При какой температуре замерзает вода в трубах: спасаем трубы от замерзания (видео)

Стабильная работа трубопровода в доме – это результат тщательного ухода за трубами. Особенно это актуально в зимнее время. Когда наступают сильные холода, вода в трубах можно просто замёрзнуть. Если это произошло, применяйте только безопасные методы отогрева труб и тогда по вашим трубам вновь потечёт вода.

Процесс замерзания происходит при охлаждении её до ноля градусов по шкале Цельсия. Это касается не всей воды. Молекулы присоединяются к примесям, которыми являются частички пыли, соли и т.д. Поэтому чистая либо же дистиллированная вода, без присутствия этих самых примесей под воздействием низких температур по столбику Цельсия, дольше, чем обычная может оставаться в жидком состоянии.

Так же интересно, что при том, как другие вещества при замерзании уменьшаются в объеме, вода наоборот увеличивается. Все потому, что при переходе в твёрдое состояние, расстояние между молекулами расширяется. При том,что объём увеличивается, масса при замерзании не увеличивается, и весит столько же, сколько тёплая вода.

Многие задаются вопросом, почему вода не замерзает под толстым слоем льда. Любой физик ответит, что под слоем льда, вода не замерзает,так как поверхность льда служит теплоизолятором.

При какой температуре замерзает вода в трубах: отогреть в пластиковой, разморозить емкость, водопровод, каким способом запрещено

Известен такой факт, что горячая или тёплая вода замерзает быстрее холодной воды. Невероятно, но факт. Это открытие сделал Эрасто Мпемба. Он проводил эксперименты с использованием мороженой массы,причём обнаружил, что если масса тёплая, то она быстрее замёрзнет. Причиной этого, как показали исследования, является высокая теплоотдача горячей и тёплой воды.

Как известно, на высоте происходит изменение давления,поэтому температура перехода в твёрдое состояние всех водных растворов на высоте отличается от температуры на обычной поверхности.

Примеры изменения температурных показателей на высоте:

  • высота 500 м – температура замерзания воды, является не ноль °C, как при обычных условиях, а при наличии уже одного °C;
  • высота 1500 м – кристаллизация происходит при наличии около трёх° C и т.д.

Если разобраться о взаимосвязи давления и кристаллизации воды, то всё довольно просто.

Интересно! Чем выше давление, тем скорость преобразования воды в кристаллы льда ниже, а температура кипения выше!

При какой температуре замерзает вода в трубах: отогреть в пластиковой, разморозить емкость, водопровод, каким способом запрещено

Вот и весь секрет, а если логически подумать, то при понижении давления, все показатели идут в обратные стороны. Поэтому в горах сложно что — то сварить, так как температура, при которой кипит вода, не доходит до ста градусов Цельсия. И наоборот лёд плавится даже при низких температурах.

Вода служит хорошим растворителем и поэтому легко соединяется с другими веществами. Полученные растворы, конечно же, будут замерзать при разных условиях. Рассмотрим пару вариантов температурных критериев для замерзания разных растворов на основе воды.

Предлагаем ознакомиться  Цвет натяжного потолка в ванной комнате

Вода и спирт. При большом количестве спирта в воде,процесс замерзания начнётся при наличии очень низких температур. К примеру, при соотношении 60% воды на 40% спирта, кристаллизация начнётся при наличии минус 22,5°C.

Вода и соль. Температура, при которой произойдёт замерзание напрямую связано со степенью солёности воды. Принцип таков, чем больше соли в воде, тем ниже температура кристаллизации. С показателями содержания соли напрямую связано как замерзает морская вода.

Вода и сода. Температура кристаллизации раствора 44 процентов, составляет плюс 7°C.

При какой температуре замерзает вода в трубах: отогреть в пластиковой, разморозить емкость, водопровод, каким способом запрещено

Вода и глицерин, при соотношении 80% на 20%, где 80 – это глицерин, а 20 – это вода, для замерзания раствора нужно наличие — 20°C.

Все температурные значения колеблются в зависимости от степени концентрации чужеродных растворов или иного вещества в воде.

Пример. Расчет в Excel.

Проложенный по воздуху в неотапливаемом помещении участок стального водопровода без теплоизоляции длиной L=20 м выполнен из круглой трубы с наружным диаметром D=33,5 мм и с толщиной стенки s=2,8 мм. Температура окружающего воздуха (среды) tс=-10 °С. Скорость движения воздуха v=1 м/с. Температура воды на входе в трубопровод t1= 5 °С. Давление воды в трубопроводе P=0,1 МПа. Коэффициент температуропроводности воды а=0,000000143 м2/с. Температура замерзания воды t3=0 °С.

1. Найти время начала замерзания воды в трубе при отсутствии расхода.

2. Вычислить минимальный расход воды, при котором водопровод не замерзает.

1. Для вычисления плотности, теплоемкости и теплопроводности воды воспользуемся программой из статьи «Теплофизические свойства воды». В исходные данные введем среднюю температуру воды из интересующего нас диапазона 5…0 °С.

При какой температуре замерзает вода в трубах: отогреть в пластиковой, разморозить емкость, водопровод, каким способом запрещено

Время остывания воды (труба полностью заполнена) до критической температуры замерзания при отсутствии расхода рассчитаем по программе из статьи «Время охлаждения (нагрева)». Все исходные данные для этого у нас есть из условий задачи и предыдущего первого расчета.

Первая часть задачи решена. Время охлаждения неподвижной воды в трубопроводе до 0 °С — около 21 минуты.

Обращаю внимание и напоминаю, что выполненный расчет носит оценочный характер! В частности, теплоемкость оболочки – стенки стальной трубы – этот расчет не учитывает.

Если бы скорость ветра в задаче была не 1 м/с, а, например, 10 м/с, то резко бы увеличился коэффициент теплоотдачи на границе «труба-воздух» α=45,6 Вт/(м2*К). И время до начала замерзания водопровода составило бы всего 4…5 минут! (В примечании к ячейке D3 программы приведены справочные данные, формулы и рекомендации по определению α.)

2. Минимальный теоретический расход воды, при котором водопровод не должен замерзать, рассчитаем с помощью программы из статьи «Расчет теплоотдачи трубы». Примем температуру воды на выходе из трубопровода t2= 1 °С. Это означает, что падение температуры воды на двадцати метрах не должно превысить |dtтрГГ|=4 °С.

Сравнительно небольшой проток 0,015 кг/с (или примерно 0,92 л/мин) воды с температурой t1= 5 °С на входе обеспечит мощность притока тепловой энергии PтрГГ=256,6 Вт, которой достаточно для поддержания системы в стационарном равновесном состоянии. При этом температура воды на выходе двадцатиметровой трубы будет равна t2= 1 °С.

Предлагаем ознакомиться  Как провести в дом воду через скважину

При какой температуре замерзает вода в трубах: отогреть в пластиковой, разморозить емкость, водопровод, каким способом запрещено

Проверим выполненные расчеты по еще одной программе из статьи «Регистры отопления из труб».

Рассчитанная мощность Q=262 Вт приближенно равна теплоотдаче из предыдущего третьего расчета PтрГГ=256,6 Вт, а вычисленный коэффициент теплоотдачи α=9,6 Вт/(м2*К) равен коэффициенту теплоотдачи из второго расчета, где его в исходных данных мы определили по скорости движения воздуха.

1. Замерзает водопровод при отсутствии движения воды уже через 21 минуту.

2. При расходе воды около 1 л/мин (при средней скорости движения воды ~ 25 мм/с) водопровод из условий задачи в спокойном воздухе с температурой -10 °С не должен замерзнуть никогда.

Как отогреть замерзший водопровод: 4 эффективных способа

Во многих домах водоснабжение осуществляется по пластиковым трубам. Если вы обнаружили, что зимой ваша труба замёрзла, то следует её хорошенько отогреть.

Для того, чтобы это сделать, вам придётся взять:

  1. стальную закалённую проволоку с диаметром в 3 мм;
  2. длинный гидроуровень;
  3. клизму;
  4. 100 литров кипятка;
  5. металлическое ведро;
  6. кусачки;
  7. двужильный провод из меди;
  8. обычную вилку для розетки;
  9. насос;
  10. поливной шланг;
  11. трубу с краном на конце;
  12. 100 литровую бочку;
  13. кипятильник.

Первым делом сделайте проволоку ровной. Приготовьте гидроуровень. Один конец проволоки заверните в петлю. Изолентой соедините петлю к трубке гидроуровня. Головка уровня должна выходить на 1 сантиметр. Возьмите изоленту и соедините проволоку с уровнем на всю длину. Оставшийся конец гидроуровня закрепите к клизме.

Далее удалите изоляцию с провода из меди. Сделайте несколько витков оголённым проводом на конце. Витки делайте таким образом, чтобы они были плотно друг к другу. Кусачками отрежьте лишнюю часть. Оголите вторую часть провода и намотайте также, как написано выше. В конце концов, у вас выйдет прибор, который называют «бурбулятор».

Теперь снова просовывайте проволоку в замёрзшую трубу до момента, пока почувствуете лёд. Включайте бурбулятор в розетку и протягивайте провод вдоль трубы. Компрессором постепенно откачивайте воду. Это поможет вам отогреть воду в пластиковой трубе.

Когда температура на улице опустилась ниже нормы, и вы заметили, что водопровод замерз, не спешите покупать новые трубы. Есть проверенные способы, которые помогут вам справиться с этой проблемой.

Если вы обнаружили или на 100% уверены, что участок вашего водоснабжения замёрз на «открытом» месте, где можно использовать кипяток для обогрева трубы – то используйте кипяток. Перед этим возьмите ветошь и обмотайте трубу вокруг. Она заберёт всю воды и увеличит время взаимодействия кипятка с трубой.

С помощью горячего воздуха от строительного фена, лёд можно легко растопить. Владельцы таких фенов рекомендуют повесить над обогревающей трубой полиэтиленовую плёнку. Так тепловые потери снизятся в разы, что даст фену работать наиболее эффективно. Можно также пользоваться феном вместе с парогенератором.

Предлагаем ознакомиться  Как подвести воду к душевой кабине

Для этого следует воспользоваться сварочным аппаратом. Чтобы отогреть трубу таким способом, надо один провод (плюс) подключить к одному концу трубы, а второй (минус) — ко второму концу. Буквально за пару минут лёд растает. Принцип работы такого способа схож с кипятильником. Преимуществом использования электрического тока в том, что греется только вода. Провода трансформатора остаются холодными. Это не позволит пластиковой трубе плавиться вместе с водой. Минус способа – нужен трансформатор.

Найти специалистов

Можно не мучиться самостоятельно, а просто вызвать профессионалов. У них в наличии будут специальные средства для отогрева льда. Например, гидродинамическая установка. Она промывает не только водопроводные трубы, но и канализационные трубы. Установка подаёт горячую воду под мощным давлением, от которого лёд постепенно тает. При большом давлении, лёд в трубе исчезает очень быстро.

Какой способ выбрать – решать вам. Учитывайте ваши возможности и способность самостоятельно разморозить трубы без происшествий. А если сомневаетесь, что сможете сделать всё правильно – лучше вызовите специалиста.

Заключение.

Конечно, в реальных условиях температуру воды 1 °С на выходе из трубопровода поддерживать нельзя. Желательно иметь запас подальше от точки кристаллизации с учетом возможных колебаний скорости и температуры, как воздуха, так и воды. Также необходимо учитывать наличие сужений и массивных теплоотводов-холодильников в виде опор трубопровода, корпусов и других деталей запорной арматуры.

Все четыре использованные в статье теплотехнические программы в Excel доступны на сайте для свободного скачивания.

Прошу уважающих труд автора  скачивать файлы с программами расчетов после подписки на анонсы статей!

Главный вопрос — как не разморозить емкость с водой

Один из популярных дедовских методов как не разморозить емкость с водой – это применение бревнышек. Для этого в емкость следует опустить бревнышки. Сегодня вместо таких бревен уже используют обычные бутылки из пластика. Их засыпают песком, закрывают на пробку и оставляют в емкости с водой на всю зиму.

Есть ещё один метод как не разморозить емкость с водой. Для этого надо вырыть яму на 2 кубометра. Далее застилаем её в два слоя полиэтиленом. Он должен быть толстым и прочным. В яму опускаем ёмкость с водой и закапываем её. Допускается оставить на поверхности пару сантиметров ёмкости.

На сегодня эти два способа являются самыми распространёнными среди дачников.

Каким способом запрещено отогревать технологические трубопроводы – опасные методы

Когда мы хотим отогреть трубу ото льда самостоятельно, то следует знать каким способом запрещено отогревать технологические трубопроводы. Запрещённый способ отогрева труб – это использовать открытый огонь. Для обогрева льда надо применять только горячую воду, пал или песок под высокой температурой. 

Это может привести к пожару и возгоранию вашего дома. Не говоря уже про сами трубы. Учитывайте все меры безопасности при отогреве трубопровода и тогда вы сможете убрать лёд из труб без происшествий.