لوله های چند لایه

درحال مشاهده: لوله های چند لایه

ادعونی اهدای خون

لوله های چند لایه

۱۳۸۹/۰۴/۱۱

12:0

امیرحسین ستوده بیدختی

لوله هاي فلزي و پليمري هر كدام داراي نقاط قوت و ضعف مخصوص خود ميباشند.در طراحي و توليد لوله هاي 5لايه سعي گرديده با تلفيق پليمر و فلز، از مزاياي هر دو استفاده و نقاط ضعف آنها پوشش داده شود. لوله هاي تلفيقي خصوصياتي چون عمر زياد ،عدم پوسيدگي و خوردگي ، مقاومت شيميايي ، سرعت و سهولت در نصب را از لوله هاي پليمري ، عدم نفوذ اكسيزن و انبساط طولي نا چيز را از لوله هاي فلزي به ارث برده اند.

ساختار تركيبي لوله هاي چند لايه سان پکس چگونه است؟

لوله هاي سان پکس از نوع لوله هاي فلزي يا مركب هستند كه از تركيب چند لايه و يك لايه فلزي تشكيل شده اند. در اين نوع لوله ها لايه داخلي و خارجي پليمري بوده و لايه فلزي در ميان پليمرها واقع شده است . اين ساختار در شكل زير در برش مقطعي لوله نشان داده شده است .

لايه پليمريPEX و PERT

مواد اوليه پليمري مورد استفاده در لوله هاي چند لايه در دو نوع , و با استفاده از پليمرهاي PEX يا PERT توليد ميشود. نماد AL درنام عمومي لوله هاي نشان دهنده ي لايه ي آلومينيوم است.

پلي اتيلن مشبك يا PEX نخستين پليمر مورد استفاده در توليد لوله هاي تلفيقي است. و در واقع همان مواد پلي اتيلن ميباشدكه ساختار مولكولي طولي آن ، با روشهاي شيميايي ( يا توسط تشعشع) به ساختار شبكه اي تبديل شده و در نتيجه پليمر قدرت تحمل حرارت وفشار بيشتري را پيدا ميكند.

پليمر PERT نخستين پليمري است كه اختصاصاً براي توليد لوله طراحي و عرضه شده است . استفاده از PERT در لوله هاي تلفيقي براي نخستين بار در سال 1997 با شعار « يك لوله براي همه ي كاربردها » آغاز گرديد . اين پليمر پيشرفته, كوپليمري از اكتن و اتيلن است و وجود زنجيره هاي هشت گانه ي كربن در ساختار آن باعث ميشود كه ضمن دستيابي به مزاياي بيشتر , نياز به مشبك كردن براي افزايش مقاومت در مقابل فشار و حرارت از بين برود.

خصوصیت مواد پلیمری PEX تحمل حرارت تا 95 درجه سانتیگراد می باشد در حالی که پلیمر PERT صيقلی تر می باشد و چسبندگی بیشتری نسبت به لایهAL دارد ولی از نظر تحمل حرارت آب گرم تا 80 درجه سانتیگراد توصیه می شود .

مزاياي وجود لايه آلومينيوم AL

هر چند لوله هاي پليمري مانند پلي اتيلن, پلي پروپيلن , پلي بوتيلن و پلي اتيلن شبكه اي شده, داراي مزاياي نسبت به لوله هاي فلزي ميباشند. ولي داراي دو محدوديت مهم زير نيز هستند:
ضريب انبساط حرارتي زياد

بطور كلي ضريب انبساط حرارتي مواد پليمري در مقايسه با فلزات بسيار بالا ميباشد. بعنوان نمونه ضريب انبساط حرارتي پلي پروپيلن و پلي اتيلن در محدوده 19/0-14/0 ميباشد در صورتي كه ضريب انبساط حرارتي فلزات كمتر از 02/0 ميباشد . هنگامي كه آب گرم دخل لوله هاي پليمري جريان يابد طول لوله ها افزايش مييابد و در صورت بسته بودن شبكه لوله كشي ايجاد تنش هاي حرارتي كرده و طول عمر لوله را كاهش ميدهد.
نفوذ اكسيژن

نفوذ اكسيژن به داخل آب بخصوص در سيستم هاي حرارتي مثل شوفاژ تخريب اجزاي فلزي را به شدت افزايش ميدهد.

استفاده از لايه آلومينيوم موجب حل دو مشكل فوق ميشود. مشخصات آلومينيوم مصرفي در اين لوله ها بر اساس استاندارد ASTM به صورت زير مي باشد:

استحكام كششي: حداقل Mpa 100 (Psi 14600)
درصد افزايش طول در نقطه پارگي : 20%
ضخامت : بين 3/0-2/0 ميلي متر ( بسته به قطر لوله)

استفاده از آلومينيوم هاي آلياژي كه داراي استحكام بالا ميباشد داراي دو مزيت است:
استحكام بالاي لوله
قابليت جوش بهتر

نكته حائز اهميت در كاربرد لايه آلومينيوم , جوش طولي آن ميباشد . اگر لايه آلومينيوم بدون جوش استفاده شود در استحكام لوله ها نقش مهمي را ايفا نخواهد كرد. جوش فويل آلومينيوم با ضخامت حدود 200 تا 300 ميكرون تكنولوژي بالايي را ميطلبد كه در توليد سان پکس اعمال شده است .
لايه چسب

همانطوري كه در ساختمان سان پکس شرح داده شده بين لايه آلومينيوم و لايه هاي داخلي و خارجي پليمر از دو لايه چسب استفاده شده است . قابل توجه است كه چسبندگي پليمر به آلومينيوم , ضعيف مي باشد و استفاده از چسب الزامي است.

چسب مورد استفاده بايستي داراي خواص زير باشد: استحكام چسبندگي بالا به سطح آلومينيوم و پليمر.
مقاومت حرارتي بالا بطوريكه تا دماي 110 درجه سانتيگراد در زمان طولاني مقاوم باشد.
قابليت فرآيند درخط توليد لوله

برخي از مزاياي لوله هاي چند لايه سان پکس انبساط طولي ناچيز
تحمل فشار و دماي بيشتر نسبت به ساير لوله هاي پليمري
عدم نفوذ اكسيژن
عدم رسوب گذاري
افت فشار ناچيز
مقاومت شيميايي
نياز به عايق كاري كمتر
انعطاف پذيري و استفاده از اتصالات كمتر
مقاومت بيشتر از ساير لوله ها در برابر زلزله
مقاومت در برابر ضربه قوچ (water hammer)
عدم رسوب گذاري

تحمل فشار و دماي بيشتر نسبت به ساير لوله هاي پليمري
توليد بر اساس استاندارد 15 اتمسفر تحمل فشار و 95 درجه سانتيگراد موجب گرديده است نسبت به ساير لوله ها دماي بيشتري را در طول زمان تحمل نمايد.

انبساط طولي ناچيز
با توجه به ضريب انبساط حرارتي بالاي مواد پليمري در مقايسه با مواد فلزي, طول لوله هاي پليمري در معرض دماي بالا افزايش زيادي خواهد داشت . به عنوان مثال اگر 50 متر لوله پلي پروپيلن از دماي 20 درجه سانتي گراد به دماي 70 درجه سانتيگراد برسد حدود 450 ميليمتر افزايش طول خواهد داشت . اين افزايش طول سبب ميشود كه :
در لوله تنشهاي حرارتي ايجاد شود.
لوله ها خميده شده و در صورت صحيح نبودن نصب به سيستم لوله كشي آسيب وارد شود.
درهنگام لوله كشي مساله افزايش طول در نظر گرفته شود.

برخلاف لوله هاي پليمري كه داراي مشكلات فوق ميباشند ، لوله هاي سان پکس به جهت دارا بودن لايه فلزي داراي ضريب انبساط حرارتي پايين ميباشند. اين مساله در جدول زير نشان داده شده است .

ضريب انبساط طولي سان پکس كم, و تقريباً معادل لوله هاي فلزي است

عدم نفوذ اكسيژن

مواد پليمري مانند پلي اتيلن , پلي پروپلين , پلي بوتيلن و ... سد خوبي در برابر عبور اكسيژن نميباشند . نفوذ اكسيژن به داخل آب سبب تشديد خوردگي در اجزاي فلزي شبكه هاي آبرساني ميشود. اين مساله بخصوص در سيستمهاي حرارتي سبب تخريب اجزاي شوفاژ و مبدلهاي حرارتي ميشود.

عدم رسوب گذاري

علاوه بر مواردي كه اشاره شد سطح داخلي لوله هاي 5 لايه در مقايسه با لوله هاي فلزي داراي سطح بسيار صيقلي ميباشند كه اين ويژگي علاوه بر كاهش رسوب گذاري سبب كاهش افت فشار درشبكه آبرساني شده و امكان استفاده از لوله هايي با سايز كمتر جهت كاهش هزينه را فراهم مينمايد.

افت فشار ناچيز

بواسطه داشتن سطح داخلي صاف و صيقلي ( به گونه اي كه ميتوان گفت بستر آن همانند شيشه است ) كمترين افت فشار را در لوله كشي ايجاد ميشود. افت فشار در يك مسير آب , برابر با مجموع افت فشار در طول لوله و افت فشار در اتصالات و تغيير مسير ميباشد . افت فشار در لوله حامل جريان معمولاً از دو عامل نشأت ميگيرد.

الف ) زبري سطح داخلي لوله ( افت فشار استاتيك ايجاد ميكند )

ب) تغيير سرعت يا تغيير جهت جريان ( افت فشار سرعت يا اصطكاكي ايجاد مي كند ) حال مختصراً به بررسي موارد افت فوق ميپردازيم :

افت فشار استاتيك يا اصطكاكي his or hif
اين افت فشار معمولاً در سيستمهاي انتقال سيال با رابطه:f(L/D).V2/2g his = بيان ميشود . هر قدر زبري سطح داخلي لوله (є) زياد باشد نسبت زبري به قطر لوله D) /(є افزايش مييابد و مقدار f (ضريب اصطكاك ) نيز افزايش يافته و در نهايت مقدار افت فشار استاتيك (his) بيشتر ميشود.

لوله سان پکس داراي زبري بسيار ناچيز ميباشد. ((є = 0.007mmيعني نسبت D) /(є لوله سان پکس بسيار كوچك است كه اين مسئله , كوچك شدن f و در نهايت كوچك شدن افت فشار استاتيك (his) را بدنبال دارد كه يكي از مهمترين اهداف طراحي سيستم هاي انتقال سيال ميباشد.

افت فشار سرعتي hiv

اين افت فشار تابع سرعت جريان سيال است مهمترين عواملي كه اين افت فشار را بوجود ميآورد عبارتست از : تغيير جهت جريان ناشي از بكار بردن اتصالات زياد و در نهايت آشفتگي در مسير جريان سيال.

با استفاده از لوله سان پکس ميتوانيم در بكار بردن اتصالات صرفه جويي كنيم ( بواسطه انعطاف پذير بودن و خم شدن لوله) و علاوه بر كنترل هزينه ها افت فشار سرعتي را در لوله ها مهار كنيم . اتصالات يا بطور كلي تغيير مسير با رابطه:

hiv or hif = åk.v2/2g در جريان سيالات ايجاد افت فشار ميكنند و هر قدر تعداد اتصالات كمتر باشد مقدارåk در رابطه فوق كمتر و در نهايت hiv (افت فشار سرعتي ) كاهش مييابد. بنابراين براي داشتن كمترين افت فشار در سيستم هاي لوله كشي , لوله سان پکس بهترين ابزار انتقال سيالات ميباشد.

مقاومت شيميايي

وقتي بحث مقاومت شيميايي پيش ميآيد عموماً اطلاعات مورد نياز به صورت جداول در اختيار قرار ميگيرد تا كاربر با مراجعه به اين جداول به درستي قضاوت نمايد . در اين قبيل جداول عموماً اثر غلظت و دماهاي متفاوت لحاظ ميگردد. نمونه اي از اينگونه جدوال در ذيل آورده شده است . با توجه به مقاومت شيميايي پليمر در مقايسه با فلزات, لوله هاي پلي اتيلن و پلي پروپيلن داراي كاربرد بسيار وسيعي در صنايع شميايي مي باشد.

توصيه ميشود كه در استفاده از اين لوله ها جهت مواد شيميايي حداكثر دقت بعمل آيد و به اتصالات فلزي نيز توجه شود.

نياز به عايق كاري كمتر

ضريب هدايت حرارتي لوله سان پکس پايين ميباشد (K="0.43" W/m.k ) . يعني اين مقدار حدود 02/0 لوله هاي فلزي ميباشد ( به معناي اتلاف انرژي ناچيز) .

با داشتن اين خاصيت ، لوله سان پکس به خصوص در فصلهاي زمستان و تابستان نياز به عايق بندي كمتري دارند. ( ديده ميشود كه لوله هاي فلزي را كه بصورت روكار نصب ميشوند با پشم شيشه يا ماده ديگري عايق بندي مي كنند تا در فصل زمستان از يخ زدگي و در فصل تابستان از گرم شدن بي رويه آب داخل لوله بواسطه سرما يا گرماي محيط جلوگيري شود) در حاليكه اگر لوله سان پکس بصورت روكار نصب شود. علاوه بر داشتن زيبايي ، احتياجي به هيچ گونه عابق بندي ندارد زيرا لوله مذكور داراي ضريب هدايت حرارتي پاييني در حدود مواد عايق ميباشد .

انعطاف پذيري و استفاده از اتصالات كمتر

نسبت مناسب بين آلومينيوم و ماده پليمري باعث خم شدن آسان لوله حتي با دست ميشود و لوله دقيقاً شكل داده شده را به خود ميگيرد. اين لوله با وجود اينكه محكم است اما سبك ميباشد و حمل و نقل آن آسان ميباشد . همچنين در مقابل فساد مقاوم است. با توجه به آنكه لوله هاي فلزي قابليت استحكام و لوله هاي پليمري قابليت انعطاف پذيري خوبي دارند انتظار ميرود كه لوله هاي تركيبي هر يك از اين خواص را تا حدود زيادي داشته باشند . آزمونهاي انجام شده بر روي لوله هاي تركيبي نشان ميدهد كه اين لوله ها در مقابل ضربات و تنشهاي وارده انعطاف پذيري و مقاومت بالايي داشته و بر خلاف انواع لوله هاي پلاستيكي به دليل وجود لايه آلومينيوم مياني در مقابل صدمات مكانيكي تقويت شده اند . سان پکس عليرغم مقاومت آلومينيوم بالا به راحتي خم ميشود. حداقل شعاع انحنا 5 برابر قطر خارجي لوله ميباشد.

مقاومت بيشتر از ساير لوله ها در برابر زلزله

همچنين قابل ذكر است كه سان پکس طبق نظريه كارشناسان مرتبط ، مقاومت بسيار خوبي در برابر زلزله از خود نشان ميدهد و در سيستم هاي لوله كشي با طراحي مناسب ، تنشهاي بوجود آمده ناشي از شكست گسلها را بهنگام وقوع زلزله محو ميكند.

مقاومت در برابر ضربه قوچ WATER HAMMER

لوله هاي چند لايه بواسطه مسلح بودن به لايه آلومينيوم مقاومت قابل توجهي در برابر نيروهاي اضافي ناشي از جريان سيال از خود نشان ميدهد . پديده مهمي كه برخي مواقع در جريان سيالات و به خصوص در زمان اغتشاش جريان اتفاق ميافتد پديده ضربه قوچ ميباشد. اين پديده در اثر تغيير ناگهاني سرعت جريان آب در لوله و يا انسداد پيدرپي مسير جريان آب ( مثلاً كه شير آب را بطور ناگهاني باز ميكنيم و يا ميبنديم ) بوجود ميآيد بطوريكه فشار زيادي در آب ايجاد ميشود كه بصورت موج در امتداد لوله و خلاف جهت جريان حركت نموده، پس از برخورد به مانع باز ميگردد و با عمل رفت و برگشت موج فشار تا زمان استهلاك كامل آن ادامه مييابد . اين فرآيند بعضي اوقات باعث شكستن لوله هاي غير مسلح و معمولي ميشود و با صداي زيادي توام است. لوله سان پکس در برابر پديده ضربه قوچ مقاومت بسيار خوبي از خود نشان ميدهد و اين پديده هيچگاه نميتواند اين نوع لوله را تخريب كند.

عدم رسوب گذاري در داخل لوله

جدار داخلي لوله هاي سان پکس نسبت به جدار داخلي لوله هاي فلزي رايج ، بسيار صيقلي هستند. اين امر امكان رسوبگذاري معدني را منتفي مينمايد از طرفي بدليل عدم رسوب گذاري افت فشار در داخل لوله ها بسيار ناچيز خواهد بود و بنابراين انتخاب لوله هايي با قطر كمتر فراهم ميشود.

كاربرد لوله هاي چند لايه
آب آشاميدني
لوله كشي گاز
كاربرد در صنعت و پزشكي
كاربرد در سيستم هاي حرارتي و برودتي
سيستم گرمايش كفي

آب آشاميدني

در سایر كشورها نظير انگليس , فرانسه, آلمان , سوئيس , اتريش , چين و ژاپن استفاده از لوله های 5 لایه به تایید سازمانهای بهداشتی رسیده است ، بنابر اين طعم و مزه آب تغييري نخواهد كرد. همچنين از اين لوله ها ميتوان جهت انتقال آب گرم مورد مصرف در شستشو نیز استفاده كرد.

لوله كشي گاز

براي لوله كشي گاز طبيعي بايد از لوله هایی استفاده شود كه در مقابل گاز نفوذ ناپذير باشد, فشار بالايي را تحمل كند و هيچگونه فعل و انفعال شيميايي در داخل لوله صورت نگيرد . در همين راستا لوله هاي مركب ( PEX - PEX- AL ),(PRT-AL-PRT) ضمن دارا بودن اين ويژگيها داراي ايمني بالايي ميباشد به همين دليل در آمريكا و برخي از كشورهاي اروپايي و آسيايي از اين محصولات براي لوله كشي گاز طبيعي استفاده ميشود.

كاربرد در صنعت و پزشكي

در صنايع غذايي دارويي و اغلب مواد شيميايي جايي كه دماهاي كمتر از دماي آب جوش مطرح باشد امكان استفاده از لوله هاي مركب( PEX - PEX- AL ),((PRT- AL- PRT وجود دارد اين لوله ها در صنايع پزشكي نظير گازهاي طبي و سيستمهاي دياليز مورد استفاده قرار ميگيرند. در صنايع سنگين نظير كشتي سازي و ماشين سازي و همچنين در كارخانه هاي توليد مواد شيميايي كه لوله هاي فلزي كارآيي ندارند نيز از اين لوله ها استفاده ميشود.

كاربرد در سيستمهاي حرارتي و برودتي سيستم كف خواب floor heating

امروزه يكي از كاربرد هاي عمده و مهم لوله هاي چندلايه (PEX-AL-PEX)( PRT - PRT- AL ) استفاده در سيستمهاي حرارتي و برودتي ميباشد . در صورت استفاده از اين لوله ها در سيستمهاي حرارتي حداكثر دماي مجاز براي كاركرد بلند مدت 95 درجه سانتيگراد ميباشد. اين لوله ها يا بصورت اتصال به رادياتورها بر طبق روشهاي رايج بكار گرفته ميشوند و يا اينكه از طريق روش كف خواب ( با قرار دادن لوله ها به يكي از شكلهاي مارپيچ يا كفي حلقوي درون بتون) مورد استفاده قرار ميگيرند . در روش اخير با معلوم بودن جنس مصالح ساختماني ، مساحت اتاق ، تعداد پنجره ها و شرايط ، امكان محاسبه طول لوله هاي مركب جهت خوابانيدن دركف اتاقها وجود دارد ضمن اينكه اين لوله ها قابل استفاده در سيستمهاي برودتي از قبيل فن كويل , سردخانه , سيستمهاي مولد سرما و غيره ميباشند. قابل ذكر است كه در سيستمهاي حرارتي كف خواب floor heating امكان استفاده از انواع لوله هاي فلزي بعلت ايجاد رسوب و افت فشار وجود ندارد . در شكلهاي زير نمونه هايي از يك سيستم كف خواب نشان داده شده است .

انتخاب صحيح يك سيستم گرمايشي نقش مؤثري در تأمين آسايش ساكنين ساختمان دارد. در سيستم هاي مدرن گرمايش و سرمايش تابشي ضمن امكان پوشش وسيعتري توسط لوله ها و پانلها ميتوان دماي 15 درجه سانتيگراد را در حالت سرمايش و دماي بين 35 تا 50 درجه سانتيگراد را براي حالت گرمايش ايجاد نمود . البته به دليل رخ دادن حالت چگالش و ميعان قطرات آب روي سطوح سرد نميتوان براي سرمايش تابشي از دماهاي كمتر استفاده نمود.چون در سيستمهاي گرمايشي ديگر جريان هوا عامل اساسي به شمار ميآيد در نتيجه آلودگي ناشي از اختلاط هواي محيطهاي مجاور در اثر حرارت هوا نيز امري غير قابل پيشگيري است كه اين مساله در سيستم تابشي وجود ندارد. بنابراين از لحاظ بهداشتي و كاهش آلودگي محيطهاي كار و زندگي و بهره وري افراد ساكن در محل , بسيار مناسبتر است.

اين برتري عامل موثري در كار برد اين روش در بيمارستانها و اتاقهاي عمل است كه از هزينه فيلتر كردن هوا در محيطهاي تميز نيز به مقدار زيادي ميكاهد . همچنين به دليل حذف دستگاهها و تجهيزات گرما ساز و سرما ساز در محل مصرف مانند بخاري ويا رادياتور , از اين روش , به ويژه در آپارتمانهاي كوچك , راهروها و دالانها ميتوان استفاده بيشتري نمود. در سالنهاي اجتماعات , تالارها و موزه ها نيز به دليل بلند بودن سقف معمولاً گرما به ارتفاع نزديك سقف منتقل ميشود و براي گرمايش محيط نياز به فعاليت دستگاههاي گرما ساز به ميزان بيشتري به وجود ميآيد كه اين مهم علاوه بر مصرف انرژي بيشتر باعث استهلاك تجهيزات نيز ميگردد. با استفاده از گرمايش تابشي ميتوان ارتفاع نزديك به كف و در اصل فضاي مفيد اين مكانها را با مصرف انرژي كمتر گرم و همچنين گرماي مطبوعتري ايجاد نمود.

گرمايش به روش گرما از كف به عنوان راحتترين , سالمترين طبيعي ترين روش گرمايشي موجود, شناخته , شده است . اين سيستم معمولاً در دماي بين 30 تا 60 درجه سانتيگراد كار ميكند كه در مقايسه با ديگر روشهاي حرارتي كه بين 55 تا 80 درجه سانتيگراد كار ميكنند, باعث كاهش مصرف انرژي به ميزان 20 تا 40 درصد ميشود.

مطالب تصادفی:

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

موضوعات مرتبط: سد,جمع آوری,تولید,انتقال و توزیع,چاه,زهکشی,مخازن

برچسب‌ها: لوله

ادامه مطلب

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

درحال مشاهده: لوله های چند لایه

لوله های چند لایه

لیست مطالب

آرشیو موضوعی

برچسب ها

صفحات مهم

لینک دوستان

پیوندها

نویسندگان

آخرین مطالب

آرشیو