Перенос стояка горячей воды

Замена стояков водоснабжения: инструкция по установке

В данной статье будет рассмотрена замена стояков водоснабжения: согласование такой замены, подготовка к замене и непосредственно инструкция по выполнению замены стояков.

Замену труб водоснабжения производят в случае непригодности труб как следствие долгой их эксплуатации, а также – когда требуется перенос стояков горячего и холодного водоснабжения. Замена самого трубопровода водоснабжения в рамках одной квартиры является довольно несложной процедурой, которую может выполнить практически каждый, тогда как замена стояков выполняется значительно сложнее.

Прежде чем выполнять замену стояков водоснабжения, выполняют подготовительные работы, заключающиеся в демонтаже старых труб, а также рассчитывают требуемый метраж труб и количество соответствующих фитингов.

Трубу, с помощью которой будет проведена замена стояка холодной воды или горячей, лучше выбирать полипропиленовую благодаря легкости монтажа и высокой надежности. Средний срок службы таких труб составляет около 50 лет.

Кроме того, трубы из полипропилена имеют следующие преимущества:

• Не нуждаются в дополнительном уходе;
• Неподверженность коррозии;
• Отсутствие образования конденсата;
• Надежность соединений при помощи фитингов.

Содержание

1. Получение разрешения
2. Процесс замены стояка водоснабжения
3. Подготовка к замене
4. Инструкция по замене стояка водоснабжения

Получение разрешения

Если замена стояка водопровода производится от вентиля, сантехнические работы можно выполнять без получения соответствующего разрешения.

В случае же, когда вентиль, располагающийся на входе, является также пришедшим в негодность, для отключения стояков потребуется обращение в ЖЭК, где необходимо в письменном виде составить заявление, на основании которого для выполнения работы по замене стояка руководством ЖЭК предоставляется определенное время, регламентируемое действующим законодательством.

Важно: данная услуга является платной и требует внесения в кассу ЖЭК определенной суммы денег, после чего дежурный сантехник может отключить стояки водоснабжения.

Для замены стояков водоснабжения также требуется письменное заявление собственника квартиры, имеющего право пользоваться как услугами частных контор, так и специалистов из жилищно-эксплуатационной конторы.

Перед выполнением замены стояков следует также предупредить проживающих снизу и сверху соседей о том, что может возникнуть необходимость выполнения в их квартирах врезки, позволяющей пройти перекрытие, где происходит более быстрое разрушение структуры трубы.

Выполняя непосредственно монтаж стояков водоснабжения, можно использовать трубы различного диаметра, главное – чтобы диаметр труб был равен или больше изначального диаметра стояка.

Процесс замены стояка водоснабжения

Если имеющиеся стояки нарушают интерьер ванной комнаты или прогнили и не способны нормально выполнять свою функцию, перед их заменой следует определиться с некоторыми нюансами, например:

• При помощи какого материала будет выполняться замена;
• Будут ли стояки заложены в стену или обшиты гипсокартоном и обложены плиткой и т. д.

Следует учитывать, что в панельных домах старой застройки стояки водоснабжения чаще всего размещаются не в нишах, в отличие от современных новостроек, где стояки холодного водоснабжения обычно уложены в нише, а стояк горячего водоснабжения расположен на видном месте в ванной или же в санузле.

Важно: существуют и другие варианты расположения стояков в зависимости от фантазии архитектора.

Подготовка к замене

Рассмотрим для начала, как выполняется подготовка к замене стояков водоснабжения на полипропиленовые:

• Лучше всего предварительно договориться с соседями снизу и сверху о возможности врезки в их трубу, то есть, о замене трубы в ванной в перекрытии пола к соседям снизу и в потолочном перекрытии – к соседям сверху;

Важно: перекрытия проходить необходимо в связи с тем, что в этих местах трубы гниют чаще всего.

• В случае несогласия соседей на врезку можно оставить доступ в тех местах, где пластик будет соединяться с металлом, поскольку в случае протечки трубы у любого из соседей доступ к данным соединениям предоставлять все равно придется;
• Для замены стояков водоснабжения следует выбирать как можно более качественный материал: для стояка холодного водоснабжения лучше всего выбрать трубу из полипропилена для горячей воды, а для монтажа стояка горячего водоснабжения – трубу из полипропилена для отопления (штаби), меньше поддающуюся деформациям и имеющую более длительный срок службы.

Инструкция по замене стояка водоснабжения

Рассмотрим основные этапы непосредственно замены стояка водоснабжения:

1. В случае, если соседи дали согласие на врезку и у них установлен пластиковый стояк, подключение выполнить довольно просто при помощи паечной полипропиленовой муфты.

2. Если у соседей установлен металлический стояк, задача немного усложняется:

• • Сначала следует определить состояние стояка – возможно ли нарезать на нем резьбу так, чтобы он не лопнул от создаваемой нарезанием резьбы нагрузки;
  • Если стояк может лопнуть или лопнул в процессе нарезания резьбы – резьбу следует приваривать или соединяться при помощи цанговой муфты;
  • После приваривания или нарезки резьбы (5-6 витков) при помощи переходной муфты с внутренней резьбой выполняют соединение металла и пластика.

3. Соединение пластикового и металлического стояков выполняют следующим образом (допустим, что диаметр устанавливаемого стояка равен 1 дюйму):

• • Резьбу обматывают льном и промазывают пастой паковочной;
  • Поверх резьбы накручивается 1-дюймовая муфта на 32.

Важно: не рекомендуется использовать разъемные муфты («американки»), особенно в случае стояка горячей воды.

4. Далее проходят перекрытия с нижнего и верхнего этажей.
5. В месте соединения с разводкой квартиры впаивают тройник 32/20/32.

Важно: в случае установки полотенцесушителя  при замене стояка для него следует дополнительно впаять еще два тройника.

6. Соединение лучше паять с помощью двух паяльников, чем использовать разъемную муфту.

На этом все, что хотелось рассказать о замене стояков водоснабжения в квартире. Как видно из статьи, ничего особо сложного в данной процедуре нет, главное – получить разрешение в ЖЭК на перекрытие воды на определенный период и договориться с соседями о выполнении врезки, а также – правильно подобрать надежный и качественный материал для нового стояка, который прослужит как можно дольше.

Как вам статья?

инструкция по монтажу в квартире

Надёжные коммуникации – залог вашего спокойствия

Как ни прискорбно, но жильцам многоквартирных домов старой постройки нередко предстоит замена стояков горячего и холодного водоснабжения по причине их износа. Какие проблемы при этом возникают, и можно ли сделать такую работу самостоятельно? Ответы на животрепещущие вопросы, связанные с этой темой, мы постараемся дать в нашей публикации.

Содержание статьи

• 1 Особенности устройства стояков в разных системах
  • 1.1 Кто отвечает за стояки и платит за их ремонт
  • 1.2 Цены на трубы полипропиленовые
• 2 Демонтаж и монтаж по правилам
  • 2. 1 Видео – Перенос стояков водоснабжения и канализации
  • 2.2 Какие использовать материалы
  • 2.3 Цены на металлопластиковые трубы
  • 2.4 Видео – Замена стояков холодной и горячей воды в квартире
  • 2.5 Порядок действий при замене стояка
  • 2.6 Видео – Перенос стояков водоснабжения в ванной

Особенности устройства стояков в разных системах

Для начала уточним, что представляет собой коммуникационный стояк. Так называют расположенный вертикально сегмент трубопровода, по которому вода подаётся к квартирным подводкам от общей трассы, которая может находиться как в подвале дома, так и в подкровельном техническом этаже.

Розлив воды с распределением по стоякам находится в техэтаже

При этом стояк объединяет подводки квартир, находящихся в одной цепочке друг над другом. Если в доме больше, чем три этажа, стояк буде обязательно оснащён установленной у основания запирающей арматурой, а так же патрубком для аварийного сброса воды на случай необходимости проведения ремонта.

Патрубок для аварийного сброса воды

Однако стояки не везде конструктивно одинаковы, так как подача воды в квартиры может осуществляться по двум схемам:

1. Тупиковой, заканчивающейся на последнем этаже – при этом вода движется только тогда, когда в квартирах открываются краны.
2. Циркуляционной, объединяющей в единую систему сразу несколько стояков. Здесь трубопровод не один, а два – подающий и обратный. Они соединены между собой перемычками, которые могут располагаться либо на полу технического чердака, либо под потолком верхней квартиры.

Две схемы подачи воды в квартиры

Подача для тупиковой системы

Подающая и обратная трубы в циркуляционной системе

Примечание: разницу между этими двумя системами можно почувствовать на примере полотенцесушилок в ванной. При тупиковой схеме, ночью, когда нет разбора горячей воды, они будут холодными. В циркуляционной же сети они греются круглые сутки–да и вообще, вода нужной температуры идёт сразу, а не через полчаса после открытия крана. Поэтому в домах, построенных позднее восьмого десятилетия прошлого века и по нынешнее время, преимущественно проектируются именно такие системы.

Насосы на подающей трубе

Постоянная циркуляция в трубах воды обеспечивается либо посредством установки насоса циркуляционного типа, либо путём создания разницы давлений в нитках трубопровода с помощью дроссельных заслонок.

Кто отвечает за стояки и платит за их ремонт

Если подводка к квартире является собственностью её владельца, то стояк относится к домовому имуществу. Соответственно для всех жильцов оно общее. Применительно к сегодняшним схемам сбора коммунальщиками оплаты на капитальный ремонт домов (сегодня в квитанциях есть такой пункт отъёма денег у населения), замена стояков должна оплачиваться именно из этих средств.

Капремонт домов теперь оплачивается собственниками квартир

Разграничение ответственности

На резьбе крана начинается зона ответственности жильцов

Линия, разделяющая границы ответственности, которая показана на схеме пунктирной линией, проходит через резьбу присоединения крана с отводной трубой к стояку. Соответственно, за то, что находится слева – а именно, стояк, отвечает ваш любимый ЖЭК. Остальное, в том числе и вентиль на подводке, находится на попечении хозяина квартиры.

Раз за стояк отвечают коммунальщики, то они и обязаны осуществить его замену в случае необходимости. Делать это самостоятельно не имеет смысла, потому что потраченные на это деньги вам никто не возместит. Единственное, что может вынудить жильцов заниматься подобным ремонтом – так это бездействие тех, в чью обязанность это вменяется.

Но это нельзя делать самовольно, ведь придётся на какое-то время отключать воду, сбрасывать её со стояка. Поэтому сроки работ должны быть точно оговорены, а материалы использоваться только те, которые могут выдержать сетевое давление и температуру.

Именно поэтому стояки монтируют только из стальных труб на сварных соединениях, а не из дешёвого пластика на фитингах. Если же вы сделаете по-своему, и потом на заменённом вами участке произойдёт прорыв, вины коммунальщиков вы не докажете, даже если фактически она и была.

На холодной трубе образуется конденсат

На заметку: кстати, чаще всего в замене нуждаются стояки на холодном водоснабжении. Причиной тому активное образование на них конденсата – особенно в жаркое время года. На фото сверху отлично видно, что поверхность горячего стояка сухая и чистая, а на холодном капли воды и ржавчина.

Цены на трубы полипропиленовые

Трубы полипропиленовые

Демонтаж и монтаж по правилам

С зонами ответственности мы разобрались, и думаем всем понятно, что при необходимости планового ремонта или замены стояков никто в здравом уме самостоятельно не решится. Однако бывают ситуации, когда никакой аварийной ситуации нет — просто владельцу квартиры нужно перенести стояки на другое место по причине сноса перегородки между туалетом и ванной.

Вот что получается после сноса перегородки

Без неё санузел становится гораздо более просторным, но при этом стояки могут оказаться в центре помещения – или как минимум это будет приваренный к горячей трубе полотенцесушитель. Как ни крути, придётся заниматься переустройством коммуникаций самостоятельно, и заметьте, за свой счёт.

Для этого желательно получить разрешение. Без него, в случае затопления нижележащих квартир, вас непременно назначат виноватыми.К тому же ошибки при переносе одного стояка могут приводить к проблемам со снабжением водой сразу в нескольких (если это циркуляционная система). Поэтому очень важно всё сделать правильно.

Видео – Перенос стояков водоснабжения и канализации

Какие использовать материалы

В принципе, кроме стальных труб можно применять и полимерные, и композитные, которые по прочностным характеристикам, и по периоду эксплуатации им не уступают. Нужно только правильно подобрать вариант.

• Очень популярны сегодня трубы из полипропилена, которые могут иметь или не иметь внутреннее армирование. Номинального давления PN10 для стояка будет вполне достаточно.

Стояки из полипропилена (петля делается для компенсации температурного расширения)

• Отличный вариант – металлопластик. Этот термин относится к трубам, изготавливаемым из так называемого, сшитого полиэтилена, который усилен в массе тонким металлическим сердечником. Соединения этих труб обычно выполняют на пресс-фитингах.

Металлопластик на пресс-фитингах

Цены на металлопластиковые трубы

Металлопластиковые трубы

• Если уж брать стальные трубы, то предпочтение лучше отдать варианту с цинковым покрытием. Они не поддаются коррозии, если только при сваривании не нарушится защитный слой. Поэтому для их монтажа преимущественно применяют резьбовую арматуру.

Вариант с оцинкованными трубами

• Отнюдь не дешёвый, но, пожалуй, самый долговечный и экологичный вариант – трубы из отожжённой меди. Они не только прочны и насыщают воду ионами этого благородного металла, но ещё и могут использоваться в дизайне санузла в качестве интерьерного декора. При этом, естественно, устанавливается не только медный стояк, но и вся разводка труб, и даже смесители. Для соединений могут применяться и фитинги, но пайка гораздо надёжнее.

Медные трубы – дорого и богато

• Отличное решение для квартиры – использование для замены стояков и подводок труб из нержавеющей стали. Они могут быть как гладкими, так и гибкими (гофрированными). Последний вариант незаменим, когда трасса прокладки труб имеет сложную конфигурацию, но обладает более высоким гидравлическим сопротивлением. И те, и другие трубы (как, впрочем, и медные) имеют неограниченный временем срок эксплуатации.

Система на трубах из нержавейки

Все представленные выше разновидности труб могут использоваться в монтаже стояков и подводок (в том числе и отопительных), при условии, что они находятся внутри отапливаемого здания.

Как правильно заменить трубы водоснабжения в квартире? В специальной статье подробно разберемся в монтаже различных типов труб, а также рассмотрим какие трубы лучше всего подойдут именно для вашей квартиры.

Видео – Замена стояков холодной и горячей воды в квартире

Порядок действий при замене стояка

Итак, по той или иной причине вы решили перенести или заменить стояк – с чего начать, и что и в каком порядке делается?

Таблица 1. Инструкция по замене стояка.

Шаги, фото	Комментарий
Шаг 1. Перекрытие стояков. Перекрываем стояки	Первое, что нужно сделать – это перекрыть стояк. На это, как уже было сказано, требуется разрешение. Да и потом, вы ведь точно не знаете, где именно перекрыть, и скорее всего, чтобы наверняка,постараетесь оставить без воды весь дом. Если вы никого не поставите в известность, кто-то из жильцов может позвонить в аварийку. Представьте только, что слесарь приедет и откроет воду как раз в тот момент, когда вы обрезали трубу. Вы затопите соседей, в чём вас и обвинят.
Шаг 2. Сброс воды. Сбрасываем воду	Так как систем водоснабжения две, то и перекрываются они по-разному. Если система тупиковая, стояк перекрывается на раздающем трубопроводе, после чего через аварийный патрубок производится сброс воды. В циркуляционной системе перекрывать нужно не только в подвале, но и в квартире последнего на стояке этажа. Как вариант, может быть отключена вся группа стояков. Весь дом отключается только в случае, когда отдельных вентилей на стояках нет – например, дом одноподъездный
Шаг 3. Определение места для переноса стояка. Определяем место для переноса стояка	Определитесь заранее, куда именно вы будете переносить стояки.
Шаг 4. Приваривание к трубе углового отвода. Привариваем угловой отвод к трубе	Так как в данном случае в монтаже используются стальные трубы, на них заранее навариваются поворотные отводы. Чтобы шов был аккуратным, с него сразу же отбивается окалина.
Шаг 5. Резка трубы. Режем трубы	Так как сварка и резка металла производится в помещении, полы нужно застелить асбестовой тканью.
Шаг 6. Разметка. Размечаем	Расстояние, на которое нужно перенести стояк, вымеряется до того, как старые трубы будут демонтированы.
Шаг 7. Обрезка нижней подводки. Обрезаем нижнюю подводку	Теперь можно приступать к удалению старой трубы. Сначала отрезается нижняя часть подводки…
Шаг 8. Обрезка верхней подводки. Обрезаем верхнюю подводку	… а потом, под самый корень, верхняя. Рез должен быть максимально выверенным по горизонтали, иначе новый стояк не получится поставить ровно.
Шаг 9. Установка стояка на новое место. Устанавливаем стояки на новое место	Установка стояка со сдвигом относительно точки его входа в квартиру, осуществляется за счёт изгиба трубы под потолком, который по длине равен расстоянию переноса. Именно для этого на трубы и навариваются угловые элементы.
Шаг 10. Прожиг отверстия в трубке. Прожигаем отверстия в трубе	В том месте, где будет присоединение полотенцесушителя или новой подводки, в трубе прожигается отверстие.
Шаг 11. Наваривание резьбы. Навариваем резьбу	К отверстию приваривается резьба, на которую будет накручиваться отводная труба.
Шаг 12. Герметизация резьбы. Герметизируем резьбу	Перед установкой подводки, по резьбе в направлении витков наматывается лён (а не лента ФУМ). Обмотка герметизируется сантехнической пастой.
Шаг 13. Обвязка нового стояка. Обвязываем новый стояк	К готовой резьбе уже можно подсоединять необходимые подводки.

Видео – Перенос стояков водоснабжения в ванной

Так как переносят обычно сразу оба стояка, нужно соблюдать расстояние между ними, оно должно быть минимум 80 мм. Перед стеной оставляется 35-60 мм — в зависимости от диаметра трубы.

Крепление стояков к стене

Для надёжности трубы закрепляют к стене хомутом посередине, хотя при высоте помещения менее трёх метров это не обязательно. Тут уже всё зависит от веса стояков – тяжёлые более устойчивы, а вот полимерные нужно крепить через каждый метр-полтора. Более подробно о манипуляциях с водопроводными стояками вы узнаете из видео в этой статье.

Источник

Учебное пособие по физике

Если вы следили за этим уроком с самого начала, значит, вы все лучше и лучше понимаете температуру и тепло. Вы должны разработать модель материи, состоящей из частиц, которые вибрируют (качаются вокруг фиксированного положения), перемещаются (перемещаются из одного места в другое) и даже вращаются (вращаются вокруг воображаемой оси). Эти движения сообщают частицам кинетическую энергию. Температура является мерой среднего количества кинетической энергии, которой обладают частицы в образце вещества. Чем больше частицы вибрируют, перемещаются и вращаются, тем выше температура объекта. Надеюсь, вы усвоили понимание тепла как потока энергии от объекта с более высокой температурой к объекту с более низкой температурой. Именно разница температур между двумя соседними объектами вызывает этот теплообмен. Теплопередача продолжается до тех пор, пока два объекта не достигнут теплового равновесия и не будут иметь одинаковую температуру. Обсуждение теплопередачи было построено вокруг некоторых повседневных примеров, таких как охлаждение кружки горячего кофе и нагревание банки холодной газировки. Наконец, мы провели мысленный эксперимент, в котором металлическая банка с горячей водой помещается в пенопластовый стакан с холодной водой. Тепло передается от горячей воды к холодной воде до тех пор, пока оба образца не будут иметь одинаковую температуру.

Теперь мы должны исследовать некоторые из следующих вопросов:

• Что происходит на уровне частиц, когда энергия передается между двумя объектами?
• Почему тепловое равновесие всегда устанавливается, когда два тела передают тепло?
• Как работает теплопередача в объеме объекта?
• Существует ли более одного метода теплопередачи? Если да, то чем они похожи и чем отличаются друг от друга?

Давайте начнем обсуждение с возвращения к нашему мысленному эксперименту, в котором металлическая банка с горячей водой была помещена в пенопластовый стакан с холодной водой. Тепло передается от горячей воды к холодной воде до тех пор, пока оба образца не будут иметь одинаковую температуру. В этом случае передачу тепла от горячей воды через металлическую банку к холодной воде иногда называют теплопроводностью. Кондуктивный тепловой поток включает передачу тепла из одного места в другое в отсутствие какого-либо потока материала. Нет ничего физического или материального, перемещающегося из горячей воды в холодную. Только энергия передается от горячей воды к холодной воде. Кроме потери энергии, от горячей воды не остается ничего другого. И кроме прироста энергии в холодную воду больше ничего не входит. Как это произошло? Какой механизм делает возможным кондуктивный поток тепла?

Такой вопрос относится к уровню частиц. Чтобы понять ответ, мы должны думать о материи как о состоящей из мельчайших частиц атомов, молекул и ионов. Эти частицы находятся в постоянном движении; это дает им кинетическую энергию. Как упоминалось ранее в этом уроке, эти частицы перемещаются по пространству контейнера, сталкиваясь друг с другом и со стенками своего контейнера. Это известно как поступательная кинетическая энергия и является основной формой кинетической энергии для газов и жидкостей. Но эти частицы также могут колебаться вокруг фиксированного положения. Это дает частицам колебательную кинетическую энергию и является основной формой кинетической энергии для твердых тел. Проще говоря, материя состоит из маленьких шевелений и маленьких хлопушек. Вигглеры — это те частицы, которые колеблются вокруг фиксированного положения. Они обладают колебательной кинетической энергией. Бэнгеры — это те частицы, которые движутся через контейнер с поступательной кинетической энергией и сталкиваются со стенками контейнера.

Стенки контейнера представляют собой периметр образца материи. Точно так же, как периметр вашей собственности (как в случае недвижимости) является самым дальним расширением собственности, так и периметр объекта является самым дальним расширением частиц в образце материи. По периметру маленьких сопел сталкиваются с частицами другого вещества — частицами контейнера или даже окружающего воздуха. Даже закрепленные по периметру вигглеры немного стучат. Находясь по периметру, их покачивание приводит к столкновениям с частицами, находящимися рядом с ними; это частицы контейнера или окружающего воздуха.

На этом периметре или границе столкновения маленьких сопел и вигглеров являются упругими столкновениями, при которых общая кинетическая энергия всех сталкивающихся частиц сохраняется. Чистый эффект этих упругих столкновений заключается в передаче кинетической энергии через границу частицам на противоположной стороне. Более энергичные частицы теряют немного кинетической энергии, а менее энергичные частицы приобретают немного кинетической энергии. Температура является мерой среднего количества кинетической энергии, которой обладают частицы в образце вещества. Таким образом, в среднем в объекте с более высокой температурой с большей кинетической энергией больше частиц, чем в объекте с более низкой температурой. Поэтому, когда мы усредняем все столкновения вместе и применяем принципы, связанные с упругими столкновениями, к частицам в образце вещества, логично заключить, что объект с более высокой температурой потеряет часть кинетической энергии, а объект с более низкой температурой приобретет некоторую кинетическую энергию. . Столкновения наших маленьких сопел и вигглеров будут продолжать передавать энергию до тех пор, пока температуры двух объектов не станут одинаковыми. Когда это состояние теплового равновесия достигнуто, средняя кинетическая энергия частиц обоих объектов равна. При тепловом равновесии количество столкновений, приводящих к выигрышу энергии, равно количеству столкновений, приводящих к потере энергии. В среднем нет чистой передачи энергии в результате столкновений частиц на периметре.

На макроскопическом уровне тепло — это передача энергии от объекта с высокой температурой к объекту с низкой температурой. На уровне частиц тепловой поток можно объяснить с точки зрения чистого эффекта от столкновений целой группы маленьких сопел . Нагрев и охлаждение являются макроскопическим результатом этого явления на уровне частиц. Теперь давайте применим этот вид частиц к сценарию с металлической банкой с горячей водой, расположенной внутри пенопластового стакана с холодной водой. В среднем частицы с наибольшей кинетической энергией имеют частицы горячей воды. Будучи жидкостью, эти частицы движутся с поступательной кинетической энергией и ударяются о частицы металлической банки. Когда частицы горячей воды ударяются о частицы металлической банки, они передают энергию металлической банке. Это нагревает металлическую банку. Большинство металлов являются хорошими теплопроводниками, поэтому они довольно быстро нагреваются по всему объему банки. Банка принимает почти ту же температуру, что и горячая вода. Будучи твердым телом, металлическая банка состоит из маленьких шевелек . Вигглеры по внешнему периметру металла могут удариться о частиц в холодной воде. Столкновения между частицами металла и частицами холодной воды приводят к передаче энергии холодной воде. Это медленно нагревает холодную воду. Взаимодействие между частицами горячей воды, металлической банки и холодной воды приводит к передаче энергии наружу от горячей воды к холодной воде. Средняя кинетическая энергия частиц горячей воды постепенно уменьшается; средняя кинетическая энергия частиц холодной воды постепенно увеличивается; и, в конце концов, тепловое равновесие будет достигнуто в точке, когда частицы горячей воды и холодной воды будут иметь одинаковую среднюю кинетическую энергию. На макроскопическом уровне можно было бы наблюдать снижение температуры горячей воды и повышение температуры холодной воды.

Механизм, в котором тепло передается от одного объекта к другому через столкновения частиц, известен как теплопроводность. При проведении нет чистой передачи физического материала между объектами. Ничто материальное не перемещается через границу. Изменения температуры полностью объясняются как результат выигрыша и потери кинетической энергии при столкновениях.

Мы обсудили, как тепло передается от одного объекта к другому посредством теплопроводности. Но как он проходит через объем объекта? Например, предположим, что мы достаем из шкафа керамическую кофейную кружку и ставим ее на столешницу. Кружка находится при комнатной температуре - может быть, при 26°C. Затем предположим, что мы наполняем керамическую кофейную кружку горячим кофе с температурой 80°C. Кружка быстро нагревается. Энергия сначала поступает в частицы на границе между горячим кофе и керамической кружкой. Но затем она течет через объем керамики ко всем частям керамической кружки. Как происходит теплопроводность в самой керамике?

Механизм передачи тепла через объем керамической кружки описан аналогично предыдущему. Керамическая кружка состоит из набора упорядоченно расположенных шевелек. Это частицы, которые колеблются вокруг фиксированного положения. Когда керамические частицы на границе между горячим кофе и кружкой нагреваются, они приобретают кинетическую энергию, которая намного выше, чем у их соседей. Когда они извиваются более энергично, они врезаются в своих соседей и увеличивают свою кинетическую энергию колебаний. Эти частицы, в свою очередь, начинают более энергично раскачиваться, а их столкновения с соседями увеличивают их кинетическую энергию колебаний. Процесс передачи энергии с помощью маленькой сосиски продолжается от частиц внутри кружки (в контакте с частицами кофе) к внешней части кружки (в контакте с окружающим воздухом). Вскоре вся кофейная кружка станет теплой, и ваша рука это почувствует.

Этот механизм проводимости за счет взаимодействия между частицами очень распространен в керамических материалах, таких как кофейная кружка. Работает ли это так же в металлических предметах? Например, вы, вероятно, замечали высокие температуры, достигаемые металлической ручкой сковороды, поставленной на плиту. Горелки на плите передают тепло металлической сковороде. Если ручка сковороды металлическая, она тоже нагревается до высокой температуры, достаточно высокой, чтобы вызвать сильный ожог. Передача тепла от сковороды к ручке сковороды происходит за счет теплопроводности. Но в металлах механизм проводимости несколько сложнее. Подобно электропроводности, теплопроводность в металлах возникает за счет движения свободных электронов . Электроны внешней оболочки атомов металла распределены между атомами и могут свободно перемещаться по объему металла. Эти электроны переносят энергию от сковороды к ручке сковороды. Детали этого механизма теплопроводности в металлах значительно сложнее, чем приведенное здесь обсуждение. Главное, что нужно понять, это то, что передача тепла через металлы происходит без какого-либо движения атомов от сковороды к ручке сковороды. Это квалифицирует передачу тепла как класс теплопроводности.

Является ли теплопроводность единственным средством теплопередачи? Может ли тепло передаваться через объем тела другими способами, кроме теплопроводности? Ответ положительный. Модель передачи тепла через керамическую кофейную кружку и металлическую сковороду включала теплопроводность. Керамика кофейной кружки и металл сковороды — твердые тела. Передача тепла через твердые тела происходит путем теплопроводности. Это в первую очередь связано с тем, что твердые тела имеют упорядоченное расположение частиц, которые зафиксированы на месте. Жидкости и газы не очень хорошие проводники тепла. На самом деле они считаются хорошими теплоизоляторами. Тепло обычно не проходит через жидкости и газы посредством теплопроводности. Жидкости и газы — это жидкости; их частицы не закреплены на месте; они перемещаются по большей части образца материи. Модель, используемая для объяснения переноса тепла через объем жидкостей и газов, включает конвекцию. Конвекция — это процесс переноса тепла из одного места в другое за счет движения жидкостей. Движущаяся жидкость несет с собой энергию. Жидкость течет из места с высокой температурой в место с низкой температурой.

Чтобы понять конвекцию в жидкостях, давайте рассмотрим передачу тепла через воду, которая нагревается в кастрюле на плите. Конечно, источником тепла является горелка печки. Металлический горшок, в котором находится вода, нагревается горелкой печи. Когда металл нагревается, он начинает отдавать тепло воде. Вода на границе с металлическим поддоном становится горячей. Жидкости расширяются при нагревании и становятся менее плотными. Так как вода на дне горшка становится горячей, ее плотность уменьшается. Разница в плотности воды между дном и верхом горшка приводит к постепенному образованию циркуляционные токи . Горячая вода начинает подниматься наверх кастрюли, вытесняя более холодную воду, которая была там изначально. А более холодная вода, которая была наверху горшка, движется ко дну горшка, где она нагревается и начинает подниматься. Эти циркуляционные потоки медленно развиваются с течением времени, обеспечивая путь для передачи энергии нагретой воде со дна горшка на поверхность.

Конвекция также объясняет, как электрический обогреватель, размещенный на полу холодильной камеры, нагревает воздух в комнате. Воздух, находящийся возле змеевиков нагревателя, нагревается. По мере нагревания воздух расширяется, становится менее плотным и начинает подниматься вверх. Когда горячий воздух поднимается вверх, он отталкивает часть холодного воздуха в верхней части комнаты в сторону. Холодный воздух перемещается в нижнюю часть помещения, заменяя поднявшийся горячий воздух. Когда более холодный воздух приближается к обогревателю в нижней части комнаты, он нагревается от обогревателя и начинает подниматься вверх. И снова медленно формируются конвекционные потоки. По этим путям проходит воздух, разнося с собой энергию от обогревателя по всему помещению.

Конвекция является основным методом передачи тепла в таких жидкостях, как вода и воздух. Часто говорят, что в таких ситуациях тепла поднимаются на . Более подходящим объяснением будет сказать, что нагретая жидкость поднимается . Например, когда нагретый воздух поднимается от обогревателя на пол, он уносит с собой более энергичные частицы. Поскольку более энергичные частицы нагретого воздуха смешиваются с более холодным воздухом у потолка, средняя кинетическая энергия воздуха у потолка помещения увеличивается. Это увеличение средней кинетической энергии соответствует повышению температуры. Конечным результатом подъема горячей жидкости является передача тепла из одного места в другое. Конвекционный способ теплопередачи всегда предполагает перенос тепла движением вещества. Это не следует путать с теорией калорий, обсуждавшейся ранее в этом уроке. В теории калорий теплота была жидкостью, а движущаяся жидкость была теплотой. Наша модель конвекции рассматривает тепло как передачу энергии, которая является просто результатом движения более энергичных частиц.

Обсуждаемые здесь два примера конвекции — нагрев воды в кастрюле и нагрев воздуха в комнате — являются примерами естественной конвекции. Движущая сила циркуляции жидкости естественна — разница в плотности между двумя точками в результате нагрева жидкости в каком-то источнике. (Некоторые источники вводят понятие выталкивающей силы, чтобы объяснить, почему нагретые жидкости поднимаются вверх. Мы не будем здесь останавливаться на таких объяснениях.) Естественная конвекция распространена в природе. Земные океаны и атмосфера нагреваются за счет естественной конвекции. В отличие от естественной конвекции, принудительная конвекция предполагает перемещение жидкости из одного места в другое с помощью вентиляторов, насосов и других устройств. Многие системы домашнего отопления предполагают принудительное воздушное отопление. Воздух нагревается в печи и продувается вентиляторами через воздуховоды и выбрасывается в помещения через вентиляционные отверстия. Это пример принудительной конвекции. Движение жидкости из горячего места (рядом с печью) в прохладное место (комнаты по всему дому) осуществляется вентилятором. Некоторые печи являются печами с принудительной конвекцией; у них есть вентиляторы, которые подают нагретый воздух от источника тепла в духовку. Некоторые камины усиливают согревающую способность огня, выдувая нагретый воздух из камина в соседнее помещение. Это еще один пример принудительной конвекции.

Последний метод теплопередачи включает излучение. Излучение – это передача тепла посредством электромагнитных волн. излучать означает посылать или распространять из центрального места. Будь то свет, звук, волны, лучи, лепестки цветка, спицы колеса или боль, если что-то излучает , то оно выступает или распространяется наружу из источника. Передача тепла излучением предполагает перенос энергии от источника в окружающее его пространство. Энергия переносится электромагнитными волнами и не связана с движением или взаимодействием материи. Тепловое излучение может происходить через материю или через область пространства, свободную от материи (т. е. вакуум). На самом деле тепло, получаемое на Земле от Солнца, является результатом прохождения электромагнитных волн через пустота космоса между Землей и Солнцем.

Все объекты излучают энергию в виде электромагнитных волн. Скорость, с которой высвобождается эта энергия, пропорциональна температуре Кельвина (T), возведенной в четвертую степень.

Мощность излучения = k•T ⁴

Чем горячее объект, тем сильнее он излучает. Солнце явно излучает больше энергии, чем горячая кружка кофе. Температура также влияет на длину волны и частоту излучаемых волн. Объекты при обычных комнатных температурах излучают энергию в виде инфракрасных волн. Будучи невидимыми для человеческого глаза, мы не видим эту форму излучения. Инфракрасная камера способна обнаруживать такое излучение. Возможно, вы видели тепловые фотографии или видео излучения, окружающего человека или животное, или горячую кружку кофе, или Землю. Энергия, излучаемая объектом, обычно представляет собой совокупность или диапазон длин волн. Обычно это называют спектр излучения . При повышении температуры объекта длины волн в спектрах испускаемого излучения также уменьшаются. Более горячие объекты, как правило, излучают более коротковолновое и более высокочастотное излучение. Катушки электрического тостера значительно горячее комнатной температуры и излучают электромагнитное излучение в видимом спектре. К счастью, это удобно предупреждает пользователей о том, что катушки горячие. Вольфрамовая нить лампы накаливания излучает электромагнитное излучение в видимом (и за его пределами) диапазоне. Это излучение не только позволяет нам видеть, но и нагревает стеклянную колбу, содержащую нить накала. Поднесите руку к лампочке (не касаясь ее), и вы также почувствуете излучение лампочки.

Тепловое излучение является формой передачи тепла, поскольку электромагнитное излучение, испускаемое источником, переносит энергию от источника к окружающим (или удаленным) объектам. Эта энергия поглощается этими объектами, что приводит к увеличению средней кинетической энергии их частиц и повышению температуры. В этом смысле энергия передается из одного места в другое с помощью электромагнитного излучения. Изображение справа было сделано тепловизионной камерой. Камера улавливает излучение, испускаемое объектами, и представляет его с помощью цветной фотографии. горячее цветов представляют области объектов, которые излучают тепловое излучение с большей интенсивностью. (Изображения предоставлены Питером Льюисом и Крисом Уэстом из SLAC Стэндфорда.)

Наше обсуждение на этой странице касалось различных методов теплопередачи. Проводимость, конвекция и излучение были описаны и проиллюстрированы. Макроскопическое было объяснено с точки зрения частиц - постоянная цель этой главы Учебного пособия по физике. Последняя тема, которая будет обсуждаться в Уроке 1, носит более количественный характер. На следующей странице мы исследуем математику, связанную со скоростью теплопередачи.

1. Рассмотрим объект A, температура которого составляет 65°C, и объект B, температура которого составляет 15°C. Два объекта помещаются рядом друг с другом, и маленьких сосисков начинают сталкиваться. Приведет ли любое из столкновений к передаче энергии от объекта B к объекту A? Объяснять.

2. Предположим, что Объект А и Объект Б (из предыдущей задачи) достигли теплового равновесия. Частицы двух объектов все еще сталкиваются друг с другом? Если да, то приводят ли какие-либо столкновения к передаче энергии между двумя объектами? Объяснять.

Следующий раздел:

Перейти к следующему уроку:

Все о теплообменниках вода-вода

Теплообменники передают или «обменяют» тепло между двумя или более жидкостями или газами с разными температурами. Процесс теплопередачи может быть газ-газ, жидкость-газ или жидкость-жидкость и обычно не включает две жидкости или газа, которые должны смешиваться или вступать в непосредственный контакт. В этой статье рассматриваются теплообменники жидкость-жидкость. В частности, теплообменники вода-вода.

Как работает теплообменник?

Теплообменники работают, позволяя более горячей жидкости взаимодействовать — прямо или косвенно — с жидкостью с более низкой температурой, что позволяет передавать тепло и двигаться к равновесию. Эта передача тепла приводит к снижению температуры более горячего газа и повышению температуры более холодного. В зависимости от того, направлено ли приложение на нагрев или охлаждение газа, этот процесс (и устройства, в которых он используется) можно использовать для направления тепла к системе или от нее соответственно. Принцип работы теплообменника заключается в том, что он передает тепло без передачи жидкости, несущей тепло.

Теплообменники обычно изготавливаются из металлов, но также могут быть изготовлены из керамики, композитов и пластмасс. Керамика используется для высокотемпературных применений (более 1000 ° C или 2000 ° F), которые плавят металлы, такие как медь, железо и сталь. Керамика также используется с агрессивными и абразивными жидкостями. Пластмассы, как правило, легче и дешевле металлов, устойчивы к коррозии и могут иметь хорошую теплопроводность, хотя они, как правило, механически непрочны. В то время как пластмассы, как правило, не подходят для высокотемпературных применений, пластиковые теплообменники используются для морских применений, таких как душевые и плавательные бассейны.

Что такое теплообменник вода-вода?

Водяные теплообменники используют основное тепло сточных вод для предварительного нагрева поступающей пресной воды.

В типичном водяном теплообменнике пресная вода поступает и циркулирует вокруг вытекающих более горячих сточных вод. Сточные воды передают свою тепловую энергию пресной воде через внутренние стенки, нагревая пресную воду, как правило, до температуры более 100ºF, и охлаждая сточные воды на выходе из устройства.

Существуют различные типы водоводяных теплообменников. Двумя распространенными типами являются кожухотрубные теплообменники и пластинчатые теплообменники. Кожухотрубные теплообменники состоят из одной трубы или ряда параллельных труб (т. е. трубного пучка), заключенных в герметичный цилиндрический сосуд высокого давления (т. е. кожух). Одна жидкость течет через меньшую трубку или трубки, а другая жидкость течет снаружи и между трубкой или трубками внутри герметичной оболочки. Другие конструктивные характеристики включают оребренные трубы, одно- или двухфазный теплообмен, противоточные, параллельные или перекрестные потоки, а также одно-, двух- или многоходовые конфигурации.

Пластинчатые теплообменники, также называемые теплообменниками пластинчатого типа, состоят из нескольких тонких гофрированных пластин, соединенных вместе. Каждая пара пластин создает канал, по которому может течь одна жидкость, а пары укладываются друг на друга и соединяются болтами, пайкой или сваркой, так что между парами создается второй проход, по которому может течь другая жидкость.

Стандартная пластинчатая конструкция также доступна с некоторыми вариациями, например, в пластинчато-ребристых или подушечных теплообменниках. Пластинчато-ребристые теплообменники используют ребра или прокладки между пластинами и допускают несколько конфигураций потока и более двух потоков жидкости, проходящих через устройство. Пластинчатые теплообменники с подушками оказывают давление на пластины, чтобы повысить эффективность теплопередачи по поверхности пластины. Некоторые из других доступных типов включают пластинчатые и каркасные, пластинчатые и кожуховые, а также спиральные пластинчатые теплообменники.

Каковы области применения теплообменников вода-вода?

используются для различных целей, как коммерческих, так и промышленных, включая нагрев воды для бытовых нужд, поверхностное отопление пола, снеготаяние и солнечное отопление. Их можно использовать с хладагентом в системах HVACR (отопление, вентиляция, кондиционирование и охлаждение) и для охлаждения сусла на пивоваренных заводах. Кожухотрубные теплообменники часто используются для обогрева плавательных бассейнов и других морских применений. Они могут обеспечить экономию нагрева воды до 80%.

Коммерческие и промышленные объекты, которые используют городскую канализацию для сточных вод, могут использовать теплообменники вода-вода для охлаждения своих сточных вод в соответствии с местными нормами. Использование теплообменника позволяет им охлаждать отходы, не просто добавляя холодную воду в поток отходов.

В энергосберегающих душевых иногда используются теплообменники на выходе сточных вод. Когда вода стекает по пробке, она проходит через медные змеевики теплообменника. Тем временем холодная вода, поступающая в душ для подогрева, прокачивается мимо тех же змеевиков, не смешиваясь с грязной водой, а забирая часть ее отработанного тепла и слегка нагреваясь, чтобы душ не нагревал ее, как много.

Резюме

В этой статье представлено понимание теплообменников вода-вода. Чтобы узнать больше о других типах теплообменников, прочитайте наше руководство здесь.

Learn more

• Подключение накопительного водонагревателя к водопроводу
• Полки в зал на стену
• Трубогиб гиббон развод
• Как почистить уплотнитель стиральной машины от грязи
• Протекает шаровый кран
• Схема сборки кровати с подъемным механизмом
• Дерновый процесс
• Красивая плитка на кухню
• Вертикальные жалюзи на балкон с раздвижными окнами
• Вентилятор витек напольный
• Конский каштан лист