из нержавеющей стали. Традиционная крышка, которая используется для холодных пластин конденсатора LHP, не была установлена ​​в этой системе, чтобы допустить деформацию трубы из нержавеющей стали, если силы расширения, вызванные таянием аммиака, были слишком сильными. Перед испытанием были проведены внешние геометрические измерения трубок конденсатора в 67 точках по всей длине. Измерения в одних и тех же местах проводились после каждого проведенного испытания, и изменение геометрии сравнивалось, чтобы определить, имеет ли место деформация.Фиг.12 представляет собой фотографию LHP аммиака с испытательной установкой TCV на замораживание / оттаивание.

Рис. 12. Аммиак LHP с испытательной установкой TCV на замораживание и оттаивание.

Серия из девяти испытаний была проведена на LHP аммиака с испытательной установкой TCV на замораживание и оттаивание. Все испытания проводились в условиях окружающей среды, и вся система была изолирована дюймовой полиэтиленовой изоляцией с закрытыми ячейками. Первоначальная потребляемая мощность 100 Вт обеспечивалась для каждого теста, а температура конденсатора ступенчато снижалась до -70 ° C.Затем система работала при потребляемой мощности 100 Вт и понижении температуры -70 ° C в течение часа. Через час мощность снижалась с шагом 25 Вт до полного отключения системы при потребляемой мощности 0 Вт. Затем системе позволили поработать в этих условиях в течение часа. В ходе девяти тестов были оценены четыре различные процедуры замораживания. Все испытания проводились с вертикальным конденсатором. Порядок действий следующий:

• Быстрое охлаждение до -120 ° C, при котором конденсатор понижается до -80 ° C, -100 ° C и -120 ° C с шагом 20-30 минут, а затем выдерживается при -120 ° C в течение часа.
• Быстрое охлаждение до -120 ° C, при котором конденсатор понижается до -80 ° C, -100 ° C и -120 ° C с шагом 20-30 минут, а затем выдерживается при -120 ° C в течение двух часов.
• Медленное охлаждение до -120 ° C, при котором конденсатор понижается с интервалами 5 ° C каждые 30 минут до -100 ° C, а затем понижается до -120 ° C и выдерживается в течение часа.
• Медленное охлаждение до -120 ° C, где конденсатор понижается с интервалами 1,25 ° C каждые 5 минут до -80 ° C, с интервалами 5 ° C каждые 5 минут до -100 ° C, а затем понижается до -120 ° C и выдерживается. в течение часа.

После завершения каждого теста конденсатор был нагрет до 20 ° C, отключив подачу LN и дав ему прогреться в течение ночи. Никакого дополнительного ввода тепла не предусматривалось. Диаметр трубок измеряли утром после каждого теста, перед началом следующего теста.

После проведения девяти успешных испытаний на замораживание и оттаивание наибольшее изменение геометрии составило примерно 0,18 мм (0,007 дюйма) в трех из 67 точек измерения. Других изменений больше 0 не зафиксировано.13 мм (0,005 дюйма). Был сделан вывод о том, что не произошло значительной деформации трубок конденсатора из нержавеющей стали и что никаких повреждений труб не произошло в ходе испытаний на замораживание / оттаивание. Тестирование запуска LHP проводилось в ходе экспериментов по замораживанию и оттаиванию. Результаты запуска LHP можно увидеть на рисунке 13. Система работала при потребляемой мощности 100 Вт и конденсаторе -70 ° C в течение часа, а затем мощность снизилась до 0 Вт. Затем конденсатор понижали до -120 ° C, и системе давали поработать в течение двух часов в этих условиях.Затем на испаритель подавали мощность 50 Вт, а конденсатор увеличили до -60 ° C. Испаритель LHP с узлом TCV первоначально работает при температуре примерно 0 ° C до того, как в конденсаторе снизится до -120 ° C. При температуре конденсатора -120 ° C и потребляемой мощности 0 Вт температура испарителя постепенно увеличивается примерно до 15 ° C из-за того, что TCV направляет пар обратно в компенсационную камеру. При потребляемой мощности 50 Вт и повышении температуры конденсатора до -60 ° C испаритель возвращается к своей предыдущей рабочей температуре, что указывает на правильный запуск системы из замороженного состояния.

Рис. 13. Аммиак LHP при работе TCV при -120 ° C снижается во время останова с перезапуском 50 Вт.

VII. Тепловая труба с пропиленовым контуром и терморегулирующим клапаном, конструкция

Пропилен обычно используется в LHP, когда аммиак может замерзнуть. LHP с конструкцией TCV можно увидеть на рисунке 5. Система была разработана с конденсатором, который может работать как в горизонтальной, так и в вертикальной ориентации. В конструкцию были включены гибкие трубопроводы для пара и жидкости, чтобы конденсатор мог поворачиваться на 90 ° относительно испарителя.LHP с пропиленом имеет испаритель длиной 6,0 дюйма (15,24 см) с никелевым первичным фитилем 1,0 дюйма (2,54 см). В нем используются трубки с внешним диаметром 0,25 дюйма (0,64 см) для линий пара, конденсатора и байпаса. В линии возврата жидкости используется трубка с внешним диаметром 0,125 дюйма (0,318 см). Пропиленовый LHP с TCV содержит TCV с диапазоном заданных значений от + 10 ° C до + 30 ° C.

Рис. 14. Пропилен LHP с узлом TCV.

E. Установка для испытания пропилена LHP

Пропиленовый LHP с TCV был оснащен 30 термопарами до экспериментальных испытаний в вакуумной камере.Расположение этих ТС показано на Рисунке 15. Интрузивные ТС были установлены на входе TCV, байпасном выходе TCV и выходе конденсатора TCV. Остальные ТС были приклеены к внешней поверхности в указанном месте на карте ТС. Подвод тепла обеспечивал алюминиевый нагревательный блок со встроенными патронными нагревателями. Охлаждение обеспечивалось конденсаторным блоком со встроенной змеевидной медной трубкой, который присоединялся к LN Dewar. Все испытания пропиленового LHP с TCV проводились в вакуумной камере.Перед установкой в ​​вакуумную камеру узел был изолирован тремя обертками из алюминиевой фольги.

Рисунок 15. Пропилен LHP с картой термопары TCV.

План испытаний LHP пропилена был аналогичен плану LHP аммиака. План испытаний на длительное отключение LHP следующий:

• Установите входную мощность испарителя на 200 Вт и дайте температуре испарителя достичь стабильного состояния с конденсатором -60 ° C.
• Уменьшите потребляемую мощность испарителя до 0 Вт и дайте испарителю достичь устойчивого состояния

План испытаний для понижения мощности следующий:

• Установите входную мощность испарителя на 125 Вт и дайте температуре испарителя достичь стабильного состояния с конденсатором -60 ° C.
• Уменьшайте потребляемую мощность испарителя со следующими ступенчатыми приращениями: 125 Вт, 100 Вт, 75 Вт, 50 Вт, 25 Вт, позволяя испарителю достичь устойчивого состояния на каждом приращении.

VIII. Тепловая труба петли пропилена с результатами испытаний

терморегулирующего клапана

Пропиленовый LHP с TCV был испытан в термовакуумной камере с использованием процедур, аналогичных аммиачной LHP; результаты показаны на рисунках с 16 по 17. Результаты испытаний на длительное отключение LHP можно увидеть на рисунке 16.После достижения установившегося состояния при потребляемой мощности 200 Вт подача мощности на LHP была отключена, и в конденсаторе поддерживалась температура -60 ° C. После первоначального отключения электроэнергии в узлах испарителя и TCV наблюдалось значительное снижение температуры. Температура в испарителе снизилась примерно до -5 ° C, что значительно ниже нижнего предела заданного значения + 10 ° C TCV # 1. Во время этого снижения температуры температура на входе TCV снизилась примерно до 18 ° C.В этот момент резкое снижение температуры уменьшается, поскольку температура испарителя начинает повышаться. При 18 ° C большая часть потока пара должна быть направлена ​​к выпускному отверстию байпаса и обратно к CC в испарителе в сборе. Внезапное повышение температуры может быть связано с увеличением количества паров пропилена, попадающих в КК через байпасную линию. Повышенные температуры в корпусе TCV можно объяснить общей тепловой массой самого корпуса и его способностью удерживать тепло в течение более длительного периода времени из-за большого количества нержавеющей стали.Температура в испарителе в сборе продолжает медленно повышаться в течение всего теста на отключение LHP. В конечном итоге примерно через 14 часов температуры достигают минимального расчетного значения 10 ° C. Температура в испарителе в сборе в конечном итоге достигает примерно 15 ° C после 17 часов простоя.

Рис. 16. Пропиленовый LHP с TCV, длительное отключение LHP со снижением температуры -60 ° C в условиях вакуума с горизонтальным конденсатором.

Результаты испытаний на снижение мощности для пропиленового LHP с TCV можно увидеть на Рисунке 17.Испаритель достигает установившегося состояния примерно при 35 ° C для мощности 125 Вт и мощности 100 Вт. Температура на входе TCV и корпуса составляет примерно 30 ° C для этих двух входов мощности. При входной мощности 75 Вт температура системы начинает циклически колебаться примерно каждые 20 минут. Затем мощность была уменьшена до 50 Вт, и снова температуры испарителя и TCV продолжают расти и достигают максимальной температуры, а затем начинают устойчивое снижение.Температуры испарителя и CC достигают установившегося состояния примерно на -5 ° C, что значительно ниже нижнего предела уставки 10 ° C для TCV. Температуры в узле TCV значительно выше, чем в узлах испарителя и CC. Это может быть связано с тем, что узел TCV имеет большую тепловую массу и, следовательно, сохраняет тепло. Температура на выходе конденсатора TCV выше, чем на выходе байпаса TCV во время снижения температуры при 50 Вт потребляемой мощности.В этих условиях температура на входе TCV падает ниже среднего заданного значения TCV, равного 20 ° C, позволяя большей части пара течь к выходу байпаса TCV и обратно в CC. Потребляемая мощность дополнительно снижается до 25 Вт, а температура испарителя и CC сначала снижается, но затем начинает повышаться и достигает стабильного состояния при -6 ° C. Температура сборки TCV в этих условиях составляет от 10 до 15 ° C.

Рисунок 17.Пропиленовый LHP с понижением мощности TCV со 125 Вт до 25 Вт со стоком -60 ° C в условиях вакуума с горизонтальным конденсатором.

IX. Вывод

Аммиачные и пропиленовые петлевые тепловые трубки с терморегулирующими клапанами были разработаны для использования в качестве пассивных переменных тепловых звеньев для лунных и марсианских спускаемых аппаратов и вездеходов. Они способны отводить тепло от WEB в условиях горячего стока и поддерживать WEB в безопасном диапазоне рабочих температур в условиях холодного стока. Терморегулирующие клапаны имели диапазон уставок от +10 до + 30 ° C.

Аммиак

был выбран из-за его известных эксплуатационных характеристик в LHP, однако условия поглощения на лунной и марсианской поверхностях вызовут замерзание аммиака в линиях LHP, которые подвергаются условиям холодного поглощения. Аммиак расширяется при оттаивании, и поэтому чрезмерная нагрузка, которая может возникнуть в линиях во время оттаивания, является поводом для беспокойства. Аммиачный LHP с TCV был изготовлен для проведения экспериментальных испытаний замораживания / оттаивания, чтобы определить, будет ли проблемой расширение аммиака во время плавления.Результаты испытаний показали, что во всех проведенных испытаниях не произошло значительной деформации трубок конденсатора из нержавеющей стали. LHP с TCV также мог запускаться после замерзания конденсатора.

Вторая аммиачная LHP с TCV была спроектирована, изготовлена ​​и испытана в условиях вакуума с двумя ориентациями конденсатора; горизонтальный и вертикальный. LHP имеет алюминиевый испаритель длиной 6,0 дюйма (15,24 см) и никелевый первичный фитиль с внешним диаметром 1,0 дюйма (2,54 см).Испытание тепловых характеристик аммиачного LHP с TCV с горизонтальным конденсатором показало, что TCV предотвращает падение температуры испарителя ниже 20 ° C в течение 24 часов работы при потребляемой мощности 0 Вт и понижении температуры -60 ° C. Аналогичное испытание тепловых характеристик той же системы с вертикальным конденсатором продемонстрировало, что TCV поддерживает испаритель при температуре примерно 15 ° C в течение 45 часов, но вертикальная ориентация конденсатора вызвала значительные колебания в узлах испарителя и TCV.

Пропилен обычно используется в LHP, когда аммиак может замерзнуть. Изготовлен и испытан пропиленовый LHP с TCV в диапазоне температур от +10 до + 30 ° C. Проведенные испытания оценили общую производительность пропиленового LHP с TCV как во время длительного отключения LHP, так и при уменьшении потребляемой мощности. В целом, пропилен LHP с TCV показал хорошие результаты во время всех экспериментальных испытаний; однако TCV не препятствовал падению температуры испарителя ниже требуемого + 10 ° C.Пропиленовый LHP с испарителем TCV работал при постоянной температуре 35 ° C для потребляемой мощности от 200 Вт до 100 Вт с постоянным стоком -60 ° C. Узел TCV работал при примерно 30 ° C в тех же условиях. При потребляемой мощности 75 Вт и постоянной температуре -60 ° C температура в тестовой сборке циклически колебалась каждые 20 минут. Это колебание можно объяснить тем, что TCV позволяет некоторому потоку пара через байпасную линию обратно в CC. При малой потребляемой мощности 50 и 25 Вт температура испарителя в сборе снизилась примерно до -5 ° C, что ниже нижнего предела уставки TCV, а также требований к расчетной температуре, установленных в Задаче 1.Однако в этих условиях узел TCV работает при температуре от 10 до 15 ° C. В течение длительного времени LHP отключил температуру испарителя в сборе примерно до -5 ° C, но через 17 часов восстановился до стабильного состояния при 20 ° C.

Благодарности

Это исследование спонсировалось Центром космических полетов им. Маршалла НАСА по контракту № NNX11CB96C. Любые мнения, выводы, выводы или рекомендации, выраженные в этой статье, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства.Мистер Джеффри Фармер был техническим специалистом по контракту. Джеймс Бин и Ларри Уолтман были лаборантами, ответственными за изготовление и тестирование петлевых тепловых трубок с терморегулирующими клапанами.

Список литературы

Андерсон, В. Г., Дассинджер, П. М., Гарнер, С. Д., Хартенстайн, Дж. Р. и Сарраф, Д. Б., «Проектирование, производство и тестирование петлевых тепловых труб — промышленная перспектива», Летняя конференция ASME 2009 по теплопередаче, Сан-Франциско, Калифорния, 19-23 июля 2009 г.

Андерсон, У. Г., Хартенстайн, Дж. Р., Уокер, К. Л. и Фармер, Дж. Т., «Линия переменной теплопроводности для лунных аппаратов и вездеходов», 8-я Международная конференция по инженерии преобразования энергии (IECEC), Нэшвилл, Теннесси, 25-28 июля , 2010.

Бирур, Г., Прина, М., Бхандари, П., Карлман, П., Эрнандес, Б., Кинтер, Б., Уилсон, П., Баме, Д., Ганапати, Г., «Развитие пассивного Терморегулирующие клапаны с приводом для пассивного управления контурами однофазной жидкости с механической накачкой для космических приложений », SAE International Journal of Aerospace, апрель 2009 г., 1: 62-70.

Бирур, Г., Цуюки, Г., «Дорожная карта усовершенствованного теплового контроля JPL — 2009», представленная на семинаре по тепловому контролю космических аппаратов, 10-12 марта 2009 г.

Франзосо А., Молина М., Фернандес Ф. Р. и Барбагалло Г., «Тепловые испытания теплового выключателя для европейского марсохода», ICES 2009, Саванна, Джорджия, 12–16 июля 2009 г.

Гончаров К., Шлитт Р. и Хильдебранд У., «Петлевые тепловые трубки для высокоточного спутникового терморегулирования», Международный семинар по технологии двухфазного терморегулирования, Эль-Сегундо, Калифорния, 7-8 мая 2005 г. .

Гончаров, К., Орлов, А., Тарабрин, А., Готтеро, М., Перотто, В., Тавера, С., и Зоппо, Г., «Развертываемый радиатор мощностью 1500 Вт с контурной тепловой трубкой», 31-я Международная конференция Конференция по экологическим системам, Орландо, Флорида, 9-12 июля 2001 г.

Лаунай, С., Сартр, В., и Бонжур, Дж., «Параметрический анализ работы петлевой тепловой трубы: обзор литературы», International Journal of Thermal Sciences 46, стр. 621–636, 2007.

Молина, М., Франзосо А., Бурси, А., Фернандес, Ф. Р.и Барбагалло Б., «Тепловой выключатель для европейского марсохода», 38-я Международная конференция по экологическим системам (ICES), Сан-Франциско, Калифорния, 29 июня — 2 июля 2008 г. Название: Тепловая труба с миниатюрным контуром, подходящая для Марса. роверы.

Паукен, М.Т., Бирур, Г.К., Новак, К.С. «Тепловая труба с мини-контуром, подходящая для марсоходов», 12-я Международная конференция по тепловым трубам, Москва, Россия, 2002. http://hdl.handle.net/2014/11777 .

Суонсон, Т., и Батлер, Д., «Дорожная карта НАСА / Годдарда по технологиям управления температурой-2006», 17-й семинар по управлению температурным режимом для аэрокосмических космических аппаратов, Лос-Анджелес, Калифорния, 14–16 марта 2006 г.

¹ Инженер-механик II, Aerospace, 1046 New Holland Ave. Lancaster, PA 17601, член AIAA.
² Менеджер отдела аэрокосмической промышленности, 1046 New Holland Ave. Lancaster, PA 17601, член AIAA.
³ Ведущий инженер, Aerospace, 1046 New Holland Ave. Lancaster, PA 17601, член AIAA.
⁴ Инженер-механик I, Aerospace, 1046 New Holland Ave. Lancaster, PA 17601.
⁵ Главный инженер, 1046 New Holland Ave. Lancaster, PA 17601, член AIAA.

Трубы медные или полипропиленовые — что выбрать?

Водопровод и система отопления требуют повышенного внимания, потому что комфорт дома во многом обеспечивается их правильным функционированием. Качество обеих систем установки зависит от качества изготовления, выбора подходящих материалов и качества этих материалов.

Трубы для водоснабжения и отопления могут быть медными или полипропиленовыми.Выбор материала производится с учетом нескольких аспектов: цены, прочности, текучести, а также эстетического фактора.

Ниже мы покажем вам свойства, использование, преимущества и недостатки каждого типа труб, чтобы вы могли сделать лучший выбор для своего дома.

Недвижимость

Трубы медные или полипропиленовые

Полипропилен , или PPR, относится к категории термопластичных материалов. Прочный, жесткий полипропилен обладает высокой устойчивостью к высоким температурам, отличной химической и коррозионной стойкостью, а также средней ударопрочностью.Полипропилен экологически чистый, нетоксичный и экологически чистый. Он имеет небольшой вес, поэтому его легко транспортировать и перемещать.

Полипропиленовые трубы (PPR) все чаще используются в санитарных и отопительных установках благодаря своему качеству, маневренности и невысокой цене. Трубы PPR могут быть простыми (без вставок) со вставками из композитного волокна или алюминиевыми вставками.

Медь — природный материал, один из первых металлов, извлеченных и использованных людьми. Есть свидетельства того, что медь использовалась для труб водоснабжения с 2750 г. до н.э.Высокая производительность, медь устойчива к экстремальным температурам, давлению и условиям, никогда не стареет и не меняет своих свойств.

Медные трубы — классический выбор для санитарных и тепловых систем. Высокая устойчивость к износу, перепадам температур и давлений в установке, а также внешнему механическому воздействию. Они обладают антибактериальным действием, являются здоровым и безопасным выбором.

Как водопровод, так и система отопления могут быть построены с использованием обоих типов труб: медных или полипропиленовых.

Однако бывают ситуации, когда один тип трубы предпочтительнее другого типа.

Полипропиленовые трубы рекомендуются для теплого пола в полу или в стене, потому что полипропилен толще и имеет более высокое сопротивление давлению шва или стены, и его не следует изолировать, как это делается в меди. Вместо этого в случае кажущейся установки медные трубы выглядят намного лучше эстетически, полипропиленовые трубы имеют массивный вид, особенно в местах соединения.

Наш совет: Если система отопления подключена к системе централизованного теплоснабжения, рекомендуется использовать трубы из полипропилена, поскольку они обладают гораздо более высокой устойчивостью к химической коррозии.

Достоинства и недостатки

Выбираете ли вы медные или полипропиленовые трубы, вы должны знать, что обработка обоих материалов выполняется так же легко и быстро, как и время работы.

Однако существуют различия, и оба типа труб могут иметь преимущества и недостатки.

По стоимости медные трубы могут стоить даже на 20% дороже полипропиленовых. Вместо этого медь имеет неограниченный срок службы и 30-летнюю гарантию. Средний срок службы полипропилена составляет 50 лет, а гарантия варьируется от производителя к производителю.

По КПД полипропиленовые трубы эффективнее, не теряют тепло, коэффициент теплопередачи очень низкий. Медные трубы обладают высокой теплопередачей с внешней стороны, но могут достигать той же эффективности, что и трубы PPR, но только благодаря хорошей изоляции, которая требует дополнительных затрат.

По сравнению с медными или полипропиленовыми трубами, еще одним преимуществом полипропилена является его стойкость к химической коррозии намного выше, чем у меди. Именно поэтому я посоветовал вам выбрать этот тип труб, если система отопления подключена к централизованной системе, системе, в которой трубы очищаются химическими веществами, которые не выдерживают медные трубы.

Вместо этого с точки зрения эстетики он указывает на медные трубы. Полипропиленовые трубы массивные и неприглядные, фитинги даже больше и громоздче, чем сама труба, а медные трубы тонкие и приятные на вид.Медные трубы также можно покрасить в разные цвета, чтобы они соответствовали декору каждой комнаты. И трубы PPR можно красить, но в их случае краска не держится.

Что касается ППР, то медные трубы обладают повышенной устойчивостью к механическим ударам и более долговечны за счет того, что соединения выполняются сваркой.