Состав и свойства теплоносителей, основные требованиях к жидкостям теплообмена

Эффективность работы систем теплообмена зависит от правильности подбора требуемого вида рабочей среды и качества приобретаемой товарной марки состава низкозамерзающего всесезонного – теплоносителя. В свою очередь компонентный состав теплоносителя определяет важную роль в эффективности процесса теплообмена в аппаратах теплообмена. Если базовые функциональные компоненты теплоносителя и пакет присадок подобраны неправильно, то теплообменное оборудование будет работать со сниженной эффективностью, что приведет соответственно к повышенным расходам потребителя.

Из чего состоит теплоноситель?

Большинство современных видов теплоносителей для систем теплоснабжения и подачи холода изготавливают на базе основных функциональных компонентов – гликолей (этиленгликоль или пропиленгликоль), а также более экологически чистого – глицерина. Физико-химические свойства теплоносителя зависят не только от выбранного базового компонента, но и от его содержания (концентрации) в водном растворе. Этиленгликоль утрачивает позицию наиболее распространённого функционального компонента теплоносителей из-за своей токсичности, но во многих закрытых системах его применение все еще приемлемо.

Композиция теплоносителя включает несколько функциональных веществ – как правило следующих:

• базовый активный функциональный компонент рабочей среды, выбранный строго по требованиям функционирования и режимам эксплуатации конкретной системы;
• дистиллированная вода, количество которой определяет концентрацию базового компонента в рабочей среде и соответственно свойства и характеристики рабочей марки теплоносителя;
• пакет антикоррозионных присадок, позволяющих снизить риски образования очагов образования и развития ржавчины, что означает защиту оборудования от коррозии;
• прочие функциональные добавки – красители и присадки для улучшения эксплуатационных характеристик выбранного вида теплоносителя, например снижения величины вязкости при отрицательных температурах.

Состав и свойства теплоносителей тесно связаны. Например, если концентрация гликоля и особенно пропиленгликоля (в силу его физико-химических параметров) будет слишком большой, состав низкозамерзающий всесезонный (водный раствор) получится избыточно вязкий, особенно при низких температурах. Малое процентное содержание активного вещества в композиции может привести к замерзанию рабочей среды при небольшом морозе. Ввиду этого важно правильно подбирать состав для каждой системы теплообмена, с учётом индивидуальных условий её эксплуатации. От этого зависит не только высокая эффективность, но и что не менее важно – продолжительный, безаварийный ресурс эксплуатации, а значит материальная и финансовая прибыль.

Влияние изменений в составе на свойства теплоносителей

В процессе функционирования систем теплообмена товарный теплоноситель, применяемый в качестве рабочей среды, может изменять свой состав. Негерметичные соединения приводят к утечке и испарениям, в первую очередь воды из раствора. Обслуживающий персонал восполняет потери состава низкозамерзающего всесезонного дистиллированной водой, в результате чего снижается концентрация гликолей в рабочей марке теплоносителя. Также в поток рабочей среды могут попадать механические примеси – продукты коррозии, другие взвеси и побочные вещества из системы теплообмена.

Присадки выполняют важную роль в составе рабочей среды:

• противостоят образованию очагов коррозии и оказывают защиту внутренних поверхностей аппаратуры теплообмена, трубопроводов и запорной арматуры;
• обеспечивают необходимые параметры вязкости жидкостей охлаждающих низкозамерзающих для стабильной работы насосов в широком температурном диапазоне;
• снижают вероятность образования и осаждения нерастворимых отложений на металлических поверхностях теплообменного оборудования;
• обеспечивают повышенную устойчивость теплоносителей к температурным колебаниям параметров технологического процесса и теплообмена, стабильность характеристик и показателей составов низкозамерзающих всесезонных при любых непредвиденных условиях;
• повышают эффективность требуемого теплообмена, улучшая общие показатели эксплуатации и обслуживания оборудования.

Чтобы обеспечить выполнение заявок и требований современных потребителей производители теплоносителей для систем теплообмена постоянно развивают производство, проводят большой объём научно-исследовательских изысканий, занимаются модернизацией технологии их изготовления. От качества правильно выбранной и произведённой товарной марки теплоносителя зависит, насколько долго потребитель сможет применять состав низкозамерзающий всесезонный в системе теплообмена с заданными параметрами режима теплообмена.

Профессиональный производитель теплоносителей

Компания «SVA» обладает большим опытом в разработке, производстве, контроле качества и поставок рабочих сред для теплообменных процессов. Производство и реализация теплоносителей – основная сфера деятельности предприятия. Специалисты подберут теплоноситель специально для ваших условий, проведут тестирование системы, учтут климатические особенности эксплуатации и прочие требования. Доступен большой ассортимент экологически чистых и безопасных теплоносителей из широкой номенклатуры производимых жидкостей охлаждающих низкозамерзающих. Чтобы получить помощь при подборе состава низкозамерзающего всесезонного и консультации по применению продукции, звоните менеджерам компании.

Теплоноситель (хладоноситель): химический состав и свойства, особенности, где используется

Теплоноситель (в зависимости от условий применения – антифриз или хладоноситель) – это газообразное или жидкое вещество с высокими теплофизическими свойствами, используется для переноса тепловой энергии по системе. В промышленности и быту с этой целью используется вода (в виде жидкости или пара), этилен- и пропиленгликоль, глицерин, воздух, жидкий азот, нефтяные масла, бишофит, расплавы олова, свинца, калия и натрия. Фреоны в стадии фазового перехода называются хладагентами. Применяются в инженерных системах, приборах и установках для переноса, отвода или перераспределения тепловой энергии – обогреватель, кондиционер, котельная, тепловой пункт, солнечный коллектор, системы охлаждения и т.д.

Химический состав и свойства

Современные теплоносители/антифризы – это водный раствор гликоля (чаще – этиленгликоля в силу доступности и более низкой цены) с добавлением пакета присадок. Добавки обладают антикоррозионными, антикавитационными и антипенными свойствами, что позволяет увеличить рабочий ресурс и жидкости, и перекачивающего ее оборудования. Высококонцентрированный этиленгликоль замерзает уже при 12 градусах ниже нуля, но за счет эвтектических свойств при смешивании с водой получает более низкую температуру кристаллизации, чем у каждого компонента смеси по отдельности.

При разбавлении концентрированного гликоля водой теплофизические характеристики и температура замерзания изменяются, но эти изменения не носят прямой характер. По этой причине большинство этиленгликолевых антифризов и теплоносителей имеют концентрацию не более 50 %. При таком содержании гликоля температура кристаллизации раствора – минус 40 градусов. Для эксплуатации в экстремальных климатических условиях применяется 35-процентный раствор с температурой замерзания – 65 градусов. Теплоноситель на основе гликоля не кипит и не испаряется при высоких температурах – это еще одно его преимущество для промышленного использования.

История появления первых неорганических и органических антифризов

В начале XX века сырьем для производства первых теплоносителей и антифризов стал водный раствор метанола или этанола. Смесь обладала температурой замерзания ниже, чем у обычной воды, но имела много недостатков:

• Низкая температура кипения (в пределах 80 градусов), что повышало испаряемость раствора и вынуждало часто доливать жидкость в систему;
• Воспламеняемость паров спирта;
• Высокая скорость протекания коррозионных процессов и химическая активность этанола/метанола;
• Метиловый спирт ядовит, этиловый обладает психоактивными свойствами.

На замену метанолу и этанолу пришел трехатомный спирт – глицерин. В качестве антифриза использовался водный раствор с концентрацией 60-70 процессов. Высокая вязкость смеси затрудняла прокачку по системе при низких температурах. При нагревании до высоких температур глицерин подвергался термическому распаду с образованием токсичного акролеина. По этой причине смесь использовалась только в качестве охлаждающей жидкости.

В производстве автомобильных антифризов долгое время использовался концентрированный раствор хлористого кальция. Смесь не замерзала при минус 20 градусах, но была неудобна в использовании и негативно влияла на состояние радиатора.

Все ранние антифризы постепенно были вытеснены с рынка аналогами на основе гликолей. Сегодня этилен- и пропиленгликолевые теплоносители занимают лидирующие позиции в мире.

Виды гликолевых теплоносителей

Основным фактором для классификации антифризов, теплоносителей и хладоносителей на основе гликоля стал тип антикоррозионных присадок. Концентрированный гликоль химически активен, поэтому производители вынуждены постоянно работать над совершенствованием добавок, снижающих скорость коррозионных процессов, кавитацию и вспенивание.

Неорганические (традиционные)

Антифризы, у которых в качестве ингибиторов коррозии используются щелочные или нейтральные буферы – комплексы солей неорганических кислот. Нитриты, нитраты, бораты, фосфаты и силикаты образовывают на поверхности металла защитную пленку отложений, не подверженную влиянию гликоля. Срок эксплуатации таких антифризов обычно не превышает 3 года, так как пленка быстро разрушается и снижает антикоррозионные свойства присадок.

Органические (карбоксилатные)

Производятся по технологии OAT (Organic Acid Technology). Роль антикоррозионных присадок выполняют соли карбоновых кислот. Органические соединения имеют кардинально иной принцип действия. На поверхности металла не образуется защитный слой: присадка воздействует только на очаг коррозии. Срок службы теплоносителей Hot Stream до 10 и более лет.

Смешанные (гибридные)

Содержат и карбоксилаты, и неорганические соли – фосфаты, силикаты или нитриты. Гибридный антифриз дешевле карбоксилатного, но и срок его службу обычно не превышает 3-5 лет.

Лобридные

Антифризы на основе этиленгликоля, у которых в состав присадок входят, как и у гибридных, соли органических и неорганических кислот. Синергия составляющих позволяет защитить от коррозии алюминиевые сплавы, более совершенная композиция состава пакета присадок позволяет жидкости работать до 5 и более лет, без замены.

Из чего состоит охлаждающая жидкость двигателя?

Вам когда-нибудь приходилось кому-то объяснять охлаждающую жидкость? Если это так, вы, возможно, сказали что-то вроде: «Охлаждающая жидкость — это специальная смесь жидкости со сладким запахом, которая проходит через двигатель. Он поглощает палящее тепло от двигателя, чтобы поддерживать его при управляемой температуре. Далее он рассеивает тепло через радиатор. Также не замерзает при минусовых температурах. И не позволяйте своим питомцам приближаться к нему. Для них это приятно пахнет, но это их убьет».

Звучит неплохо, не правда ли? Охлаждающая жидкость волшебная. Другой такой жидкости нет. Если вы здесь, вам может быть интересно, что, черт возьми, входит в охлаждающую жидкость, чтобы сделать ее такой полезной в двигателе.

Каждая марка охлаждающей жидкости имеет собственную запатентованную смесь жидкостей и химикатов. Тем не менее, все они используют одни и те же основные ингредиенты. Давайте обсудим три основных компонента охлаждающей жидкости.

Охлаждающая жидкость содержит три основных компонента:

1. Вода
2. Антифриз
3. Краситель

Поговорим о каждом ингредиенте подробнее.

1. Вода

Любопытный факт: в 1930-е годы некоторые автовладельцы охлаждали свои двигатели только водой. Неудивительно, ведь вода — лучший способ охлаждения двигателя. Вы можете задаться вопросом: «Если вода — лучший способ охлаждения двигателя, то почему вообще существует охлаждающая жидкость?»

То, что вода — лучший способ охлаждения двигателя, не означает, что она полезна для двигателя. Вода довольно агрессивна, что плохо для компонентов внутри двигателя. Люди еще в 1930-е пытались уменьшить проблему, используя дистиллированную воду. Но это все еще было недостаточно хорошо, потому что это все еще вызывало ржавчину. Еще одна большая проблема с водой заключается в том, что она замерзает в холодную погоду. Все мы знаем, что лед не может пройти через двигатель. Наконец, вода будет перегреваться при высоких температурах и создавать давление пара внутри двигателя.

Поэтому люди решили найти надежное решение, которое:

• Не ржавело компоненты внутри двигателя
• Не замерзнет на морозе
• Не будет перегреваться и создавать давление пара в двигателе
• Может охлаждать двигатель в любом состоянии

В конце концов, они нашли способ вывести воду на новый уровень, и они не ожидали, что это будет так просто. Решение? Просто добавьте антифриз.

2. Антифриз

Антифриз — другое название этиленгликоля. Охлаждающая жидкость содержит антифриз, потому что он снижает температуру замерзания охлаждающей жидкости и повышает ее точку кипения. Другими словами, антифриз дает возможность охлаждающей жидкости не замерзать при отрицательных температурах, а при высоких температурах не рассеиваться в пар.

Состав антифриза следующий:

• Более 90% этиленгликоля (в большинстве случаев, в зависимости от производителя)
• Собственная смесь химикатов производителя, защищающая компоненты двигателя (например, водяной насос) от ржавчины и коррозии:
  • Фосфаты (защищающие железо от ржавчины)
  • Силикаты (защищающие алюминий от ржавчины)
  • Растворитель, эмульгирующий жидкости

3.

Краситель

Вы заметили, что охлаждающая жидкость бывает разных цветов? На это есть причина. Сначала охлаждающая жидкость всегда бесцветна, но затем производитель добавляет в нее краситель. Каждый цвет представляет определенный тип охлаждающей жидкости. Некоторые из наиболее распространенных цветов охлаждающей жидкости включают:

• Зеленый
• Синий
• Фиолетовый
• Розовый
• Желтый
• Оранжевый
• Красный

Здесь важно отметить, что никогда не следует смешивать разные охлаждающие жидкости. Этот пост хорошо объясняет, почему.

Если у вас есть какие-либо вопросы о компонентах охлаждающей жидкости, вы знаете, где нас найти.

Что такое антифриз? | The Chemistry Blog

Антифриз — это добавка, которую можно использовать для снижения точки замерзания, а также для повышения точки кипения любой жидкости на водной основе. Одним из распространенных примеров является автомобильная промышленность, где антифриз в форме этиленгликоля добавляется в воду в качестве охлаждающей жидкости двигателя в транспортных средствах и предотвращает замерзание двигателя при низких температурах.

Если антифриза использовалось мало или совсем не было, а вода замерзала в двигателе, это создавало бы сильное внутреннее давление из-за расширения, что приводило к серьезному повреждению двигателя. Точно так же перегретый двигатель может иметь разрушительные (и дорогостоящие) последствия. Уход за охлаждающей жидкостью для вашего автомобиля является ключевым моментом!

В этом посте:

Из чего сделан антифриз?

Антифриз можно приготовить с использованием любого из этих четырех основных реагентов, смешанных с водой: метанол, глицерин, этиленгликоль и пропиленгликоль. Каждый агент имеет свои преимущества и недостатки, в зависимости от того, как вы хотите его использовать.

• Метанол: легковоспламеняющаяся, токсичная жидкость, метанол используется в жидкости для омывания ветрового стекла и антиобледенителях автомобилей.
• Глицерин (также называемый глицерином): нетоксичный и способный выдерживать более высокие температуры, чем его аналоги, глицерин был первым антифризом, использованным в автомобильных двигателях. Иногда его называют «природным антифризом», его можно приготовить из животных и растительных веществ.
• Этиленгликоль: наиболее распространенный автомобильный антифриз, используемый вместо глицерина из-за его более низкой точки замерзания, хотя он токсичен для человека. Этиленгликоль также является лучшим антифризом для обеспечения защиты как от низких, так и от высоких температур благодаря своим характеристикам теплопередачи.
• Пропиленгликоль: менее токсичен, чем этиленгликоль, но для достижения того же результата его необходимо использовать в больших количествах. Идеально подходит для использования там, где этиленгликоль может быть опасен, например, в пищевой промышленности.

Эти составы могут продаваться в виде концентрата или в виде разведения водой. Разбавление 50%:50%, дающее температуру замерзания приблизительно -37°C (-34,6°F), обычно используется в Великобритании, но в более теплом или холодном климате по мере необходимости используются более слабые или более сильные разведения.

Антифриз может также содержать другие добавки, такие как фосфаты и силикаты, которые помогают защитить от коррозии и роста биологических веществ. Преимущество этого заключается в том, что если коррозия или биологические вещества будут накапливаться, они могут ограничить действие антифриза и привести к повреждению.

Почему антифриз бывает разного цвета?

Возможно, вы знаете, что антифриз бывает разных цветов, от красного и синего до зеленого и оранжевого, который создается путем добавления красителя. Почему? В основном по историческим причинам — разные цвета отражали либо место производства продукта, либо бренд, который его произвел, либо тип содержащегося в нем антикоррозионного химического вещества.

Например, в старых антифризах использовалась технология неорганических присадок, и они были либо синими, либо зелеными. По мере развития технологий антифризы стали не содержать силикатов и использовать технологию органических кислот. Эти антифризы с увеличенным сроком службы имели тенденцию быть оранжевыми. В наши дни цвет не отражает самого продукта, поэтому нелегко узнать, какие химические вещества содержит антифриз, просто увидев, синий он, зеленый, желтый или оранжевый.

Антифриз — это то же самое, что охлаждающая жидкость?

Когда речь идет о жидкости в системе охлаждения двигателя, слова «антифриз» и «охлаждающая жидкость» могут использоваться взаимозаменяемо, поскольку они оба описывают жидкость, которая помогает двигателю работать при правильной температуре.

Разница между антифризом и охлаждающей жидкостью заключается в том, что двигатель необходимо охлаждать до нужной температуры 365 дней в году независимо от погоды, а это означает, что охлаждающая жидкость нужна двигателю постоянно. В холода антифризные свойства охлаждающей жидкости должны препятствовать замерзанию жидкости.

История антифризов

Шарль Адольф Вюрц, французский химик, открыл этиленгликоль в конце 1850-х годов, но не смог найти ему применения. Около пятидесяти лет спустя было обнаружено, что этиленгликоль является отличным хладагентом, а также использовался в качестве замены глицерина при взрывах во время Первой мировой войны. После войны он производился в больших масштабах для охлаждающих жидкостей двигателей и был революционным в развитии как автомобильной, так и авиационной промышленности. Антифриз в том виде, в каком мы его знаем, имеет широкое применение.

Технические характеристики антифриза

Синий антифриз – готовый к использованию

901 58

Описание	Ограничения 901 49	Единицы
Внешний вид	Прозрачная голубая жидкость без частиц
Плотность при 20°C	1,055 – 1,075	г/мл
Содержание моноэтиленгликоля	47 – 50	% по массе
Соответствует BS 6580 2010
Температура замерзания (поставляется)	<-35	°C

Нетоксичный антифриз

Описание	Пределы	Единицы
Внешний вид	Прозрачная бесцветная жидкость
Соответствует ASTM D3306 Type II, ASTM D 4985, SAE J 1034, BS 6580 (1992) 158
Равновесная температура кипения с обратным холодильником, °C (ASTM D 1120)	>152	°C
pH (50% об. )	7,5 – 9,5
Температура замерзания 50% об. разбавление водой 9 0149	-34	°C
Точка замерзания 33 % разбавления водой	-15	°C

Паспорт безопасности антифриза (MSDS)

В паспорте безопасности антифриза перечислены соединения, считающиеся значительными опасностями при использовании в соответствии с рекомендациями, включая силикат натрия, борат натрия и бензоат денатония.

Паспорта безопасности материалов для антифризов приведены ниже. В этих паспортах безопасности перечислены потенциальные опасности (включая опасность для здоровья, возгорание, реактивность и опасность для окружающей среды) антифриза, а также способы безопасного использования или работы с ним.

• Синий антифриз – концентрат (BS6580)
• Синий антифриз – готовый к использованию (BS6580)

И, наконец… Производство антифриза для сохранения тепла

Невероятно, но в 201 году 4 ученых объявили, что открыли пять семейств антарктических обитающие рыбы, которые естественным образом вырабатывают «антифризные» белки, что позволяет им выживать в холодном Южном океане.

Эта способность делает их настолько успешными, что эти рыбы составляют более 90% всей биомассы рыб в этом районе.

Хотя мы не можем предоставить возможность согреться в Антарктике, мы поставляем широкий ассортимент готовых к использованию и изготовленных на заказ антифризов, включая нетоксичные варианты.

Заявление об ограничении ответственности

Блог на сайтеchemicals.co.uk и все, что на нем публикуется, предоставляется только в качестве информационного ресурса. Блог, его авторы и аффилированные лица не несут ответственности за любые несчастные случаи, травмы или ущерб, вызванные частично или непосредственно в результате использования информации, представленной на этом веб-сайте. Мы не рекомендуем использовать какие-либо химические вещества без предварительного ознакомления с Паспортом безопасности материала, который можно получить у производителя, и следуя советам по безопасности и мерам предосторожности, указанным на этикетке продукта.