Re: Pakkaset ja putkien jäätyminen kun keli lämpenee
Toni
vesijohdot jäätyvät silloin kun pakkanen lauhtuu kovista lukemista,
koitetaan miettiä miksi näin.)
Tuntuu ettei ihan varmaa vastausta vielä ole forumilla löytynyt.
En jaksa uskoa että putken sisällä oleva jääköntti laajenisi niin paljon
että se rikkoisi putken. Kuparihan on varsin joustavaa ja sitä on
helppo vääntää mutkillekin, joten hyvin pieni laajeneminen ei tuntuisi
riittävän rikkomaan putkea. Lisäksi laajeneehan se itse putkikin ja
äkkiseltään luulisi että enemmän kuin jää.
Yksi vaihtoehto on tietysti tuo lämmityksen säätö ulkoilman mukaan, ja
siten rakenteisiin varastoinut kylmä pääsee sisemmäs. En kyllä ihan heti
tähänkään laittaisi ropojani, mutta kävisi jo selitykseksi.
Voisikohan kyseessä olla joku ilman tai kosteuden liikkumiseen
eristeessä liittyvä seikka? Eristeen sisällä on kylmää ja kuivaa ilmaa,
ulkona taas paljon kosteampaa lämmintä ilmaa. Ilmojen paine-ero
tasaantuisi siten että ilma liikkuu nopeasti eristeessä. Eristeen
tarkoitushan on pitää ilmaa paikallaan ja liikkuva ilma pudottaisi
eristyskykyä. Tosin ei oikein tämäkään selitys vielä vakuuta.
Laitetaas follareita fysiikkaryhmään, josko sielä löytyisi apua.
T. Lajunen
Vesi on siitä jännä aine, että se on tiheimmillään noin 4-asteisena.
Siitä en tosin ole varma, jatkuuko jään laajeneminen lämpötilan
laskiessa jatkuvasti.
Jäätyminen alkaa kylmän putken vaikutuksesta reunoilta, sula vesi virtaa
keskellä. Sitten jossain vaiheessa putki poksahtaa halki, mutta vaikka
vettä vielä voi tullakin, se virtaa jään sisällä. Vasta kun
sulamisvaiheessa "jääputki" sulaa, vesi pääsee haljenneesta putkesta
ulos.
Siksi ehkä on ollut kuvitelma, että halkeaminen tapahtuu vasta
sulamisvaiheessa.
Ja asiasta enemmän tietävät korjannevat.
-tl
Tuukka L.
>
Tiedä sitten tiedänkö enemmän...mutta sen tiedän, että jos putkessa on
virtausta, niin se ei helpolla jäädy. Käytännössä ei kai juuri koskaan
Suomen oloissa rakennusten putkina, jotka on sentään jotenkuten eristetty.
Tuohon faktaan perustuu eräs kaupallinen sovelluskin, putkiston
jäätymisenestolaite.
Jos putki on jäätynyt tukkoon, niin se ilmeisesti on turvallisinta sulattaa
suoraan toholla lämmittämällä! En tiedä mihin se perustuu, mutta olen itse
nähnyt, että se toimii. Ainakaan silloin ei putki mene niin helpolla rikki.
Eräs selitys voisi olla, että kun lämpöä tulee rajusti ulkopuolelta lisää,
niin kupari laajenee voimakkaasti. Tällöin jos vielä on kulutusta verkossa
päällä, pääsee vesi virtaamaan jäätulpan ja kuparin välistä sulattaen
kuluttamalla nopeasti jäätä. Jää pysyy kuitenkin huomattavasti kuparin
lämpötiloja kylmempänä, koska virtaava vesi jäähdyttää sitä.
Ei kannata ehkä kuitenkaan kokeilla muoviputkilla.
Pasi L
Älkää hyvät ihmiset sulattako avotulella jäätyneitä putkianne, se on
suurin yksittäinen syy kovien pakkasten aikaan tapahtuville
tulipaloille. Juujuu, kaikkihan me varovaisia ollaan...
Pasi
Risto Rytkönen
wrote:
Risto Rytkönen:
Sulattelin tässä minäkin vesiputkia.
Usein vesiputket kulkevat likellä viemäriputkea, niin ainakin
minulla. Lasken lavuaarista kiehuvaa vettä viemäriverkostoon,
ja kohta vesiputket ovat sulia.
Tuota keinoa olen käyttänyt jo parikymmentä vuotta menestyksellisesti.
Terveisin
Risto Rytkönen
Harri Tavaila
Itse asiassa tätä on kokeellisesti testattu - ja kyllä, hajoaminen
tapahtuu yleensä vasta pakkasen hellittäessä. Viitettä en valitettavasti
pysty tässä antamaan.
Syynä on se, että jään lämpölaajenemiskerroin on noin nelinkertainen
teräkseen verrattuna. Niinpä putki kylmällä täytyy jäällä - jos jossain
on rako siihen tihkuu vettä, kunnes putki on umpijäässä ja kauttaaltaan
saman lämpöinen.
Kun putki sitten alkaa lämmetä se laajenee - mutta ei niin paljon kuin
sisällä oleva jääpala. Mikäli lämpeneminen on kyllin hidasta, niin että
putken ja jään välille ei synny merkitsevää lämpötilaeroa, jääkalikka
laajenee putkea nopeammin ja rikkoo sen.
Mikäli putki taas lämpenee kyllin nopeasti se voi laajeta nopeammin kuin
jää ja halkeneminen estyy. Tämän vuoksi tarkoituksellisesti sulatetut
putket kestävät paremmin kuin sellaiset, joiden annetaan sulaa omia
aikojaan.
H Tavaila
Ilkka Karaila
Noin minäkin muistan kuulleeni/lukeneeni. Tuo vaikuttaa fysikaalisesti
uskottavalta tapahtumalta.
-- IK
Joakim Majander
Ilkka Karaila wrote:
> Harri Tavaila wrote:
> > Itse asiassa tätä on kokeellisesti testattu - ja kyllä, hajoaminen
> > tapahtuu yleensä vasta pakkasen hellittäessä. Viitettä en valitettavasti
> > pysty tässä antamaan.
> >
> > Syynä on se, että jään lämpölaajenemiskerroin on noin nelinkertainen
> > teräkseen verrattuna. Niinpä putki kylmällä täytyy jäällä - jos jossain
> > on rako siihen tihkuu vettä, kunnes putki on umpijäässä ja kauttaaltaan
> > saman lämpöinen.
> >
> > Kun putki sitten alkaa lämmetä se laajenee - mutta ei niin paljon kuin
> > sisällä oleva jääpala. Mikäli lämpeneminen on kyllin hidasta, niin että
> > putken ja jään välille ei synny merkitsevää lämpötilaeroa, jääkalikka
> > laajenee putkea nopeammin ja rikkoo sen.
> Noin minäkin muistan kuulleeni/lukeneeni. Tuo vaikuttaa fysikaalisesti
> uskottavalta tapahtumalta.
>
Olisi kyllä mukava nähdä joku todellinen tutkimus asiasta, sillä ei
selitys ei tunnu kovinkaan loogiselta.
Jään lämpölaajenemiskerroin on 50e-6 1/K, raudan 12e-6 1/K ja
kuparin 17e-6 1/K (MAOL). Teräkselle lämpölaajenemiskerroin
vaihtelee laadusta riippuen ainakin välillä 9-21e-6 1/K
(http://www.efunda.com/materials/alloys/alloy_home/steels_properties.cfm)
Jos nyt sitten putki olisi umpijäässä -20 C:ssä ja lämpenesi
hitaasti 0:aan, olisi lämpölaajenemisien erotus 0,00058-0,00082
putkilaadusta riippuen. Jos oletetaan, että jää ei anna yhtään
periksi, on tuo samalla myös putken venymä. Tuo on siis alle 0,1 %
venymä, jonka sekä raudan, että kuparin pitäisi helposti kestää
ilman pysyviä muodonmuutoksia. Huonolaatuinen valurauta voi sitten
olla jo ongelmissa. Oikeasti jää antaa myös periksi, sillä sen
kimmokerroin on vain 9 GPa (raudan 210, kuparin 120).
Mistä materiaalista tehdyt putket hajoavat? Mistä kohtaa?
Joakim
Ilkka Karaila
Tuli tuossa mieleen vesipullon rikkimeno, kun se jäätyy. Siinähän se
ensin jäätyy kaulasta umpeen ja kun loppuosa jäätyy, niin jään
laajeneminen poksauttaa pullon rikki. Analogisesti putki voi jäätyä
umpeen eri kohdista eri aikaan ja sitten väliin jäänyt vesitasku
halkaisee sen kuten pullon ja halkeaminen huomataan vasta jään sulaessa.
Miltä tämä hypoteesi vaikuttaa?
-- IK
Toni
...
> putkilaadusta riippuen. Jos oletetaan, että jää ei anna yhtään
> periksi, on tuo samalla myös putken venymä. Tuo on siis alle 0,1 %
> venymä, jonka sekä raudan, että kuparin pitäisi helposti kestää
> ilman pysyviä muodonmuutoksia.
Jep, tämä oli myös oma veikkaukseni. Ainoa mikä sotkee hiukan tuota
venymään on metallien haurastuminen kylmässä. Mutta putken lämpötila
lienee lähellä nollaa, joten silläkään ei mielestäni pysty selittämään
putkien halkeamista.
Harri Tavaila
> Ilkka Karaila wrote:
>
>>Harri Tavaila wrote:
>
>
>>>Itse asiassa tätä on kokeellisesti testattu - ja kyllä, hajoaminen
>>>tapahtuu yleensä vasta pakkasen hellittäessä. Viitettä en valitettavasti
>>>pysty tässä antamaan.
> Olisi kyllä mukava nähdä joku todellinen tutkimus asiasta, sillä ei
> selitys ei tunnu kovinkaan loogiselta.
Valitettavasti luin selostuksen koetapahtumasta kirjastossa - raportti
ei ole hyllyssäni, enkä pysty edes sanomaan kuka sen teki ja koska
(puhumattakaan yksityiskohdista, kuten materiaaleista tai vastaavasta).
Verkosta etsittäessä löysin vain yhden gradun, jossa oli asiasta
kappaleen verran - oleellisesti ei enempää kuin itse olen tässä sanonut.
per.physics.helsinki.fi/kirjasto/ont/rs/RSgradu.PDF
H Tavaila
Kare Pietilä
> Jep, tämä oli myös oma veikkaukseni. Ainoa mikä sotkee hiukan tuota
> venymään on metallien haurastuminen kylmässä. Mutta putken lämpötila
> lienee lähellä nollaa, joten silläkään ei mielestäni pysty selittämään
> putkien halkeamista.
Putken mekaaniset ominaisuudet saattavat vuosien mekaanisen ja
kemiallisen kuormituksen jäljiltä olla aivan mitä sattuu ja ajan
kuluessa murtumiseen tarvittavan ulkoisen kuormituksen määrä
lähestyy jokatapauksessa asymptoottisesti nollaa. Lujuus- tai
metalliopin kirjoista haetuilla materiaaliparametreillä voi ts.
heittää proverbiallista vesilintua kun pohditaan sitä riittääkö
joku tunnettu kuormitus rikkomaan reaalimaailman vesiputkia vai
ei.
--
Bh-wrr.
Joakim Majander
Kare Pietilä wrote:
> Putken mekaaniset ominaisuudet saattavat vuosien mekaanisen ja
> kemiallisen kuormituksen jäljiltä olla aivan mitä sattuu ja ajan
> kuluessa murtumiseen tarvittavan ulkoisen kuormituksen määrä
> lähestyy jokatapauksessa asymptoottisesti nollaa. Lujuus- tai
> metalliopin kirjoista haetuilla materiaaliparametreillä voi ts.
> heittää proverbiallista vesilintua kun pohditaan sitä riittääkö
> joku tunnettu kuormitus rikkomaan reaalimaailman vesiputkia vai
> ei.
Tarkoitatko, että vain huonokuntoiset putket hajoavat jäätymisestä?
Saa olla varsin huonokuntoinen putki, jotta se ei toimisi mekaanisesti
lähes uuden kaltaisesti.
Joakim
Kare Pietilä
> Tarkoitatko, että vain huonokuntoiset putket hajoavat jäätymisestä?
> Saa olla varsin huonokuntoinen putki, jotta se ei toimisi mekaanisesti
> lähes uuden kaltaisesti.
Varmasti huonokuntoinen putki hajoaa jäädyttyään helpommin kuin
priima. Putki joka halkeaa on saattanut jäätyä aiemmillakin pak-
kasilla, kondenssi on saattanut aiheuttaa korroosiovauriota ja
lämmönvaihtelu on saattanut väsyttää putkea. Sanotaan nyt vaikka
niin, että suhtaudun toistaiseksi skeptisesti ajatukseen, että
priima putki pamahtaisi heti ensimmäisestä jäätymisestään, vars-
inkin jos se on kuparia. Rakennuksissa on kaiken kuntoisia putkia;
suhteellisen uusikin putki voi lukuisista eri syistä olla aika
karussa kunnossa.
--
Bh-wrr.
Tapio Manner
Tuosta löytyy mielenkiintoisen koonnin lisäksi vielä yksi selitys
asialle. http://www.lsbu.ac.uk/water/explan.html
TLM
pekm...@utu.fi
pekm...@utu.fi
Mielestäni ainoa järkevä selitys putkien jäätymiselle, ja myös
sille, että kylmä tunkee muutenkin sisälle vasta kun pakkaset
hellittävät, on ilman kosteuden lisääntyminen lämpötilan
kasvaessa. Kylläisen vesihöyryn paine kasvaa kolminkertaiseksi kun
lämpötila kasvaa -15:stä nollaan. Vesihöyryn lämmönjohtokyky on
normaaliolosuhteissa n. 20-kertainen kuivaan ilmaan ja tyypilliseen
eristeeseen nähden, joten voidaan ajatella vesihöyryn olevan yksin
vastuussa lämmön johtumisesta. Kosteussulku on eristeen
sisäpinnalla, joten eristeen eristyskyky heikkenee merkittävästi
lämpötilan kasvaessa, kun kosteus tunkeutuu eristeeseen. Uskon, että
tämä on viimeinen niitti myös putkien jäätymiselle.
Putkirikon syy tuskin on jääköntin laajeneminen sen lämmetessä,
koska jää supistuu lämmetessään (negatiivinen
lämpölaajenemiskerroin aivan kuten vedellä välillä 0-4 astetta).
Jään kylmetessä esim. nollasta -20 asteeseen putken sisällä olevan
jääköntin halkaisija kasvaisi ilman jännityksiä vain 0,2 %.
Tämäkään tuskin rikkoisi putkea.
Tarkastelin tässä taannoin jäätyneitä kupariputkia ja huomasin,
että ne olivat pullistuneet saumojen ympäriltä kymmeniä
prosentteja. Ajattelin, että homma menee näin. Pakkasella putkeen
muodostuu ensin jäätulppa. Sitten loukkuun jäänyt vesi laajenee ja
pullistaa sitä heikointa kohtaa eli sitä kuumentamisen pehmentämää
liitoskohtaa. Tilavuuden laajeneminen on verrannollinen tilavuuteen eli
koko loukkuun jääneen veden tilavuuteen, joka saattaa olla paljon
suurempi kuin pullistuneen kohdan tilavuus. Tämä on mielestäni ainoa
järkevä selitys kymmenien prosenttien laajenemaan. En ota kantaa
valurautaputkien rikkoontumiseen, kun en ole nähnyt sellaisia.
Harri Tavaila
> Putkirikon syy tuskin on jääköntin laajeneminen sen lämmetessä,
> koska jää supistuu lämmetessään (negatiivinen
> lämpölaajenemiskerroin aivan kuten vedellä välillä 0-4 astetta).
Veden (tai jään) lineaarinen lämpölaajenemiskerroin muuttuu
negatiiviseksi vasta lämpötiloissa, jotka ovat alle 80 K - tällaisia
olosuhteita ei ihan talvipakkasilla saavuteta.
Jää supistuu vasta sulaessaan - kiinteänä sen lämpölaajenemiskerroin on
positiivinen (pieni varaus: en mene vannomaan kaikista jään
kidemuodoista, mutta ne eksoottiset eivät oikeastaan liity asiaan).
H Tavaila
Petteri
Harri Tavaila kirjoitti:
> Itse asiassa tätä on kokeellisesti testattu - ja kyllä, hajoaminen
> tapahtuu yleensä vasta pakkasen hellittäessä. Viitettä en valitettavasti
> pysty tässä antamaan.
Muistelen nähneeni matikanopettajien lehdessä (Dimensio ?)
kirjoituksen ko. aiheesta.
Jos joku viitsii plarata vaikka viisi viimeisintä vuosikertaa, niin
eiköhän löydy
Pete