при какой температуре наружного воздуха возможно перемерзание пневматических трубопроводов
Когда замерзает водопровод?
. минимальный проток водопровод ни разу не перемерз, успешно обеспечивая водой санузлы. Несмотря на некоторую странность темы статьи, попробуем разобраться.
Для ответа на вопрос «Когда замерзает водопровод?» нет необходимости составлять очередной алгоритм и писать программу. В предыдущих публикациях на этом сайте в категории «Теплотехника» есть для этого все необходимые расчеты!
Пример. Расчет в Excel.
Условия задачи:
Проложенный по воздуху в неотапливаемом помещении участок стального водопровода без теплоизоляции длиной L =20 м выполнен из круглой трубы с наружным диаметром D =33,5 мм и с толщиной стенки s =2,8 мм. Температура окружающего воздуха (среды) tс =-10 °С. Скорость движения воздуха v =1 м/с. Температура воды на входе в трубопровод t1 =+5 °С. Давление воды в трубопроводе P =0,1 МПа. Коэффициент температуропроводности воды а =0,000000143 м 2 /с. Температура замерзания воды t3 =0 °С.
1. Найти время начала замерзания воды в трубе при отсутствии расхода.
2. Вычислить минимальный расход воды, при котором водопровод не замерзает.
Решение:
1. Для вычисления плотности, теплоемкости и теплопроводности воды воспользуемся программой из статьи «Теплофизические свойства воды». В исходные данные введем среднюю температуру воды из интересующего нас диапазона +5…0 °С.
Время остывания воды (труба полностью заполнена) до критической температуры замерзания при отсутствии расхода рассчитаем по программе из статьи «Время охлаждения (нагрева)». Все исходные данные для этого у нас есть из условий задачи и предыдущего первого расчета.
Первая часть задачи решена. Время охлаждения неподвижной воды в трубопроводе до 0 °С — около 21 минуты.
Обращаю внимание и напоминаю, что выполненный расчет носит оценочный характер! В частности, теплоемкость оболочки – стенки стальной трубы – этот расчет не учитывает.
2. Минимальный теоретический расход воды, при котором водопровод не должен замерзать, рассчитаем с помощью программы из статьи «Расчет теплоотдачи трубы». Примем температуру воды на выходе из трубопровода t2 =+1 °С. Это означает, что падение температуры воды на двадцати метрах не должно превысить | dtтрГГ |=4 °С.
Сравнительно небольшой проток 0,015 кг/с (или примерно 0,92 л/мин) воды с температурой t1 =+5 °С на входе обеспечит мощность притока тепловой энергии PтрГГ =256,6 Вт, которой достаточно для поддержания системы в стационарном равновесном состоянии. При этом температура воды на выходе двадцатиметровой трубы будет равна t2 =+1 °С.
Проверка:
Рассчитанная мощность Q =262 Вт приближенно равна теплоотдаче из предыдущего третьего расчета PтрГГ =256,6 Вт, а вычисленный коэффициент теплоотдачи α =9,6 Вт/(м 2 *К) равен коэффициенту теплоотдачи из второго расчета, где его в исходных данных мы определили по скорости движения воздуха.
Ответ:
1. Замерзает водопровод при отсутствии движения воды уже через 21 минуту.
2. При расходе воды около 1 л/мин (при средней скорости движения воды
Заключение.
Конечно, в реальных условиях температуру воды +1 °С на выходе из трубопровода поддерживать нельзя. Желательно иметь запас подальше от точки кристаллизации с учетом возможных колебаний скорости и температуры, как воздуха, так и воды. Также необходимо учитывать наличие сужений и массивных теплоотводов-холодильников в виде опор трубопровода, корпусов и других деталей запорной арматуры.
Все четыре использованные в статье теплотехнические программы в Excel доступны на сайте для свободного скачивания.
Прошу уважающих труд автора скачивать файлы с программами расчетов после подписки на анонсы статей!
P. S. (25.11.2019)
Проверил в программе Agros2D результаты расчетов, выполненных в статье.
Результат: при всех тех же исходных данных и коэффициенте теплоотдачи на наружной поверхности трубы α =9,6 Вт(м 2 *К) процесс замерзания воды в трубе при отсутствии движения начнется через
23 минуты (1380 секунд). Расчет в Agros2D выполнен без учета конвективного перемешивания воды в трубе, но с учетом теплоемкости стенки трубы, которая «добавила» к предыдущему результату пару минут.
Замерзание тормозного оборудования
5. Наиболее уязвимые места замораживания:
межсекционные соединения (соединительные рукава, особенно с калиброванными шайбами, концевые краны, места изгибов трубопроводов);
маслоотделители, влагосборники и их спускные краны (особенно первого после компрессора главного резервуара и холодильника компрессора;
соединительные рукава тормозной магистрали;
питательный трубопровод от главных резервуаров к блокировочному устройству № 367 или крану машиниста и труба тормозной магистрали от этих приборов, особенно под кабиной машиниста;
реле давления № 304, блокировочное устройство № 367, регулятор давления АК-11Б, кран машиниста, тормозные цилиндры;
разобщительные и аварийные краны, перепускные трубы главных резервуаров, нагнетательная труба в месте ее ввода в резервуар;
на ЭД4, ЭД4М нагнетательная труба от компрессора до ввода в главный резервуар.
6. Меры по предупреждению и устранению замерзаний тормозного оборудования
При выпуске локомотива или МВПС из депо после ремонта должны быть устранены все утечки воздуха, заменены негодные по состоянию и срокам эксплуатации резиновые элементы, очищены главные резервуары, пневматическая система продута горячим воздухом, устранены места зауживания воздухопроводов.
При приемке локомотива или МВПС машинист должен ознакомиться с записями в журнале ТУ-152 и убедиться в устранении записанных замечаний. После длительной стоянки при температуре ниже минус 30 0 С перед запуском компрессора включить обогрев картера, а при отсутствии устройства обогрева в картер долить разогретое масло. Продуть пневматическую систему.
Проверить проходимость воздуха через питательную магистраль, блокировочное устройство, кран машиниста и тормозную магистраль.
Проверить производительность компрессора. Этим контролируется не только исправность компрессора, но и проходимость воздуха по нагнетательной трубе, разобщительным кранам, изгибам питательного трубопровода и межсекционным рукавам. При зауживании воздупроводов из-за скопления льда, инея или загустевшей смазки подача компрессора, определяемая по манометру главных резервуаров, будет ниже нормы. В результате может произойти срабатывание предохранительных клапанов на нагнетательной трубе. После отключения проверяемого компрессора давление в напорной магистрали будет повышаться в зависимости от величины зауживания воздухопроводов и времени работы другого компрессора.
После продувки и разъединения рукавов обстукиванием трубопроводов молотком определяют место их замерзания и затем отогревают.
На двухсекционных электровозах для предупреждения замерзания межсекционного соединительного рукава напорной магистрали периодически на небольшой промежуток времени отключать компрессор на ведущей секции. При этом создается перепад давления между секциями и интенсивное движение воздуха по рукаву. Для удаления конденсата в период работы компрессора только на одной из секций продувают главные резервуары этой секции.
Особое внимание при приемке локомотива и МВПС в зимнее время обращать на исправную работу крана машиниста (чувствительность уравнительного поршня и его плотность, темп служебного торможения, плотность уравнительного резервуара, отсутствие завышения давления в нем, время зарядки уравнительного резервуара и тормозной магистрали). Проверять чувствительность воздухораспределителя к торможению и отпуску. Проверить положение всех разобщительных кранов, особенно после отстоя, ремонта, следования в недействующем состоянии.
После прицепки локомотива к составу и зарядки тормозов продуть отстойники главных резервуаров, маслоотделители и влагосборники.
Не допускается в пути следования производить продувку на подъемах или перед нейтральной вставкой, так как это может привести к срабатыванию тормозов поезда.
Периодически помошник машиниста должен осматривать машинное (дизельное) помещение и проверять работу тормозного оборудования локомотива, сверять по манометрам передней и задней кабин давление воздуха в тормозной магистрали и главных резервуарах, а машинист контролировать плотность тормозной магистрали поезда, которая не должна отличаться от плотности, замеренной на стоянке, более чем на 20%.
7. Замораживание или перекрытие концевых кранов в составе поезда
Замораживание или перекрытие концевых кранов в составе пассажирского поезда можно определить по продолжительности выпуска воздуха через кран машиниста. При снижении давления в тормозной магистрали на 0,5кгс/см 2 выпуск воздуха через кран машиниста в атмосферу прекращается:
при 4 и менее вагонах сразу;
при 8 вагонах через 2-3с;
при 16 вагонах через 7-9с;
при 20 вагонах через 11-13с.
При отпуске тормозов завышением давления в уравнительном резервуаре до 5,0кгс/см 2 и переводе ручки крана машиниста из I во II положение в поезде из 12 и более вагонов сброса воздуха из тормозной магистрали не должно быть. Сброс воздуха свидетельствует об уменьшении длины тормозной магистрали. Чем больше время сброса, тем короче магистраль.
Определить уменьшение длины тормозной магистрали при управлении ЭПТ можно, если давление в тормозных цилиндрах при торможении ЭПТ довести до 2,0-2,5кгс/см 2 без разрядки тормозной магистрали, а затем ручку крана машиниста перевести в III положение. В обычных условиях при торможении ЭПТ происходит понижение давления в тормозной магистрали на 0,2-0,3кгс/см 2 за счет перетекания воздуха из ТМ в запасные резервуары. При отсутствии такого понижения давления тормозная магистраль укорочена.
В грузовом поезде перекрытие концевых кранов или замораживание тормозной магистрали можно обнаружить при сравнении времени падения давления в главных резервуарах при отправлении поезда с начальной станции и в пути следования. Резкое увеличение времени падения в главных резервуарах может быть следствием уменьшения утечек из-за сокращения длины тормозной магистрали поезда.
Если локомотив оборудован сигнализатором обрыва тормозной магистрали № 418, то перекрытие кранов или обрыв магистрали определяется по загоранию сигнальной лампы ТМ.
Для определения места замораживания тормозной магистрали необходимо выполнить ступень торможения и если тормоза у части состава не срабатывают или при отпуске не отпускают, место замораживания надо искать в первом вагоне этой части или стоящем впереди него.
В грузовом поезде, как и в пассажирском, можно выявить перекрытие кранов в первых 10-15 вагонах переводом ручки крана машиниста в положение I и возвращением ее обратно в поездное. При короткой тормозной магистрали наблюдается выброс воздуха через кран машиниста в атмосферу.
При перекрытии концевых кранов или замораживании тормозной магистрали отсутствует характерный шум воздуха, проходящего через кран машиниста, компрессоры работают реже и быстрее повышают давление в главных резервуарах до максимального.
При какой температуре наружного воздуха возможно перемерзание пневматических трубопроводов
Выпал снег, и появилась угроза замерзания воды в садовом водопроводе:
Компостная куча и деревья в снегу:
Ветви ели и электрические провода в снегу:
Начну с того, что на даче я живу только в тёплое время года, когда температуры воздуха исключительно положительные. Дом у меня хотя и утеплённый, но по своим теплоизоляционным характеристикам не предназначен для зимнего проживания. Да, он утеплён слоями пенопласта и фольгированной изоляцией, но это утепление недостаточно для существенных температурных минусов. Поэтому и с водопроводом я особенно не стал заморачиваться. Погружной насос в колодце накачивает воду в гидроаккумулятор, находящийся в неотапливаемом хозблоке, по трубе ПНД диаметром 32 мм, а раздача на восемь точек на участке идёт трубами ПНД диаметром 25 мм. Трубы, где они не мешают, лежат прямо на поверхности земли, а в других местах просто слегка углублены в грунт.
P.S.: Знаю ещё, что не замерзает текущая вода. Видимо потому, что не успевает выстроится кристаллическая решётка. Ну и если речь о водопроводе, то новые порции воды всегда на несколько градусов теплее нуля. Так, на дне колодца температура воды около +4 градусов. Так что при экстремальном минусе можно немного приоткрыть краники на концах раздаточных водопроводных линий. Главное, чтобы вода в колодце не кончилась )))
В общем, эксперимент пришлось прервать из-за отсутствия достаточного количества воды в колодце )))
У меня из 8 точек разбора воды 7 находятся на улице. Поскольку они все были приоткрыты во избежание порчи шаровых кранов, то за день они высосали у меня весь колодец! Осень была довольно сухая, и дебет колодца сейчас весьма низок. В итоге я слил таки всю воду из системы и вытащил насос.
Вода при замерзании расширяется или сжимается: простая физика
Замерзает ли?
При атмосферном давлении в 760 мм рт.ст (или 0,1 мПа), вода превращается в лед уже при 0°С, как известно из школьного курса.
Но при уменьшении этого показателя меняется и точка кипения, и t°, при которой происходит превращение в лед – последняя как раз повышается.
В горах, где разреженный воздух, на определенной высоте она может уже составлять +2…+4°С. И наоборот, чем больше среда давит на воду, тем ниже находится точка замерзания на графиках.
Интересно, что при давлении в 611,73 Па совпадают температура кипения воды и плавления льда. Она составляет +0,01°С. Этот показатель называют тройной точкой воды из-за того, что она находится сразу в трех состояниях.
Считается, что при более низком показателе она просто не сможет сохранять жидкое состояние и будет превращаться в водяной пар. Причем температура плавления льда и точка замерзания воды обычно не совпадают, это разные величины.
Хотя для удобства бытовых расчетов их часто отождествляют, поскольку при 760 мм рт.ст. они как раз будут одинаковыми.
Кроме того, возможно получение и нестабильного состояния – переохлажденной жидкости. Но если в ней появится центр кристаллизации, она сразу же превратится в лед.
Рекомендации по предотвращению замерзания водопровода
Что можно и нужно предпринять для предотвращения замерзания водопровода в зимний период? На этот вопрос могут дать грамотный ответ только специалисты. Стоит прислушаться к их советам:
Если выполнить все вышеуказанные рекомендации, то никакого промерзания даже в самые сильные морозы не случится.
Утепленные трубы нужно после окончания зимы снова вернуть в исходное положение:
Утепление водопровода – это прямой путь к радости от мороза и солнца. Но если заранее не позаботились об этом процессе, то придется прибегнуть к одному из рекомендованных выше способов разморозить водопровод.
(71 голос., средний: 4,75 из 5)
Похожие записи
Терраса к дому своими руками
Крыльцо своими руками – особенности технологий, пошаговые инструкции
Температура в зависимости от показателя
Чтобы четко определить температуру замерзания, нужно сначала понять, как связаны эти 2 параметра.
Как они взаимосвязаны?
При увеличении давления, температура замерзания снижается, при уменьшении – t° растет. Существуют специальные формулы, которые помогают рассчитать конкретное значение.
Таблица таких соотношений выглядит следующим образом:
| Температура, °С | Давление, мПа |
| 0 | 0,1 |
| -1 | 1 |
| -2 | 30 |
| -3 | 40 |
| -4 | 50 |
| -5 | 60 |
| -10 | 110 |
| -22 | 210 |
Мониторим проблемные места и устраняем возможные причины
Первым делом подвал дома
. Самым простым способом избежать замерзания труб в подвале, это поднять температуру воздуха в нем. Из самых простых мер, утеплить все окна и двери.
На втором месте уличные краны
. С этим немного сложнее, на зиму нужно перекрыть подачу и слить воду из всех труб, которые подходят к уличным кранам. В некоторых случаях, когда нет возможности полностью слить воду из трубы, я отсоединял ее от водопровода и таким образом сливал с нее воду. Но по правилам нужно делать сливной кран в трубе, в самой нижней ее точке как показано на рисунке ниже.
Ну и основное это главная труба подачи воды на улице
. Спасти трубу на улице, можно только утеплив ее. А об этом думаю, стоит поговорить подробнее:
Утеплитель для труб из полиэтиленовой пены
Самый дешевый и простой способ обезопасить себя от замерзания воды в трубах – это утеплить их специальной трубкой из полиэтиленовой пены. Монтировать его удобно как при монтаже, просто нанизывая на трубу, так и при уже собранной системе водопровода. На улице лучше утеплять трубу в два слоя, используя пену диаметром 25 мм и 32 мм.
Нагревательный кабель
Как происходит процесс?
Снижение температуры замерзания при увеличении давления имеет физическое обоснование.
Пресная жидкость при замерзании расширяется примерно на 10%. У соленой морской воды расширение будет меньшим, но оно все равно происходит.
Поэтому, когда внешнее давление растет, то температура замерзания снижается. Суть процесса замерзания состоит в кристаллизации воды.
Но в отличие от других жидкостей, вязкость воды при увеличении давления уменьшается. Что и обусловило более медленные процессы кристаллизации.
Это объясняется структурными особенностями молекул и некоторыми механизмами взаимодействия между ними. Для того, чтобы процесс начался, нужен центр кристаллизации, состоящий из нескольких десятков молекул.
В природных условиях пресная вода всегда содержит примеси – пылинки, молекулы соли и т.д. Все они могут стать центрами кристаллизации, поэтому процесс будет протекать быстрее, чем при тех же условиях, но в очищенной воде в лабораторных условиях.
Физика 3 класса: вода при замерзании расширяется или сжимается?
Большинство веществ и материалов увеличиваются в объеме при нагревании и уменьшаются при охлаждении. Газы этот эффект показывают более заметно, но различные жидкости и твердые металлы проявляют такие же свойства.
Одним из наиболее ярких примеров расширения и сжимания газа является воздух в воздушном шаре. Когда мы выносим воздушный шар на улицу в минусовую погоду, то шар сразу уменьшается в размерах. Если мы шар вносим в отапливаемое помещение, то он сразу же увеличивается. А вот если мы внесем воздушный шар в баню — он лопнет.
Как влияет тип воды?
Дистиллированная влага в принципе замерзает медленнее даже при нормальном атмосферном давлении. В отличие от других видов пресной воды, она не содержит сторонних примесей.
Физики называют такую жидкость переохлажденной. Любопытно, что если постучать по сосуду с такой дистиллированной водой, она практически моментально превратится в лед.
Наличие любых примесей, в том числе и тех, что находятся в минеральной воде, повышает температуру замерзания, даже, если прочие условия остаются теми же.
Что касается остальных растворов, то здесь, помимо давления, важную роль играет еще и плотность – например, у соленой воды она намного выше.
Но при этом при отрицательных температурах частицы соли как бы выталкиваются. И если растопить многолетний морской лед, то окажется, что он состоит из пресной воды, даже пригодной для питья.
Интересный феномен
Горячая вода замерзает быстрее холодной. Если мы возьмем два одинаковых стакана и нальем в один горячей воды, а в другой столько же холодной, то мы заметим, что горячая вода замерзнет быстрее, чем холодная. Это не логично, согласитесь? Горячей воде нужно остыть, чтобы начинать замерзать, а холодной этого не нужно. Как объяснить данный факт? Ученые по сей день не могут объяснить эту загадку. Данный феномен имеет название «Эффект Мпембы». Открыт был в 1963 году ученым из Танзании при необычном стечении обстоятельств. Студент хотел сделать себе мороженое и заметил, что горячая вода замерзает быстрее. Об этом он поделился со своим учителем физики, который сначала не поверил ему.
Применение знаний в быту человека
В основном сведения о температуре замерзания воды нужны тем, кто сталкивается с прокладкой водопровода.
Как правило, ее замерзание в таких случаях проходит не на подземном участке трубы, а над поверхностью почвы, и далее идет процесс кристаллизации уже в наземном участке.
Чтобы этого не происходило, поскольку замерзание и расширение воды выводит из строя всю систему и нарушает целостность труб, принимают активные и пассивные меры – от утепления трубы до специально обустроенной системы обогрева.
Но очень важно с самого начала правильно сделать расчеты, подбирая производительность оборудования и диаметр труб таким образом, чтобы создать такое давление, при котором вода не будет замерзать при климатических условиях, характерных для этого региона.
Сведения об этих показателях и их соотношениях также нужны тем, кто занимается прокладкой отопительных систем. Важны они и для автомобилистов, которым приходится часто сталкиваться с замерзанием жидкости в радиаторе.
Принятие пассивных мер
Изготовление подводящей трубы производится из теплоизолирующих материалов – пропилена, полиэтилена или металлопластика. Металлические трубы для этих целей не подходят.
Подводящая труба должна иметь достаточно большой диаметр. Это позволит ей пропускать больший объем воды. таким образом обеспечивается дополнительная теплоизоляция, благодаря тому, что труба имеет большую толщину стенок – это способствует увеличению времени остывания воды до температур, при которых она может замерзнуть.
Траншея для труб вырывается глубиной, сравнимой со средней глубиной промерзания грунта в данном регионе. Чаще всего траншею роют в глубину 70-150 см.
Необходимо прокладывать трубы с уклоном в сторону, где расположен колодец или скважина.
Необходимо обязательное утепление трубы.
Оптимальными значениями диаметра считаются:
Необходимо знать о том, что: При возможности выбирают трубы, имеющие и больший диаметр, но они имеют гораздо большую стоимость.
Как выяснить оптимальную глубину
Глубина прокладки водопровода зависит от множества факторов, ниже мы рассмотрим самые серьёзные и значимые из них. Основное – не потерять ответственные нюансы, поскольку переделка будет стоить столько же, сколько и основные работы.
При расчете ориентировочной глубины принципиально важно не забывать следующие советы:
В случае если вам нужен СНиП на глубину заложения водопровода, то направляться искать нормативный акт за номером II-Г.3-62 называющиеся Водоснабжение Нормы проектирования. В этом документе возможно отыскать все нужные данные.
В документе имеется таблицы, в которых отражена глубина заложения труб для водопровода в зависимости от региона, в котором проводятся работы.
Рассмотрим пример для средней полосы России:
В случае если речь заходит о северных районах, то показатели возрастают в разы, а вдруг разглядывать южные области, то трубы возможно прокладывать весьма мелко – от полуметра до метра.
Рассмотрим, имеется ли минимум, на какую глубину копать водопровод, тут все очень просто – труба прокладывается как минимум в 50 см от поверхности земли. Это значение выбрано неслучайно, так когда на таком заглублении возможно гарантировать, что коммуникации не будут повреждены проезжающим транспортом и могут выдержать другие нагрузки.
Врезаться своими руками в центральный водопровод не разрещаеться, но, кроме того в случае если работу будут делать наемные работники, вам направляться знать основные правила качественного монтажа:
Эффективный способ как отогреть воду в пластиковой трубе
Во многих домах водоснабжение осуществляется по пластиковым трубам. Если вы обнаружили, что зимой ваша труба замёрзла, то следует её хорошенько отогреть.
Для того, чтобы это сделать, вам придётся взять:
Первым делом сделайте проволоку ровной. Приготовьте гидроуровень. Один конец проволоки заверните в петлю. Изолентой соедините петлю к трубке гидроуровня. Головка уровня должна выходить на 1 сантиметр. Возьмите изоленту и соедините проволоку с уровнем на всю длину. Оставшийся конец гидроуровня закрепите к клизме. Теперь проволоку с трубкой засуньте в пластиковую трубу, где замёрзла ваша вода. Двигайте её до момента, когда почувствуете, что упёрлись в лёд. Теперь клизмой вводите кипяток и толкайте проволоку внутрь трубы. Под конец трубопровода поставьте ведро, чтобы лилась холодная вода.
Вывод
Проанализировав вышеизложенную информацию, можно сделать вывод, что самым оптимальным способом избежать разрыва труб является их утепление с помощью пенополиуретановой скорлупы. Это самый бюджетный, простой и надежный вариант среди вышеперечисленных. Главное, чтобы материал был качественным.
Заказать качественную пенополиуретановую скорлупу вы можете в компании АМАРО. Мы являемся прямым производителем пенополиуретановой скорлупы, благодаря чему продукция имеет выгодную для покупателей стоимость.
Форма заказа скорлуп ППУ (теплоизоляции для труб), отводов, клея, кожухов, хомутов
Воспользовавшись этой формой, Вы можете отправить заявку-заказ на утеплитель для труб (скорлупу ППУ, теплоизоляцию), отводы для труб, клей, хомуты и любую другую нашу продукцию. После обработки заказа нашим отделом сбыта, сотрудники свяжутся с вами для уточнения параметров заказа, сроков поставки, условий доставки и т.п.
Пример. Расчет в Excel.
Проложенный по воздуху в неотапливаемом помещении участок стального водопровода без теплоизоляции длиной L=20 м выполнен из круглой трубы с наружным диаметром D=33,5 мм и с толщиной стенки s=2,8 мм. Температура окружающего воздуха (среды) tс=-10 °С. Скорость движения воздуха v=1 м/с. Температура воды на входе в трубопровод t1= 5 °С. Давление воды в трубопроводе P=0,1 МПа. Коэффициент температуропроводности воды а=0,000000143 м2/с. Температура замерзания воды t3=0 °С.
1. Найти время начала замерзания воды в трубе при отсутствии расхода.
2. Вычислить минимальный расход воды, при котором водопровод не замерзает.
1. Для вычисления плотности, теплоемкости и теплопроводности воды воспользуемся программой из статьи «Теплофизические свойства воды». В исходные данные введем среднюю температуру воды из интересующего нас диапазона 5…0 °С.
Время остывания воды (труба полностью заполнена) до критической температуры замерзания при отсутствии расхода рассчитаем по программе из статьи «Время охлаждения (нагрева)». Все исходные данные для этого у нас есть из условий задачи и предыдущего первого расчета.
Первая часть задачи решена. Время охлаждения неподвижной воды в трубопроводе до 0 °С — около 21 минуты.
Обращаю внимание и напоминаю, что выполненный расчет носит оценочный характер! В частности, теплоемкость оболочки – стенки стальной трубы – этот расчет не учитывает.
Если бы скорость ветра в задаче была не 1 м/с, а, например, 10 м/с, то резко бы увеличился коэффициент теплоотдачи на границе «труба-воздух» α=45,6 Вт/(м2*К). И время до начала замерзания водопровода составило бы всего 4…5 минут! (В примечании к ячейке D3 программы приведены справочные данные, формулы и рекомендации по определению α.)
2. Минимальный теоретический расход воды, при котором водопровод не должен замерзать, рассчитаем с помощью программы из статьи «Расчет теплоотдачи трубы». Примем температуру воды на выходе из трубопровода t2= 1 °С. Это означает, что падение температуры воды на двадцати метрах не должно превысить |dtтрГГ|=4 °С.
Сравнительно небольшой проток 0,015 кг/с (или примерно 0,92 л/мин) воды с температурой t1= 5 °С на входе обеспечит мощность притока тепловой энергии PтрГГ=256,6 Вт, которой достаточно для поддержания системы в стационарном равновесном состоянии. При этом температура воды на выходе двадцатиметровой трубы будет равна t2= 1 °С.
Предлагаем ознакомиться Уголок для плитки (31 фото): керамический, кафельный и декоративный для ванной, для укладки и стыка плитки, накладной и пвх
Проверим выполненные расчеты по еще одной программе из статьи «Регистры отопления из труб».
Рассчитанная мощность Q=262 Вт приближенно равна теплоотдаче из предыдущего третьего расчета PтрГГ=256,6 Вт, а вычисленный коэффициент теплоотдачи α=9,6 Вт/(м2*К) равен коэффициенту теплоотдачи из второго расчета, где его в исходных данных мы определили по скорости движения воздуха.
1. Замерзает водопровод при отсутствии движения воды уже через 21 минуту.
2. При расходе воды около 1 л/мин (при средней скорости движения воды
Как отогреть замерзший водопровод: 4 эффективных способа
Когда температура на улице опустилась ниже нормы, и вы заметили, что водопровод замерз, не спешите покупать новые трубы. Есть проверенные способы, которые помогут вам справиться с этой проблемой.
С помощью горячей воды
Если вы обнаружили или на 100% уверены, что участок вашего водоснабжения замёрз на «открытом» месте, где можно использовать кипяток для обогрева трубы – то используйте кипяток. Перед этим возьмите ветошь и обмотайте трубу вокруг. Она заберёт всю воды и увеличит время взаимодействия кипятка с трубой. Лейте горячую воду до момента, пока лёд полностью не растает. Чтобы ускорить процесс, можете включить кран.
Способ хорош для помещений. Если у вас замерз подземный незамерзающий трубопровод, то кипяток тут явно не поможет. Придётся осуществлять отогрев трубы таким способом на протяжении более 10 часов, чтобы лёд смог оттаять.
Использовать строительный фен
Для этого следует воспользоваться сварочным аппаратом. Чтобы отогреть трубу таким способом, надо один провод (плюс) подключить к одному концу трубы, а второй (минус) — ко второму концу. Буквально за пару минут лёд растает. Принцип работы такого способа схож с кипятильником. Преимуществом использования электрического тока в том, что греется только вода. Провода трансформатора остаются холодными. Это не позволит пластиковой трубе плавиться вместе с водой. Минус способа – нужен трансформатор.
Найти специалистов
Можно не мучиться самостоятельно, а просто вызвать профессионалов. У них в наличии будут специальные средства для отогрева льда. Например, гидродинамическая установка. Она промывает не только водопроводные трубы, но и канализационные трубы. Установка подаёт горячую воду под мощным давлением, от которого лёд постепенно тает. При большом давлении, лёд в трубе исчезает очень быстро.
Какой способ выбрать – решать вам. Учитывайте ваши возможности и способность самостоятельно разморозить трубы без происшествий. А если сомневаетесь, что сможете сделать всё правильно – лучше вызовите специалиста.