13 kwietnia 2016 r
Cel: Istnieje spór co do tego, czy wrzącą wodę można zlać do zlewu kuchennego w mieszkaniu bez uszkodzenia rury spustowej. Można założyć, że jeśli rura szybko spłynie, czas niezbędny do spowodowania uszkodzenia byłby większy niż faktyczny czas, gdy wrząca woda byłaby obecna w dowolnym odcinku rury. Zakładając, że ta teoria jest poprawna, istnieje obalenie, że zlewozmywaki kuchenne mogą zostać zatkane lub częściowo zatkane, lub że skumulowany efekt regularnego wyrzucania wrzącej wody do kanalizacji może (ostatecznie) spowodować awarię rury lub jej zapadnięcie się w obszarach, w których rura jest zakopana. W rzeczywistości zapadnięte rury nie są niczym niezwykłym w branży hydraulicznej; jednak autor nie jest znany w momencie pisania tego tekstu, czy istnieją jakiekolwiek opublikowane prace, które podają temperaturę jako przyczynę zwiniętej rury, czy też przekroczenie maksymalnej temperatury znamionowej (140 ° F) dla rury PCV ma jakieś znaczące, rzeczywiste konsekwencje. Eksperyment ten został zaprojektowany i przeprowadzony w celu zmierzenia stopnia i szybkości wypaczenia PCW, gdy (rura spustowa jest wypełniona wrzącą wodą), oraz w celu zmierzenia czasu niezbędnego do schłodzenia wody, do dopuszczalnego zakresu temperatur rury PVC.
mierzone od zewnętrznego dna odpowiedniego łokcia; krótkie ramię miało 7 cali wysokości, mierzone od zewnętrznego dna odpowiedniego łokcia. Rura została zważona i stwierdzono, że ma 1555,5 gramów. Ponieważ rura miała dodatkową długość 9 3/4 "w jednym ramieniu, a drugie ramię miało połowę złączki, to dodało pewną wagę do całej rury, co prawdopodobnie czyni całkowitą zmierzoną masę nieistotną dla celów dokładnego obliczenia wymiany ciepła. mierzone od zewnętrznego dna odpowiedniego łokcia; krótkie ramię miało 7 cali wysokości, mierzone od zewnętrznego dna odpowiedniego łokcia. Rura została zważona i stwierdzono, że ma 1555,5 gramów. Ponieważ rura miała dodatkową długość 9 3/4 "w jednym ramieniu, a drugie ramię miało połowę złączki, to dodało pewną wagę do całej rury, co prawdopodobnie czyni całkowitą zmierzoną masę nieistotną dla celów dokładnego obliczenia wymiany ciepła.
Rurę zawieszono na każdym końcu, opierając końce na dwóch krzesłach o równej wysokości, tak aby rura była pozioma. Paski nie były używane do zabezpieczenia rury. Wysokość rury wynosiła 25 cali od podłogi do środka rury. Nie przyłożono żadnych sił zewnętrznych; jedyne znane siły występujące były spowodowane ciężarem wody i rury oraz naprężeniami wytwarzanymi przez wodę w temperaturach powyżej, przy i wokół maksymalnej oceny dla PCW (140 ° F). Objętość zużytej wody została z góry określona przy użyciu letniej wody z kranu do wypełnienia rury i stwierdzono, że wynosi ona w przybliżeniu 1300 ml. Objętość wewnątrz rury była taka, że poziom wody wynosił dokładnie 1 "od szczytu krótkiego ramienia rury (lub 6 cali wysokości od zewnętrznego dna kolanka (-ów)). Warto tutaj zauważyć,
Znak został wykonany niezmywalnym markerem na środku rury, a kamera była używana do okresowego rejestrowania i dokumentowania wielkości ugięcia, które wystąpiło w ciągu całego okresu 30 minut. Do krótkiego ramienia rury włożono termometr rtęciowy w celu monitorowania zmian temperatury w czasie. Eksperyment zakończono, gdy zmierzona temperatura spadła poniżej maksymalnej wartości znamionowej dla rury. Był to test jednorazowy, który nie został powtórzony dla dokładności statystycznej. Zebrane dane przedstawiono poniżej.
O 15:36 zastosowano kolbę zawierającą 1,4 litra wrzącej wody z kranu, aby przenieść około 1,3 litra do rury. Wrzątek wlano do dłuższego z dwóch ramion. Termometr włożono do drugiego krótkiego ramienia na drugim końcu rury.
Po 0 minutach znak był 25 "nad podłogą Temperatura wody = 212 ° F; temperatura pokojowa i (domyślnie) temperatura rury wynosiła 70 ° F. Podczas przenoszenia cieczy obserwowano skręcanie i wypaczanie rury .
W ~ 1 minutę po -0,15625 "Temp = 182 ° F
5 minut po -0,25 "Temp = 176 ° F
10 minut po -0,3125 "Temp = 166 ° F
15 minut po -0,375 "Temp = 157 ° F
18 minut po -0,40625 "Temp = 153 ° F
20 minut po -0,375 "Temp = 150 ° F
25 minut po -0,46875 "Temp = 143 ° F
W 29 minut po -0,466875 "Temp = 140 ° F
30 minut po -0,50 "Temp = 138 ° F
Wyniki: po 29 minutach temperatura spadła poniżej 140 ° F (maksymalna ocena dla PVC). Po 30 minutach eksperyment zakończono opróżniając wodę do innego pojemnika, w którym zważono i stwierdzono, że wynosi 1290,1 g. Wykonano staranne pomiary, aby ustalić, czy rura skręciła się o około 30 ° zgodnie z ruchem wskazówek zegara, od końca do końca (lub około 7,5 ° na stopę liniową). Rura zaczęła się skręcać i wypaczać, gdy wlewana była do niej wrząca woda. Pomiar temperatury wody na drugim końcu, około jednej minuty, pokazuje, że rura już zaabsorbowała niewiarygodne 30 ° F z (około) 1,3 l wody. Stwierdzono, że całkowite ugięcie wynosiło 1/2 cala po 30 minutach.
Największą wartość ugięcia stwierdzono nieoczekiwanie w odległości około 7 cali (w kierunku środka rury) od środka zaworu kulowego. Maksymalne ugięcie zostało zmierzone jako 7/8 cala (ugięcie boczne) lub całkowita krzywizna około 2,5 cala zmierzona na każdym końcu rury. Warto również zauważyć, że długie ramię rury (do której wlewano wrzącą wodę, ale nie tam, gdzie wrząca woda była obecna przez więcej niż kilka sekund, miało ugięcie około 3/16 cala; całkowita krzywizna wynosiła 3/4 cala mierzona na końcu ramienia. Głębokość wody została zmierzona na 6 cali od zewnętrznego dna łokci (łokci). W odniesieniu do długiego ramienia największą wypaczenie stwierdzono powyżej linia wodna, bliżej miejsca, w którym wrząca woda po raz pierwszy weszła i zetknęła się z PVC. Pomiary ugięcia, które były wykonywane okresowo, w ramach eksperymentu, były po prostu pionowymi pomiarami znaku wykonanymi na środku długości rury. Przed przeprowadzeniem tego eksperymentu oczekiwano, że największa zmiana zostanie znaleziona w środku rury z powodu ugięcia; ale nieoczekiwane ugięcie boczne było o 75% większe niż ugięcie pionowe; a rzeczywiste maksymalne ugięcie na stopę liniową znaleziono przy wejściu, gdzie wrzącą wodę wlewano do rury. Graficzne przedstawienie zmierzonych ugięć / zmian (na środku rury) znajduje się poniżej. oczekiwano, że największa zmiana zostanie znaleziona w środku rury z powodu ugięcia; ale nieoczekiwane ugięcie boczne było o 75% większe niż ugięcie pionowe; a rzeczywiste maksymalne ugięcie na stopę liniową znaleziono przy wejściu, gdzie wrzącą wodę wlewano do rury. Graficzne przedstawienie zmierzonych ugięć / zmian (na środku rury) znajduje się poniżej. oczekiwano, że największa zmiana zostanie znaleziona w środku rury z powodu ugięcia; ale nieoczekiwane ugięcie boczne było o 75% większe niż ugięcie pionowe; a rzeczywiste maksymalne ugięcie na stopę liniową znaleziono przy wejściu, gdzie wrzącą wodę wlewano do rury. Graficzne przedstawienie zmierzonych ugięć / zmian (na środku rury) znajduje się poniżej.
Wniosek: Oczywiście ugięcie boczne było spowodowane odkształceniem złącza zaworu kulowego; na zmierzone wartości ugięcia wpływ miał prawdopodobnie skręcenie i przemieszczenie boczne rury. Spekulacyjnie najbardziej prawdopodobna przyczyna ugięcia bocznego była spowodowana różnicą długości rury, która była ukryta przez złączkę; innymi słowy, rura została prawdopodobnie przycięta pod kątem. Wiadomo, że gdy różne materiały lub różne długości materiału zostaną ze sobą połączone, obiekt będzie miał znaczne naprężenia stearynowe po podgrzaniu, ponieważ oba materiały nie będą się równomiernie rozszerzać. Rozważ następujący przykład: długość A wynosi 4 stopy, długość B wynosi 4,1 stopy .; po podgrzaniu każdy materiał rozszerza się o 2%. Zatem długość A będzie wynosić 4,080 stóp, a długość B będzie 4,182. Różnica w (podgrzewanych) długościach wynosi 0,002 stopy,
Dalsze spekulacje dotyczące przyczyny obserwowanego wypaczenia bocznego obejmują różnicę absorpcji temperatury w złączu z powodu efektu izolacyjnego lub możliwe, że istniały siły utajone z wcześniejszego użycia zaworu kulowego, które ostatecznie zostały wyrażone, gdy rura stała się wystarczająco miękka aby umożliwić uwolnienie potencjalnych sił (efekt odwijania lub relaksacji). Takie spekulacje można zweryfikować lub wykluczyć poprzez dalsze testy.
Oczywiście wrząca woda może powodować ugięcie w rurze 1 1/4 "(nominalne obniżenie ciśnienia), która była standardem przemysłowym dla odpływów zlewozmywakowych przez wiele lat. Można również założyć, że temperatura w rurze jest absorbowana tak szybko, że ogrzewanie prawie na pewno będą nierówne, co spowoduje, że obszary będą szybko przegrzane i bardziej podatne na awarie. Zakładając, że rura była zatkana lub powoli osuszana, lub może istnieć skumulowany efekt wielokrotnego narażenia na wrzącą wodę, uzasadnione jest podsumowanie że wlewanie wrzącej wody do kanalizacji może spowodować awarię. Dotyczy to zwłaszcza zakopanych rur, ponieważ występowałby nacisk wywierany przez ciężar gleby.
Podsumowując, zaobserwowano tutaj, że rura 40 z PVC, która była wystawiona na krócej niż minutę na temperatury przekraczające maksymalną temperaturę znamionową, odkształci się. Dowodem na to jest wypaczenie 3/4 cala znalezione w obszarze (długim ramieniu), gdzie wrząca woda została wlana do rury; w tym obszarze wrząca woda tylko przepłynęła i nie pozostała przez czas trwania testu. Wrząca woda była obecna w długim ramieniu rury tylko przez czas niezbędny do przeniesienia wody, który wynosił około 15 do 20 sekund.Ponadto, w przypadku gdy rury są narażone na działanie temperatur powyżej maksymalnej wartości znamionowej przez dłuższy czas, będą się one odkształcać, dopóki temperatura nie spadnie poniżej maksymalnej wartości znamionowej. Z powyższej ilustracji graficznej wydaje się oczywiste, że tempo lub stopień wypaczenia prawie równa się chwilowej temperaturze lub szybkości rozpraszania temperatury.
Dyskusja: Ważne jest, aby wziąć pod uwagę, że ilość wody użytej w tym eksperymencie wynosiła jedynie około 1,3 litra (0,34 galona). Często do gotowania używa się większych ilości wody, co z konieczności będzie wymagało więcej czasu na spuszczenie i prawdopodobnie przeniesie proporcjonalnie większą ilość ciepła / energii do rury. Ponadto czas niezbędny do rozproszenia ciepła może wynosić kilka minut, a może nawet ponad godzinę, gdy większe objętości (np. Galon) wrzącej wody zostaną wlane do odpływu i / lub tam, gdzie izolowane są rury odpływowe. Zdaniem autora w tym czasie wylewanie całego galonu wrzącej wody do ścieku kuchennego miałoby logicznie większy potencjał uszkodzenia rury spustowej z PVC niż 0,34 galonu, co w tym eksperymencie spowodowało mierzalne, znaczące wypaczenie, skręcenie, i zwiotczenie. Należy również pamiętać, że do prawidłowego drenażu rury odpływowe powinny mieć łagodne nachylenie około 1 cala na 10 stóp. Ponieważ stwierdzono, że wypaczenie w tej rurze jest większe niż 1/2 cala na stopę, powinno być oczywiste, że skumulowany efekt wypaczenia i ugięcia jest taki, że wrząca woda prawdopodobnie spowoduje niewłaściwy drenaż, co logicznie przyspieszy ostateczną awarię PCW rury spustowe, ponieważ czas ekspozycji w rurach nieodpowiednich / wolno drenujących będzie koniecznie dłuższy.
W tym eksperymencie wystąpiły oczywiste błędy. Być może najbardziej znaczącą różnicą w odniesieniu do testu w świecie rzeczywistym jest fakt, że paski służą do mocowania rur spustowych w budownictwie mieszkaniowym, podczas gdy w tym eksperymencie nie zastosowano żadnych taśm, co pozwoliło na swobodne skręcenie rury. Z pewnością właściwe wsparcie byłoby korzystne dla zapobiegania awarii drenażu. To, czy obecne metody budowy, materiały i / lub kody budowy są wystarczające, aby zapobiec awariom w przypadkach, w których przekroczona została ocena temperaturowa PVC, nie jest w tej chwili znane autorowi. Ponadto, ponieważ w tym eksperymencie nie sprawdzono efektu skumulowanego (powtarzane wystawienie wrzącej wody na tę samą rurę), nie ustalono, czy efekt skumulowany rzeczywiście istnieje, a w szczególności czy rura staje się uczulona lub odczulana przez powtarzające się narażenie. Przedstawiono jednak mocne dowody na to, że mądrość w świecie rzeczywistym polega na unikaniu uszkodzeń potencjalnie spowodowanych przegrzaniem rury spustowej.
