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灌溉系统中PE管的热胀冷缩问题
作者:admin 发布日期:2020/11/26 关注次数: 二维码分享

一、项目中的实际问题

在灌溉系统中,通常把PE管铺设在地表,用作灌溉支管和毛管,有高密度PE管(HDPE)和低密度PE管(LDPE、LLDPE)。在使用过程中,用户常常咨询两个问题,一是PE管在安装时都铺设的很直,现在怎么歪七扭八了,变蛇形了;二是为了美观,把PE管拉的很直,根本没人去动它,使用过程中,好多倒刺接头莫名其妙地就自己脱开了。这究竟是什么原因呢?

二、PE管材的线膨胀系数

《GB/T 2035-2008 塑料术语及其定义》中对线膨胀系数的定义,是指温度每变化1℃,每单位长度材料的长度可逆变化量。《给水塑料管道轴向线膨胀系数实验方法》编写组,于2012年对各种塑料管道进行了试验,其中PE管的轴向线膨胀系数为:(150~190)×10-6m/m·℃。低密度PE管比高密度PE管的线膨胀系数更大。

三、最大伸缩量估算

管道纵向伸缩量通用计算式:

ΔL=α×ΔT×L

式中:

ΔL——伸缩量(m);

α——线膨胀系数(m/m·℃);

ΔT——使用环境的最大温度差(℃);

L——实际铺设的管线长度(m)。

例如,每100m的PE管,铺在地表使用,若昼夜地表温差30℃,其伸缩量大约在0.45~0.57m之间。因此,在工程实际中,就有每百米PE管的最大伸缩量在0.5m左右的提法。低密度PE管的伸缩量会更大些。

由上述可知,只要查到所用管材对应的线膨胀系数α,就可以估算任何管材的最大伸缩量,因为使用环境的最大温度差ΔT、实际铺设的管线长度L,都是工程实际数据,很容易得到。

四、原因分析

伸缩量有两层意义。一是在环境温度升高时,PE管道会“热胀”;二是在环境温度降低时,PE管道会“冷缩”。而且伸缩的量还是可逆的。

如上例,在白天地表温度上升时,每百米PE管会“热胀”出0.5m,若安装时对管道做了约束,“热胀”出的量不能沿轴向传导至管末端,那么PE管就要向两侧释放这种变形,自然就会变成了蛇形。即使没有人为约束PE管道,在农艺作业期间,可能农机压塌的土壤,无规律的埋住了管道,形成了约束,“热胀”变形无法纵向传导,就只能横向释放这种变形,表现出来就是管道变成了蛇形。

同样,比如有些滴灌项目,人们为了追求美观,把滴灌管(挂起或铺地)拉的笔直,而且在管末端用铁丝拉紧。但到了夜间,温度降低,每百米滴灌管要“冷缩”回0.5m,却受到人为约束,就只能从倒刺接头处脱开,释放冷缩的应力。因此,用挂钩挂起滴灌管是正确的操作,挂钩可以在铁丝上自由滑动,符合PE管热胀冷缩的特性,而且,施工安装时,滴灌管应该长出作物行0.5m左右。

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