Области применения: Трубы, трубопроводы и фитинги: Преимущества использования медных труб в механических системах

Уже поздно, но вы не можете устоять перед веб-серфингом на своем новом сверхбыстром многогигагерцовом ноутбуке. Развлекательная система в вашей семейной комнате посылает небольшую ночную музыку в ваш SOHO, датчики, связанные с интеллектуальной схемой управления вашего дома, сообщают системе, чтобы найти вас там. Ваша круглосуточная центральная система кондиционирования воздуха обеспечивает комфорт даже в вашем гараже, где ваш электромобиль спокойно заряжается, готовясь к завтрашним путешествиям.

Моцарт следует за вами на улицу, когда вы идете по внутреннему дворику, окружающему бассейн с подогревом и спа-центр. Освещение дорожек автоматически включается и снова гаснет, когда вы проходите мимо. Вы останавливаетесь, чтобы полюбоваться мерцающей международной космической станцией, вращающейся над головой. Вы замечаете, что станцию ​​особенно легко обнаружить сегодня ночью, когда в городе произошел массовый сбой в подаче электроэнергии. Однако, несмотря на летний ветерок, 90-градусная жара вскоре отправляет вас обратно в помещение.

Подождите минуту. Какой массовый сбой питания?

Без электричества, что приводит в действие компьютер, обогреватель бассейна, освещение патио, кондиционер, стереосистему и зарядное устройство для электромобиля?

Ну, в самом деле, медь. На самом деле все в этом сценарии работает на меди. И он продолжает работать, несмотря на небольшие неприятности, такие как перебои в подаче электроэнергии. Как? Ответ заключается в том, что сегодня медь используется в ряде передовых способов, о которых даже Томас Эдисон никогда не думал.

Чтобы понять, как все это работает, вернемся примерно на 12 часов назад, когда солнце только начинало нагревать тепло, которое перегружало городские электростанции и вызывало отключение электроэнергии, которое мы с радостью проигнорировали.

Блок питания

На крыше нашего высокотехнологичного медного дома массив фотогальванических элементов (PV) начал генерировать электричество, как только солнечный свет достиг их. Конечно, фотоэлектрические солнечные батареи существуют уже несколько десятилетий, но они никогда не были практичными для домашнего использования.

Теперь они есть, потому что наши солнечные элементы основаны на сложном сплаве меди и относительно необычных элементов индия и селена, возможно, с добавлением небольшого количества галлия и серы. Строго говоря, «сплав» — это то, что называется интерметаллическим соединением. Ученые знали об интерметаллических соединениях много лет, но только с середины 1950-х годов стали известны интересные свойства некоторых из этих соединений.

Читайте также:
Как работают электрические трансформаторы? Объясните этот материал

Интерметаллическое соединение в наших солнечных элементах, имеющее формулу Cu(In, Ga)(Se, S)2, обладает особым свойством преобразовывать свет в электричество, подобно обычным солнечным элементам, изготовленным из кремния. Важным отличием является то, что новые элементы на медной основе потенциально будут дешевле, чем обычные элементы. Кроме того, новые панели более эффективны, чем любые другие недорогие тонкопленочные солнечные элементы.

Солнечные батареи — прекрасный способ вырабатывать электроэнергию. Они бесшумны (нет движущихся частей), не требуют обслуживания, не требуют топлива и безопасны для окружающей среды. Нет необходимости в электростанциях или опасениях по поводу парниковых газов, просто солнечный свет эффективно преобразуется в электроэнергию. Новые солнечные элементы на основе меди обещают, наконец, сделать солнечную энергию общедоступной.

Вернемся к тому летнему ветру. Он вращает ветряную турбину, которая, в свою очередь, приводит в действие высокоэффективный генератор с медной обмоткой. Ветряная турбина помогает поставлять электроэнергию в ночное время, а вместе с солнечными батареями вырабатывает больше электроэнергии, чем нужно дому. Любая неиспользованная мощность продается коммунальному предприятию, помогая покрыть стоимость системы. (Когда в последний раз ваша электроэнергетическая компания платила вам?)

Но что происходит ночью? Ветер может прекратиться, и даже солнечные панели на основе меди не работают от лунного света.

Вот как это работает: наш высокотехнологичный дом использует солнечные панели и ветряную турбину для зарядки банка аккумуляторов, которые могут хранить достаточно электроэнергии, чтобы обеспечить нас в течение ночи. Они могут даже переждать несколько пасмурных дней. (Резервные батареи распространены в промышленных условиях, и теперь они также используются в источниках бесперебойного питания (ИБП), которые мы используем для защиты наших домашних компьютеров от перебоев в подаче электроэнергии.) Солнечные батареи и ветряные турбины генерируют электричество постоянного тока (DC). . К сожалению, мощность постоянного тока не очень полезна в наших домах, поскольку для большинства электродвигателей бытовой техники требуется питание переменного тока (AC). Мы обходим эту проблему, отправляя выходной сигнал от батарей на устройство, известное как инвертор, прежде чем он будет отправлен в розетку. Инверторы преобразуют постоянный ток в переменный. В вашем автомобиле есть несколько из них, где они обеспечивают питание переменного тока для таких вещей, как подсветка приборной панели. В ИБП также есть инвертор, который защищает ваш компьютер.

Читайте также:
Виды современных механизмов трансформации мягкой мебели - Блог AMERS

Медь для эффективного использования энергии

Вот вам и блок питания. Поскольку мы сами генерируем энергию, мы хотим быть уверены, что применяем ее максимально эффективно. Здесь мы снова полагаемся на новые способы использования меди.

Во-первых, это новый сверхбыстрый компьютер. Микрочип, управляющий им, не похож на своих предшественников, которые были построены с использованием тонких алюминиевых проводников. В нашем новом компьютере используются микросхемы, построенные из еще более тонкого медного проводника. Тепло- и электропроводность меди выше, чем у любого другого металла, кроме серебра, а ее электропроводность более чем на 50% выше, чем у самого чистого алюминия. Использование меди вместо алюминия позволяет компьютеру работать быстрее и охлаждаться, потребляя меньше электроэнергии при той же вычислительной мощности. Более низкое энергопотребление означает, что компьютер также может использовать меньшую и более легкую батарею.

Далее кондиционер. На самом деле, это тепловой насос, который в зависимости от сезона работает и как кондиционер, и как обогреватель. В настоящее время тепловые насосы очень распространены; у большинства новых домов они были в течение многих лет. Тепловые насосы работают так же, как обычные холодильники, сжимая газ в жидкость, а затем снова расширяя жидкость в газ, обмениваясь при этом теплом. Тепловые насосы — это эффективный способ преобразования электричества в тепло или холод, но те, что есть в большинстве домов, далеко не так эффективны, как могли бы быть.

Наш тепловой насос лучше. Он известен как тепловой насос с прямым обменом и заземлением. Это проще, чем обычная установка с воздушным соединением, и намного эффективнее. И, конечно же, это зависит от меди.

Вместо того, чтобы использовать атмосферу в качестве источника или поглотителя тепла, наш тепловой насос использует землю. Под задним двором нашего дома проходят отрезки медных труб, которые передают тепло к земле или от земли в зависимости от того, охлаждает или обогревает дом тепловой насос. Как мы уже говорили ранее, медь обладает очень высокой теплопроводностью, и это свойство позволяет медным трубкам очень эффективно передавать тепло в рабочей жидкости системы к земле или от нее.

Читайте также:
Замена металлических дверных коробок на деревянные - Home Painters Toronto

Функция прямого обмена нашего теплового насоса означает, что наша установка использует только одну рабочую жидкость как для охлаждения/нагрева, так и для передачи тепла к земле и от нее. Такое расположение упрощает систему (устраняет один теплообменник) и повышает эффективность оборудования.

Медные роторы двигателя

Однако звездой эффективности системы являются полностью медные электродвигатели, приводящие ее в движение. Вы спросите, разве не все электродвигатели сделаны из меди? Вообще-то, нет. Большинство электродвигателей содержат медные обмотки в статоре (стационарная внешняя часть двигателя, окружающая ротор). Сам ротор сделан из стопки круглых листов магнитной стали, внутри и вокруг которых находится отливка из чистого алюминия в виде беличьей клетки. Алюминиевая клетка действует как электрический проводник, генерирующий магнитное поле, которое вращает двигатель. До сих пор все такие моторы изготавливались из литого под давлением алюминия. Алюминий сделал их легкими и дешевыми, но сделал их не такими эффективными и маленькими, какими они могли бы быть.

Наш мотор лучше. Вместо литой алюминиевой «беличьей клетки» у него медный литой ротор. Это может показаться не таким уж большим изменением, но это действительно крупный технический прорыв, особенно если учесть, что он включает в себя.

Процесс, называемый литьем под давлением, включает разбрызгивание жидкого металла в полость стальной формы с водяным охлаждением, имеющую форму отливки, которую мы хотим изготовить. Холодный штамп заставляет металл быстро замерзать, создавая точную отливку сложной формы. Процесс относительно прост при использовании металлов с низкой температурой плавления, таких как алюминий, цинк или магний.

Например, для изготовления литых роторов двигателей жидкий алюминий впрыскивают в полость формы цилиндрической формы, внутри которой находится стопка круглых стальных листов, каждый из которых имеет точные прорези и отверстия. В эти щели и отверстия затекает алюминий, и при застывании ротор становится единым сплошным блоком.

Алюминий плавится при 660 градусах Цельсия (1220 градусов по Фаренгейту), а медь плавится при 1085 градусах Цельсия (1985 градусов по Фаренгейту). Чтобы отлить медь под давлением, необходимо было найти материал для штампа, способный выдерживать высокие температуры и быстрые циклы между горячим и холодным. Обычные штампованные стали просто не работали. После нескольких циклов между горячим и холодным, они начали трескаться, вскоре приобретая вид мелкозернистой кожи аллигатора. Поверхность отливок, изготовленных в таких штампах, была явно неприемлемой.

Читайте также:
56 самых блестящих трюков с ПВХ, которые вы когда-либо видели | Семейный Разнорабочий

Разработка новых материалов для штампов, способных выдерживать жесткие термические циклы, заняла несколько лет. Исследования продолжаются. Литые под давлением медные роторы двигателей могут революционизировать то, как мы используем электродвигатели. И, благодаря их высокой эффективности, они позволят нам использовать больше двигателей — или использовать двигатели больше — без необходимости строить больше электростанций. Это может показаться странным сочетанием, но в этом случае использование большего количества меди фактически снижает выбросы парниковых газов. Это всего лишь один пример того, как благоприятные технические свойства меди приносят пользу окружающей среде.

Дело не только в экономии энергии

Следует отметить еще несколько особенностей нашего высокотехнологичного медного дома.

  • Бассейн и спа, разумеется, обогреваются медными солнечными коллекторами. Такая технология хорошо известна, но она становится все более популярной, поскольку общественность все больше заботится об энергосбережении и стремлении сократить выбросы парниковых газов. И, благодаря хорошо известным биостатическим свойствам меди, медные солнечные системы по своей природе гигиеничны.
  • Дом в стиле хай-тек оснащен так называемой структурированной проводкой, конечно же, из меди. Структурированная проводка (представьте себе ее в виде звездообразной цепи со всеми цепями проводки, выходящими из одной точки) позволяет легко внедрять такие функции, как объединенные в сеть домашние компьютеры, компьютерное управление бытовой техникой, развлекательные системы, системы охранной и пожарной сигнализации, а также датчики движения для включать свет, когда это необходимо. Структурированные системы электропроводки также могут использовать преимущества новых типов кабелей, в которых можно легко разместить электроэнергию, телефон, данные и функции управления. Структурированные системы электропроводки также максимизируют гибкость дома. Компьютеры, телефоны, термостаты и датчики сигнализации можно размещать в любой комнате или перемещать по желанию в соответствии с меняющимися потребностями.
  • Помните тот электромобиль (EV), который мы оставили заряжаться в гараже? В электромобиле используются высокоэффективные полностью медные электродвигатели, некоторые из которых работают в качестве генераторов при торможении автомобиля. В автомобиле есть все удобные функции, к которым мы привыкли, но его компактные полностью медные двигатели и лентовидные мультиплексные жгуты проводов делают его легким.
Читайте также:
Как использовать лепестки роз для их пользы для кожи

Остается орбитальная космическая станция. Даже его не было бы, если бы не медь. Ракетные двигатели космического челнока, доставившего компоненты станции в космос (и всех других крупных ракет, если уж на то пошло), изготовлены из специального композитного материала на основе меди.

Обычно термин «композиты» ассоциируется с такими высокотехнологичными материалами, как графито-волокнисто-эпоксидные структуры, используемые в истребителях, клюшках для гольфа и теннисных ракетках. Существует также относительно новый класс подобных материалов, известных как композиты с металлической матрицей, и эти материалы могут обладать очень интересными свойствами. Композиты медь-тугоплавкий металл, используемые в ракетных двигателях, являются лишь одним из примеров. Их сочетание сверхвысокой прочности и высокой теплопроводности меди делает ракетный двигатель возможным. В настоящее время инженеры ищут другие способы применения этих полезных материалов.

Ключевые преимущества использования медных труб для механических систем

С большим или малым диаметром, для жидкости или газа, для систем высокого или низкого давления в широком диапазоне температур, вы можете положиться на медь и снизить затраты на любую механическую систему.

К основным преимуществам медных труб относятся:

Гибкость

Стандартизируйте медь для превосходной производительности на протяжении всей работы. Медь проста в обработке, обладает отличной теплопроводностью, коррозионной стойкостью и долговечностью. Он доступен в двух основных типах труб – водопроводных трубах и трубах для кондиционирования / охлаждения (ACR), а также в тянутом (твердом) и отожженном (мягком) состоянии. Медные трубы также доступны в широком диапазоне диаметров (от 1/8 дюйма до 12 дюймов) и толщины стенок. Фитинги, подходящие для любого дизайнерского применения, легко доступны.

Разнообразие приложений

В механических системах всех видов медь делает больше, чем когда-либо прежде. Сегодня медная трубка доказала свое превосходство в следующих областях:

  • Услуги подземной воды и газа
  • Водораспределительные системы
  • Магистраль охлажденной воды
  • Дренажные и вентиляционные системы
  • Системы отопления (включая солнечные)
  • Топливно-масляные системы
  • Кислородные системы
  • Системы негорючих медицинских газов

Кроме того, медь достаточно прочна, чтобы ее можно было без опасений встраивать в бетон.

Широкий диапазон размеров

Медная трубка большого или малого диаметра подходит для любой спецификации. В системах водяного отопления с принудительной циркуляцией используются трубы небольших и экономичных размеров с паяными соединениями и требуют меньше места для установки. В дренажных системах трубы типа DWV успешно используются уже много лет. Трубы большого диаметра, соединенные пайкой или пайкой, экономически выгодны для водопроводных и противопожарных стояков в многоэтажных зданиях. Превосходные характеристики гидравлического потока меди позволяют точно подобрать размер трубы и насоса.

Читайте также:
Сиденья для унитаза 101 | Этот старый туалет

Беспроблемная производительность

Хорошей инженерной практикой является использование одного материала для всех компонентов механической системы. Чем больше меди используется в установке, тем больше вы можете рассчитывать на надежную работу. Медь известна своей надежностью. Он использовался для сантехнических и механических систем, так как металлы были впервые использованы в этих приложениях. А ее популярность в системах отопления является еще одним свидетельством превосходства меди над альтернативными материалами.

Долговечный и не требующий обслуживания

Медь выдержала испытание временем, заслужив удовлетворение клиентов и широкое признание кода. Медь, использовавшаяся веками, приобрела новую популярность в своем современном виде: легкая, прочная, устойчивая к коррозии трубка. Благодаря своим долговечным и не требующим обслуживания характеристикам медь является ведущим выбором для сантехнических, отопительных, охлаждающих и других механических систем. Медь никогда не требует покраски для защиты от коррозии. Кроме того, внутри трубки образуется тонкая пленка, обеспечивающая естественную защиту от коррозии. Безотказный сервис компании Copper означает довольных клиентов. А его универсальная приемлемость обеспечивает соответствие основным строительным нормам. Медь тоже безопасна. Он не горит и не поддерживает горение. Так он не пронесет огонь через полы, стены и потолки и не разложится на ядовитые газы.

Устойчивость к коррозии

Превосходная коррозионная стойкость меди является важной причиной ее выбора во многих областях применения. Солнечные энергетические системы, например, выигрывают от устойчивости меди к атмосферной и водной коррозии. Для систем водоснабжения и пожаротушения внутренняя коррозионная стойкость медных труб обеспечивает превосходную пропускную способность. При расчете пропускной способности другие водопроводные материалы требуют дополнительных допусков на коррозию, образование окалины, овальность и меньший внутренний диаметр по сравнению с медью. Отверстия медных труб остаются гладкими, а внутренние диаметры остаются постоянными. Во многом из-за этого медная спринклерная система может использовать меньшие диаметры, чтобы обеспечить такое же покрытие спринклера, как и стальная система, со значительной экономией затрат на установку.

Высокая теплопроводность

Медь проводит тепло до восьми раз лучше, чем другие металлы. В любом применении, связанном с передачей тепла — от лучистого отопления до таяния снега и прямого теплообмена, систем геотермальных насосов — высокая теплопроводность меди дает преимущество. Если сравнивать медь, алюминий и сталь, медь является лучшим проводником тепла. В системах солнечной энергии превосходная теплопроводность меди означает, что более тонкий медный лист может собирать столько же тепла, сколько и более толстый лист алюминия или стали. А это значит, что медные коллекторные трубки могут быть разнесены более широко.

Читайте также:
Идеи наружного освещения для прудов, бассейнов, джакузи и других водных объектов - декор в ночное время

Легко присоединиться и установить

Медь повышает целостность системы и снижает затраты на установку. Удобообрабатываемость меди может сократить время установки и снизить трудозатраты. Трубы и фитинги легко соединяются металлургически путем пайки или пайки. А медь настолько пластична, что ее можно формовать — часто прямо на рабочей площадке — для соответствия большинству проектных конфигураций. Из-за пластичности меди часто можно исключить изгибы и стыки. Поскольку медь является жесткой, а также легко поддается формованию, она повышает общую целостность системы даже в неблагоприятных условиях.

Обильный ресурс

Суммарные ресурсы США намного превышают потребности страны. При нынешних темпах использования у нас все еще есть запасы, ожидающие добычи, которых достаточно, чтобы хватить на тысячи лет. Кроме того, есть еще одно естественное преимущество, с которым не может сравниться ни один другой металл: простота переработки. Почти половина меди, используемой в этой стране, поступает из переработанного лома, который можно использовать снова и снова. Эта медь, извлеченная из металлолома, так же пригодна для использования, как и первичная медь, очищенная из руды. Сочетая естественное изобилие с переработкой, США будут обеспечивать себя медью в течение бесчисленных лет.

Монтаж сантехники

Детская больница AI DuPont отдает предпочтение системам медных трубопроводов вместо альтернативных материалов из-за простоты установки и общей экономии трудозатрат при установке в уменьшенной площади здания.

Серия видеороликов «Сделай сам»

Подготовка к пайке

Новости строительства и архитектуры

Миниатюра новостей строительства и архитектуры

От реставрации до помощи в проектах по расширению больниц и обучения отрасли работе с новыми медными сплавами, не содержащими свинца, сотрудники CDA продвигают медную промышленность вперед благодаря своему опыту и самоотверженности.

Основные моменты

Полный справочник по медным трубам можно скачать в формате pdf [6 Мб].

Copyright © 2022 Ассоциация развития меди, Inc. Все права защищены.

Технические ссылки

Хотя медные трубы чаще всего используются в системах распределения воды, их также можно использовать в других целях, чтобы повысить ценность и сократить расходы. Чтобы помочь вам лучше понять все доступные варианты, Ассоциация разработчиков меди публикует справочники и другие технические справочные руководства. Это включает:

Читайте также:
Как смягчить кожу? 3 натуральных метода - Domini Leather

    – Содержит информацию о понимании и работе с медной трубкой. Полезные разделы включают «Стандартные типы медных труб», «Выбор правильной трубы» и «Данные по конструкции и установке». – Предлагает информацию о преимуществах медных труб для систем распределения природного и сжиженного газа, а также рекомендации по выбору материалов и конструкции системы. – Содержит информацию о преимуществах использования медных труб в этом приложении и предлагает инновационные подходы к комбинированию трубопроводов пожаротушения с водяным отоплением. Кроме того, включает список руководств по применению для проектирования, спецификации и установки систем пожаротушения. : В этом техническом документе перечислены и приведены краткие описания наиболее распространенных стандартов на трубы и фитинги. : Ознакомьтесь с советами по установке и методами этих двух процессов соединения. : Разработанная CDA процедура тестирования и квалификации монтажников паяных систем медных трубопроводов. Спецификация удовлетворяет требованиям ASTM B 828. : Помощь для тех, кто пишет спецификации строительных проектов, она предоставляет информацию, касающуюся производства продуктов системы трубопроводов, размеров, характеристик и технологий соединения. В нем также изложены минимальные рекомендации для всего вышеперечисленного, поскольку они применимы к различным системам трубопроводов для зданий. : CDA подготовил эту публикацию в ответ на запросы о методах и процедурах, необходимых для квалификации припоев для установки систем негорючих медицинских газов. Он удовлетворяет требованиям стандарта Национальной ассоциации противопожарной защиты, NFPA 99 – Стандарт для медицинских учреждений, издание 1993 года. : ссылка на веб-сайт Технического института кондиционирования и холодильного оборудования, чтобы узнать об исследованиях по таким темам, как снижение энергопотребления.
  • Статьи NSF: статьи Национального санитарного фонда о требованиях к бессвинцовой воде в соответствии с Законом о безопасной питьевой воде и описание процедуры сертификации медных труб. : Узнайте больше о чиллерах из этих технических статей о гайках и болтах чиллеров, преимуществах и экономии, предлагаемых чиллерами. : Для получения информации об использовании меди в архитектуре, например, в водосточных желобах и водосточных желобах. : В наши дни медные телефонные провода служат не только для передачи голоса, и, чтобы не отставать от строителя, важно идти в ногу с меняющимися технологиями и приложениями для телефона, факса, данных и развлечений в современных «проводных» домах. Этот раздел также содержит руководство CDA по реконструкции. : Полный список публикаций CDA по автомобильной, строительной, электрической, промышленной, морской технике, пайке/пайке/сварке, свойствам/стандартам, статистике/справочникам и специальным публикациям.
Читайте также:
Натяжные потолки с подсветкой - Потолочное решение с попкорном

Монтаж сантехники

Детская больница AI DuPont отдает предпочтение системам медных трубопроводов вместо альтернативных материалов из-за простоты установки и общей экономии трудозатрат при установке в уменьшенной площади здания.

Серия видеороликов «Сделай сам»

Подготовка к пайке

Новости строительства и архитектуры

Миниатюра новостей строительства и архитектуры

От реставрации до помощи в проектах по расширению больниц и обучения отрасли работе с новыми медными сплавами, не содержащими свинца, сотрудники CDA продвигают медную промышленность вперед благодаря своему опыту и самоотверженности.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: