13. April 2016
Zweck: Es gibt einige Meinungsverschiedenheiten darüber, ob kochendes Wasser in ein Wohnspülbecken gegossen werden kann, ohne das Abflussrohr zu beschädigen. Es kann angenommen werden, dass, wenn das Rohr schnell abläuft, die Zeit, die erforderlich ist, um Schäden zu verursachen, größer ist als die tatsächliche Zeit, in der das kochende Wasser in einem bestimmten Rohrabschnitt vorhanden wäre. Unter der Annahme, dass diese Theorie richtig ist, gibt es eine Widerlegung, dass Küchenspülen verstopft oder teilweise verstopft sein können oder dass ein kumulativer Effekt des regelmäßigen Ablassens von kochendem Wasser in einen Abfluss (möglicherweise) dazu führen kann, dass das Rohr ausfällt oder zusammenbricht in Bereichen, in denen das Rohr vergraben ist. In der Sanitärindustrie sind eingestürzte Rohre keine Seltenheit. es ist dem Autor jedoch zum Zeitpunkt dieses Schreibens unbekannt, ob veröffentlichte Werke existieren, in denen die Temperatur als Ursache für das eingestürzte Rohr genannt wird, oder ob das Überschreiten der maximalen Temperaturbewertung (140 ° F) für PVC-Rohre signifikante, reale Konsequenzen hat. Dieses Experiment wurde entworfen und durchgeführt, um das Ausmaß und die Geschwindigkeit der PVC-Verformung zu messen, wenn (ein Abflussrohr) mit kochendem Wasser gefüllt ist, und um die Zeitdauer zu messen, die erforderlich ist, damit das Wasser innerhalb des akzeptablen Temperaturbereichs des PVC-Rohrs abkühlt.
gemessen von der Außenseite des jeweiligen Ellbogens; Der kurze Arm war 7 Zoll groß, gemessen von der Außenseite des jeweiligen Ellbogens. Das Rohr wurde gewogen und betrug 1558,5 g. Da das Rohr in einem Arm eine zusätzliche Länge von 9 3/4 "hatte und der andere Arm eine halbe Verbindungsverschraubung hatte, fügte dies dem Gesamtrohr eine Gewichtsmenge hinzu, was möglicherweise das gemessene Gesamtgewicht für die genaue Berechnung irrelevant macht Wärmeübertragung. gemessen von der Außenseite des jeweiligen Ellbogens; Der kurze Arm war 7 Zoll groß, gemessen von der Außenseite des jeweiligen Ellbogens. Das Rohr wurde gewogen und betrug 1558,5 Gramm. Da das Rohr in einem Arm eine zusätzliche Länge von 9 3/4 "hatte und der andere Arm eine halbe Verbindungsverschraubung hatte, fügte dies dem Gesamtrohr eine Gewichtsmenge hinzu, was möglicherweise das gemessene Gesamtgewicht für die genaue Berechnung irrelevant macht Wärmeübertragung.
Das Rohr wurde an jedem Ende aufgehängt, indem die Enden auf zwei gleich hohen Stühlen abgelegt wurden, so dass das Rohr eben war. Zur Sicherung des Rohres wurden keine Gurte verwendet. Die Höhe des Rohrs betrug 25 Zoll vom Boden bis zur Mitte des Rohrs. Es wurden keine äußeren Kräfte ausgeübt; die einzigen bekannten Kräfte waren aus dem Gewicht des Wassers und des Rohrs und den Dehnungen, die bei Temperaturen aus Wasser erzeugt wurden über, bei und um die maximale Bewertung für PVC (140 ° F). Das verwendete Wasservolumen wurde unter Verwendung von lauwarmem Leitungswasser zum Füllen des Rohrs vorbestimmt und betrug ungefähr 1300 ml. Das Volumen innerhalb des Rohrs war so, dass Der Wasserstand war genau 1 "von der Oberseite des kurzen Armes des Rohrs (oder 6 Zoll hoch von der Außenseite der Unterseite des Ellbogens). Es ist interessant, hier zu bemerken,
Es wurde eine Markierung mit einer unauslöschlichen Markierung in der Mitte des Rohrs vorgenommen, und eine Kamera wurde verwendet, um das Ausmaß des Absackens, das über einen Gesamtzeitraum von 30 Minuten auftrat, periodisch aufzuzeichnen und zu dokumentieren. Ein Quecksilberthermometer wurde in den kurzen Arm des Rohrs eingeführt, um die Temperaturänderung über die Zeit zu überwachen. Das Experiment wurde abgeschlossen, nachdem die gemessene Temperatur unter die maximale Bewertung für das Rohr gefallen war. Dies war ein einmaliger Test, der aus Gründen der statistischen Genauigkeit nicht wiederholt wurde. Die gesammelten Daten sind unten angegeben.
Um 15.36 Uhr wurde ein Kolben, der 1,4 l kochendes Leitungswasser enthielt, verwendet, um ungefähr 1,3 l in das Rohr zu überführen. In den längeren der beiden Arme wurde kochendes Wasser gegossen. Ein Thermometer wurde in den anderen kurzen Arm am anderen Ende des Rohrs eingeführt.
Nach 0 Minuten befand sich die Markierung 25 Zoll über dem Boden. Wassertemperatur = 212 ° F; Raumtemperatur, und (standardmäßig) die Temperatur des Rohrs betrug 70 ° F. Während der Übertragung der Flüssigkeit wurde ein Verdrehen und Verziehen des Rohrs beobachtet .
Bei ~ 1 Minute nach -0,15625 "Temp = 182 ° F.
5 Minuten nach -0,25 "Temp = 176 ° F.
10 Minuten nach -0,3125 "Temp = 166 ° F.
15 Minuten nach -0,375 "Temp = 157 ° F.
18 Minuten nach -0,40625 "Temp = 153 ° F.
20 Minuten nach -0,375 "Temp = 150 ° F.
25 Minuten nach -0,46875 "Temp = 143 ° F.
29 Minuten nach -0,46875 "Temp = 140 ° F.
30 Minuten nach -0,50 "Temp = 138 ° F.
Ergebnisse: Nach 29 Minuten war die Temperatur unter 140 ° F gefallen (die maximale Bewertung für PVC). Nach 30 Minuten wurde das Experiment abgeschlossen, indem das Wasser in einen anderen Behälter entleert wurde, in dem es gewogen wurde und 1290,1 g betrug. Es wurden sorgfältige Messungen durchgeführt, um festzustellen, dass sich das Rohr von Ende zu Ende um ungefähr 30 ° im Uhrzeigersinn verdreht hatte (oder ungefähr 7,5 ° pro linearem Fuß). Das Rohr begann sich zu drehen und zu verziehen, als das kochende Wasser in das Rohr gegossen wurde. Eine Messung der Wassertemperatur am anderen Ende nach etwa einer Minute zeigt, dass das Rohr bereits unglaubliche 30 ° F aus den (ungefähr) 1,3 l Wasser absorbiert hat. Es wurde festgestellt, dass das gesamte Absacken nach 30 Minuten 1/2 "Zoll betrug.
Die größte Durchbiegung wurde unerwartet etwa 7 Zoll (in Richtung Rohrmitte) von der Mitte des Kugelhahns festgestellt. Die maximale Durchbiegung wurde mit 7/8 Zoll (seitliche Durchbiegung) oder einer Gesamtkrümmung von etwa 2,5 Zoll gemessen, gemessen an jedem Ende des Rohrs. Es ist auch bemerkenswert, dass der lange Arm des Rohrs (in den das kochende Wasser gegossen wurde, aber nicht dort, wo mehr als einige Sekunden kochendes Wasser vorhanden war, eine Durchbiegung von etwa 3/16 Zoll aufwies; die Gesamtkrümmung betrug 3/4 Zoll, gemessen am Ende des Arms. Die Wassertiefe wurde mit 6 Zoll von der Außenseite des Ellbogens (der Ellbogen) gemessen. In Bezug auf den langen Arm wurde oben die größte Verformung festgestellt die Wasserleitung, näher an der Stelle, an der das kochende Wasser zuerst eintrat und Kontakt mit dem PVC aufnahm. Die Messungen des Absackens, die im Rahmen des Experiments periodisch durchgeführt wurden, waren einfach vertikale Messungen der Markierung in der Mitte der Rohrlänge. Vor der Durchführung dieses Experiments wurde erwartet, dass die größte Änderung in der Mitte des Rohrs aufgrund des Absackens zu finden ist. Die unerwartete seitliche Durchbiegung war jedoch 75% größer als die vertikale Durchbiegung. und die tatsächliche maximale Durchbiegung pro linearem Fuß wurde am Eingang gefunden, wo das kochende Wasser in das Rohr gegossen wurde. Eine grafische Darstellung der gemessenen Durchbiegungen / Änderungen (in der Mitte des Rohrs) ist unten angegeben. Es wurde erwartet, dass die größte Veränderung in der Mitte des Rohrs aufgrund von Durchhängen auftreten würde. Die unerwartete seitliche Durchbiegung war jedoch 75% größer als die vertikale Durchbiegung. und die tatsächliche maximale Durchbiegung pro linearem Fuß wurde am Eingang gefunden, wo das kochende Wasser in das Rohr gegossen wurde. Eine grafische Darstellung der gemessenen Durchbiegungen / Änderungen (in der Mitte des Rohrs) ist unten angegeben. Es wurde erwartet, dass die größte Veränderung in der Mitte des Rohrs aufgrund von Durchhängen auftreten würde. Die unerwartete seitliche Durchbiegung war jedoch 75% größer als die vertikale Durchbiegung. und die tatsächliche maximale Durchbiegung pro linearem Fuß wurde am Eingang gefunden, wo das kochende Wasser in das Rohr gegossen wurde. Eine grafische Darstellung der gemessenen Durchbiegungen / Änderungen (in der Mitte des Rohrs) ist unten angegeben.
Schlussfolgerung: Offensichtlich war die seitliche Durchbiegung auf eine Belastung des Gelenks des Kugelhahns zurückzuführen. Die gemessenen Werte für das Durchhängen wurden wahrscheinlich durch das Verdrehen und die seitliche Verschiebung des Rohrs beeinflusst. Spekulativ war die wahrscheinlichste Ursache für die seitliche Durchbiegung ein Längenunterschied des Rohrs, der durch die Armatur verdeckt wurde; Mit anderen Worten, das Rohr wurde wahrscheinlich in einem Winkel geschnitten. Es ist bekannt, dass das Objekt beim Erhitzen erhebliche stearische Dehnungen aufweist, wenn unterschiedliche Materialien oder unterschiedliche Materiallängen miteinander verbunden wurden, da sich die beiden Materialien nicht gleichmäßig ausdehnen. Betrachten Sie das folgende Beispiel: Länge A ist 4 Fuß, Länge B ist 4,1 Fuß; Beim Erhitzen dehnt sich jedes Material um 2% aus. Die Länge A beträgt also 4,080 Fuß und die Länge B 4,182. Der Unterschied in den (beheizten) Längen beträgt 0,002 Fuß,
Weitere Spekulationen in Bezug auf die Ursache des beobachteten seitlichen Verziehens umfassen einen Unterschied in der Temperaturabsorption an der Verbindungsstelle aufgrund eines isolierenden Effekts oder möglicherweise latente Kräfte, die aus der vorherigen Verwendung des Kugelhahns bestanden und schließlich ausgedrückt wurden, als das Rohr weich genug wurde um die Freisetzung potenzieller Kräfte zu ermöglichen (ein Abwickel- oder Entspannungseffekt). Spekulationen wie diese könnten durch weitere Tests verifiziert oder ausgeschlossen werden.
Offensichtlich kann kochendes Wasser eine Durchbiegung in einem 1 1/4 "-Rohr (nominelle Demension) verursachen, das viele Jahre lang der Industriestandard für Abflussrohre war. Es ist auch fair anzunehmen, dass die Temperatur im Rohr so schnell absorbiert wird, dass es zu einer Erwärmung kommt Es ist mit ziemlicher Sicherheit ungleichmäßig, was zu Bereichen führt, die schnell überhitzt und anfälliger für Ausfälle sind. Angenommen, ein Rohr ist verstopft oder läuft langsam ab, oder es besteht möglicherweise ein kumulativer Effekt einer mehrfachen Exposition gegenüber kochendem Wasser Das Gießen von kochendem Wasser in einen Abfluss könnte zum Versagen führen. Dies gilt insbesondere für vergrabene Rohre, da Druck durch das Gewicht des Bodens vorhanden wäre.
Zusammenfassend wurde hier beobachtet, dass sich PVC-Rohre gemäß Plan 40, die weniger als eine Minute Temperaturen ausgesetzt waren, die die maximale Temperaturbewertung überschreiten, verformen. Dies wird durch die 3/4 Zoll Verformung an der Stelle (dem langen Arm) belegt, an der das kochende Wasser in das Rohr gegossen wurde; In diesem Bereich wurde nur kochendes Wasser durchgelassen und blieb während der gesamten Testdauer nicht erhalten. Das kochende Wasser war nur für die zum Übertragen des Wassers erforderliche Zeit im langen Arm des Rohrs vorhanden, die ungefähr 15 bis 20 Sekunden betrug.Wenn Rohre über einen längeren Zeitraum Temperaturen über dem Maximalwert ausgesetzt sind, verformen sie sich weiter, bis die Temperatur unter den Maximalwert abfällt. Aus der obigen grafischen Darstellung geht hervor, dass die Geschwindigkeit oder das Ausmaß des Verziehens nahezu der momentanen Temperatur oder der Geschwindigkeit der Temperaturableitung entspricht.
Diskussion: Es ist wichtig zu berücksichtigen, dass die für dieses Experiment verwendete Wassermenge nur etwa 1,3 Liter betrug. Oft werden größere Wassermengen zum Kochen verwendet, was notwendigerweise mehr Zeit zum Ablassen erfordert und wahrscheinlich eine proportional größere Menge an Wärme / Energie auf ein Rohr überträgt. Die Zeitdauer, die erforderlich ist, damit die Wärme abgeführt werden kann, kann mehrere Minuten oder möglicherweise mehr als eine Stunde betragen, wenn größere Mengen (wie eine Gallone) kochendes Wasser in einen Abfluss gegossen werden und / oder wenn Abflussrohre isoliert sind. Die Meinung des Autors zu diesem Zeitpunkt ist, dass das Gießen einer ganzen Gallone kochendem Wasser in einen Küchenablauf logischerweise ein größeres Potenzial zur Beschädigung des PVC-Abflussrohrs haben würde als 0,34 Gallonen, was in diesem Experiment messbare, signifikante Verwerfungen und Verdrehungen verursachte. und schlaff. Es ist auch zu beachten, dass Abflussrohre für eine ordnungsgemäße Entwässerung eine leichte Neigung von etwa 1 Zoll pro 10 Fuß aufweisen sollten. Da festgestellt wurde, dass der Verzug in diesem Rohr größer als 1/2-Zoll pro Fuß ist, sollte es offensichtlich sein, dass der kumulative Effekt des Verziehens und Absackens so ist, dass kochendes Wasser wahrscheinlich zu einer unsachgemäßen Entwässerung führt, was logischerweise das endgültige Versagen von PVC beschleunigen würde Abflussrohre, da die Einwirkzeit in unsachgemäßen / langsam abfließenden Rohren notwendigerweise länger ist.
Es gab einige offensichtliche Fehler bei diesem Experiment. Der vielleicht bedeutendste Unterschied in Bezug auf einen realen Test ist die Tatsache, dass Bänder zur Sicherung von Abflussrohren im Wohnungsbau verwendet werden, während in diesem Experiment keine Bänder verwendet wurden, die es dem Rohr ermöglichten, sich frei zu drehen. Sicherlich wäre eine angemessene Unterstützung vorteilhaft, um ein Versagen des Abflusses zu verhindern. Ob die aktuellen Konstruktionsmethoden, Materialien und / oder Bauvorschriften ausreichen, um ein Versagen in Fällen zu verhindern, in denen die Temperaturbewertung für PVC überschritten wurde, ist dem Autor derzeit nicht bekannt. Da in diesem Experiment kein kumulativer Effekt (wiederholte Exposition von kochendem Wasser gegenüber demselben Rohr) getestet wurde, wurde auch nicht festgestellt, ob tatsächlich ein kumulativer Effekt vorliegt, insbesondere nicht. ob das Rohr durch wiederholte Exposition sensibilisiert oder desensibilisiert wird. Hier wurden jedoch starke Beweise dafür vorgelegt, dass es in der Praxis klug ist, Schäden zu vermeiden, die möglicherweise durch Überhitzung eines Abflussrohrs verursacht werden.
