Теплопередающая жидкость

Теплопередающая жидкость

Реферат

Изобретение относится к холодильной и отопительной технике, в частности к жидким рабочим составам для применения в качестве хладоносителя или низкозамерзающего теплоносителя, а также при охлаждении двигателей, в установках кондиционирования воздуха.

Из уровня техники известна теплопередающая жидкость для аммиачных холодильных установок Tyfoxit 1.2 - водный ингибиторный раствор ацетата калия при объемной концентрации 80% с добавлением ингибиторов коррозии (Alexandre Pressoto Jr. and Carlos Guilherme Suffert, Аммиачные холодильные установки в супермаркетах, Авок, 2003, №4, с.62-68 или Alexandre Pressoto Jr. and Carlos Guilherme Suffert, Ammonia Refrigeration in Supermarkets, Ashrae Journal, October 2001, vol.43, no.10, p.25-30).

Водный раствор Tyfoxit совместим почти со всеми материалами, используемыми в обычных холодильных установках (оборудование и материалы уплотнений и соединительных элементов). Недостатками водного раствора Tyfoxit является то, что при его использовании следует избегать контакта с силиконовыми смесями, осадком растворов гликоля, хлорированной водой, оцинкованной сталью.

Наиболее близким аналогом является теплопередающая жидкость для использования в холодильных установках, содержащая воду, пропиленгликоль или этиленгликоль, метанол, количество которого в жидкости составляет 3-10%. Количество этиленгликоля или пропиленгликоля в жидкости составляет 10-40%. Теплопередающая жидкость также содержит ингибитор коррозии, такой как тетраборат Na или метилсиликат Na. В жидкую теплопередающую жидкость также вносят горькое вещество в количестве 0,0001-0,1% (FR 2726281, кл. С 09 К 5/00, 03.05.1996).

Недостатком заявленного изобретения является повышенный коррозионный износ металлических поверхностей.

Задачей заявленного изобретения является замедление скорости коррозии металлов в теплопередающей жидкости.

Поставленная задача достигается теплопередающей жидкостью, содержащей пропиленгликоль, ингибитор коррозии и воду. В качестве ингибитора коррозии содержит смесь нитрита натрия, бензоата натрия и продуктов взаимодействия глицерина с муравьиной кислотой при следующем соотношении компонентов, мас.%:

пропиленгликоль - 10-65;

смесь нитрита натрия, бензоата натрия и продуктов взаимодействия глицерина с муравьиной кислотой - 0,02-1,0;

вода - остальное.

Ингибитор коррозии содержит, мас.%:

нитрит натрия - 0,003-0,15;

бензоат натрия - 0,015-0,75;

продукты взаимодействия глицерина с муравьиной кислотой - 0,002-0,10.

Продукты взаимодействия глицерина с муравьиной кислотой представляют собой смесь эфиров, взятых в нижеуказанных молярных соотношениях, полученных по следующим реакциям:

1) С₃Н₈О₃+СН₂О₂=С₄Н₈О₄+Н₂О

2) С₃Н₈О₃+2·СН₂О₂=С₅Н₈О₅+2·Н₂О

3) С₃Н₈О₃+3·СН₂О₂=С₆Н₈О₆+3·Н₂О

Необходимо отметить, что теплопередающие жидкости на основе этиленгликоля ядовиты. Поэтому этот вид теплопередающих жидкостей не предназначен для пищевых производств.

Выбор пропиленгликоля в качестве основного компонента теплопередающей жидкости обусловлен тем, что содержание нескольких разновидностей металлов в холодильном контуре (латунная арматура, трубы из углеродистой и нержавеющей стали, медные теплообменные аппараты и т.д.) способствует усилению коррозионной активности, в большей мере, на основе ацетатных и формиантных теплопередающих жидкостей, чем теплопередающих жидкостей на основе пропиленгликоля. Кроме того, оказалось, что коррозионная активность ацетатных и формиантных теплопередающих жидкостей чувствительна не только к ряду металлов, но и к степени аэрации раствора. Ацетатные и формиантные теплопередающие жидкости не выдерживают высоких положительных температур (выше +60°С), которые могут быть, например, на открытых участках трубопровода в случае остановок оборудования в летнее время.

Особые требования при применении ацетатных теплопередающих жидкостей во вторичном контуре предъявляют к уплотнительным и герметизирующим материалам природного происхождения - картону, пеньке, олифе и т.д., которые могут растворяться. Применительно к формиантным теплопередающим жидкостям, также следует отметить, что не все марки пластмасс и резин пригодны.

С учетом высокой цены оборудования и важности стабильности производственных технологических процессов факторы надежности и безопасности при выборе марки теплопередающей жидкости являются существенными. Но, если класс опасности теплопередающей жидкости определяется в нашей стране Санэпиднадзором (ГОСТ 12.1.007-76), соответствующими санитарными нормами и правилами, а в перспективе - и техническими регламентами, то стабильность и толерантность теплопередающей жидкости можно установить лишь по положительному длительному опыту эксплуатации. Этот опыт эксплуатации теплопередающих жидкостей на ацетатной и формиантной основах составляет немногим более 10 лет, а теплопередающие жидкости на основе пропиленгликоля более 30 лет применяются массово, а в США - с начала 50-х годов XX века.

В диапазоне температур от +2°С до -20°С по совокупности свойств преимущества - на стороне пропиленгликолевых теплопередающих жидкостей.

В таблице 1 представлены физические свойства теплопередающих жидкостей.

Таблица 1
Физические свойства теплопередающих жидкостей
Теплопередающая жидкость	Температура, °С	Плотность, кг/м3	Теплоемкость, кДж/кг·К	Теплопроводность, Вт/м·К	Вязкость кинемат., м2/с	Вязкость динамич., мПа·с	Температура кристаллообразования, °С
Пропиленгликоль, 10%-й р-р + метанол 3% (прототип)	20	999,2	3,956	0,513	0,98×10-6	0,98	-5
Пропиленгликоль, 10%-й р-р	20	1002	4,069	0,542	1,02×10-6	1,02	-3
Пропиленгликоль, 50%-й р-р	20	1038	3,595	0,360	6,1×10-6	6,3	-33
Пропиленгликоль, 65%-й р-р	20	1043	3,380	0,320	10,3×10-6	10,7	-63

В таблице 2 представлены составы теплопередающей жидкости, используемой в данном изобретении.

Таблица 2
Состав теплопередающей жидкости
Теплопередающая жидкость	Состав (прототип), мас.%	Состав I, мас.%	Состав II, мас.%	Состав III, мас.%
Пропиленгликоль	10	10	50	65
Метанол	3	-	-	-
Ингибиторы коррозии	нитрит Na	-	0,003	0,045	0,15
бензоат Na	-	0,015	0,228	0,75
продукты взаимодействия глицерина с муравьиной кислотой		0,002	0,027	0,1
метасиликат Na	0,08	-	-	-
общее кол-во ингибиторов коррозии	0,08	0,02	0,3	1,0
Гидроксид калия	3	-	-	-
Вода	ОСТАЛЬНОЕ	ОСТАЛЬНОЕ	ОСТАЛЬНОЕ	ОСТАЛЬНОЕ

В таблице 3 представлены коррозионные потери для различных металлов при использовании различных составов теплопередающих жидкостей.

Таблица 3
Коррозионные потери (скорость коррозии, мм/год) при T=20°C для образцов в виде отрезков труб
Металл	Состав (прототип), мас.%	Состав I, мас.% (10%)	Состав II, мас.% (50%)	Состав III, мас.% (65%)
Алюминий	0,02	0,018	0,01	0,015
Медь	0,03	0,02	0,008	0,01
Сталь	0,09	0,07	0,03	0,04

Данное изобретение, как видно из таблицы 3, позволяет снизить коррозионные потери при использовании данной теплопередающей жидкости.

Теплопередающая жидкость, содержащая пропиленгликоль, ингибитор коррозии и воду, отличающаяся тем, что в качестве ингибитора коррозии содержит смесь нитрита натрия, бензоата натрия и продуктов взаимодействия глицерина с муравьиной кислотой при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пропиленгликоль	10-65
Нитрит натрия	0,003-0,15;
Бензоат натрия	0,015-0,75;
Продукты взаимодействия глицерина
с муравьиной кислотой	0,002-0,10
Вода	Остальное