Теплоносители Термолан (Termolan®) - гарантия эффективного и надежного промышленного теплообмена

Теплоноситель Термолан (Termolan)ООО «Полиэстер» - российский лидер в области синтетических теплоносителей, разработчик уникального семейства теплоносителей Термолан (Termolan®), современных продуктов, которые отвечают эксплуатационным потребностям практически любой, простой или сложной, системы.

Выбор наиболее подходящего теплоносителя, с высокой термостабильностью, может снизить уровень разложения жидкости до минимума и обеспечить эффективную работу и высокую надежность системы.

В системах правильной конструкции в рекомендуемом для каждого продукта температурном диапазоне теплоносители Термолан (Termolan®) работают без отказов и коррозии длительное время.

Термолан применяется в системах производителями широкого спектра химических веществ, пластмасс, волокон и промежуточных продуктов. Опыт компании «Полиэстер» в области систем теплообмена и теплоносителей применяется крупными инженерными и производственными компаниями России, стран Ближнего и Дальнего Зарубежья.

Требования к теплоносителям

Существуют определенные общие требования к теплоносителям, а именно:

  • высокая температура кипения и низкое давление паров - во избежание высокого давления в системе,
  • низкая вязкость в рабочем диапазоне температур для обеспечения надлежащего теплообмена,
  • низкая температура застывания для легкого запуска систем при низкой температуре окружающей среды,
  • высокая термическая стабильность и устойчивость к окислению, обеспечивающие длительный срок службы теплоносителя,
  • отсутствие коррозионного воздействия на оборудование и совместимость с конструкционными материалами,
  • отсутствие реакций с технологическими химическими веществами, применяемыми в системе, в случае внутренних протечек,
  • выгодное соотношение «цена-эффективность» - максимальная эффективность за вложенные средства.

Как правильно выбрать теплоноситель

Несмотря на различные конструкции и рабочие параметры систем, правильный выбор оптимального теплоносителя - очень важный фактор обеспечения безопасной, эффективной и надежной работы системы. Теплоноситель может существенно влиять на работу системы. Низкая вязкость теплоносителя в рабочем диапазоне температур - особенно для систем охлаждения - влияет на коэффициент теплообмена. Высокая максимально разрешенная температура использования масла обеспечивает гибкость производства, дает возможность увеличения рабочей температуры в случае расширения системы с целью увеличения производительности. Наконец, высокая термическая стабильность теплоносителя снижает образование продуктов распада, которые могут отлагаться в системе, засорять ее, и в итоге увеличить вязкость масла, что отрицательно влияет на теплообмен.

Поэтому для правильного выбора теплоносителя нужно учитывать различные критерии. Разумеется, максимально разрешенные рабочие температуры теплоносителя должны соответствовать расчетным температурам и условиям эксплуатации системы, предназначенной для работы в жидком или газообразном состоянии. Давление паров при максимальной рабочей температуре должно соответствовать расчетному давлению системы. Также необходима оценка химических свойств теплоносителя на предмет опасных реакций с другими применяемыми в технологии веществами или водой на случай протечек в реакторах или теплообменниках, а также для соблюдения экологических и токсикологических требований к планируемому использованию. Коэффициент теплообмена определяется параметрами жидкости и системы.

Одним из физических свойств, от которых зависит коэффициент теплопередачи, является вязкость теплоносителя. Это особенно важно для систем охлаждения и систем с широким диапазоном рабочих температур, но для систем нагрева с определенной рабочей температурой физические свойства теплоносителя не так важны, потому что эти свойства у различных масел одной и той же природы сопоставимы. Наиболее важными критериями для правильного выбора теплоносителя являются его термическая стабильность и устойчивость к окислению. Окислению подвержены все органические теплоносители, в результате чего возможно повышение их вязкости и кислотности, а также образование нерастворимых твердых фракций. Поэтому необходимо избегать окисления путем правильного конструктивного решения всей системы. Максимально полные знания о термической стабильности теплоносителя, о его свойствах при различных температурах, а также о количестве и качестве продуктов его разложения помогут сделать правильный выбор масла и обеспечить безотказную, надежную работу всей системы.

Существует целый ряд теплоносителей с различной химической основой. Каждый производитель указывает максимальную температуру применения жидкости в первую очередь на основании ее термостабильности. Термостабильность - это способность жидкости быть устойчивой к разложению под воздействием высоких температур. При этом максимальной температурой применения считается предполагаемая максимальная температура, до которой можно нагревать жидкость, чтобы она не начала распадаться или разлагаться в значительной степени. Очевидно, что термически устойчивая жидкость разлагается с меньшей скоростью, чем жидкость с низкой термостабильностью, и ее срок службы дольше, чем у менее стабильной жидкости. К сожалению, не существует стандартных промышленных методов определения максимальной рекомендуемой температуры теплоносителя. Некоторые производители устанавливают рекомендуемые пределы рабочих температур для обеспечения срока службы системы 10 и более лет, а другие поставщики применяют иные критерии. Методы проведения анализа проб жидкости из систем тоже значительно различаются, что зачастую приводит к непониманию, когда пользователь сталкивается с противоречивыми данными по термостабильности жидкости.

К стандартным методам испытания термической стабильности органических теплоносителей относятся DIN 51528 и ASTM D-6743. Для оценки термостабильности небольшое количество теплоносителя помещается в ампулу из нержавеющей стали. В ампулу нагнетается инертный газ, и затем она в течение установленного срока находится при постоянной повышенной температуре. В соответствии с DIN 51528 минимальная продолжительность испытаний - 480 часов, но она может быть увеличена с целью уменьшения возможного влияния более высоких начальных скоростей разложения, вызванных присутствием небольших концентраций нестабильных примесей. После того, как жидкость подверглась тепловой нагрузке, как описано выше, проводится ее анализ с целью получения количественной оценки степени разложения. Анализ продуктов разложения может осуществляться в соответствии с DIN 51435 или ASTM D-7213 для определения массовой доли образовавшихся продуктов с низкой и высокой температурой кипения. Оба метода являются методами имитированной дистилляции. Если предположить распад первого порядка, то в соответствии с уравнением Аррениуса, зависимость разложения от температуры может быть описана формулой:

ln(k) = In (А) - Ea/RT,

где:

к - постоянная скорости распада,

А - предэкспоненциальный множитель,

Еа - энергия активации,

R - газовая постоянная,

Т - абсолютная температура.

Согласно эмпирическому закону, известному как правило Вант-Гоффа, скорость термического разложения увеличивается примерно в 2 раза при повышении объемной температуры жидкости на 10 градусов Кельвина. Таким образом, при работе системы всего лишь на 10°. К выше максимальной рекомендуемой объемной температуры жидкости, срок ее службы сокращается наполовину.

Аналогичным образом, понижение температуры на 10° К сокращает скорость разложения жидкости в 2 раза. Эти расчеты показывают, как совсем незначительное изменение температуры может столь значительно повлиять на срок службы жидкости, и очевидно подтверждают важность и необходимость точных знаний термической стабильности теплоносителя.

В результате термического разложения образуются продукты, имеющие более низкую молекулярную массу, чем исходный продукт. Они известны под названием «низкокипящие соединения». При определенных условиях эти соединения могут «объединяться» в вещества с большей молекулярной массой, образуя высококипящие соединения.

Как низко-, так и высококипящие соединения создают неблагоприятную среду для эффективной работы системы теплообмена. Низкокипящие продукты разложения могут воздействовать на работу системы несколькими способами. Во-первых, в случае их значительного количества низкокипящие соединения могут вызвать кавитацию насосов. В особо сложных случаях возможно повреждение уплотнений насоса и, если работа будет продолжаться без ремонта, то и повреждение крыльчатки насоса. Во-вторых, в случае избыточных концентраций низкокипящих соединений, возможно понижение температуры вспышки теплоносителя. Значительное уменьшение температуры вспышки может привести к снижению эксплуатационной безопасности. В-третьих, рост давления паров жидкости из-за присутствия низкокипящих продуктов разложения может вызвать преждевременный и непредсказуемый сброс давления и потерю теплоносителя из системы, что в свою очередь повысит расход теплоносителя на ежегодную подпитку системы, увеличит стоимость подпитки свежим маслом, так как выводимые из системы низкокипящие соединения замещаются новой жидкостью.

Отбор проб и анализ жидкости должен стать обычной практикой для любой системы. Для стандартной системы отбор и анализ проб теплоносителя необходимо проводить один раз в год.

Для теплоносителей существуют особые методы анализа, и не все лаборатории имеют необходимое оборудование для проведения таких анализов.

Наличие высококипящих соединений может вызвать повышение вязкости теплоносителя, что отражается на его перекачиваемости при низких температурах и эффективности теплообмена в системе. В отличие от низкокипящих, высококипящие соединения нельзя легко удалить из системы после того, как они образовались.

Поэтому они продолжают накапливаться до достижения максимально рекомендованных концентраций, которые сигнализируют о конце рекомендуемого срока службы жидкости. Если концентрация высококипящих соединений превысит этот предел, то возможно образование отложений смол и шлаков, так как будет превышен предел растворимости высокомолекулярных соединений. Эти отложения могут привести к увеличению эксплуатационных расходов в связи с простоем, ремонтом, очисткой и, как следствие, привести к потере производительности.

Очевидно, что ненадлежащая термическая стабильность теплоносителя является причиной его высокой скорости разложения и может значительно по­влиять как на надежность системы, так и на общую стоимость ее эксплуатации. Если максимальная рекомендуемая температура для работы теплоносителя необоснованно завышена, то будет наблюдаться большая скорость разложения. В результате - увеличение расходов и менее эффективная работа системы, чем в случае, если бы пользователь выбрал жидкость, более точно удовлетворяющую требованиям системы.

Для качественной эксплуатации системы необходимо следить за состоянием жидкости. Отбор проб и анализ жидкости должен стать обычной практикой для любой системы. Для стандартной системы отбор и анализ проб теплоносителя необходимо проводить один раз в год. Для теплоносителей существуют особые методы анализа, и не все лаборатории имеют необходимое оборудование для проведения таких анализов. Кроме того, оценка проб теплоносителей, находящихся в эксплуатации, требует знаний и опыта.

В анализ проб жидкости, находящейся в эксплуатации, входит обследование следующих свойств:

Вязкость - если она очень высока, то возможны сложности с циркуляцией при запуске системы и перегорание нагревателя. Также возможно снижение скорости теплообмена. Если вязкость низкая из-за присутствия низкокипящих соединений, то возможна кавитация насосов и снижение интенсивности потока жидкости в системе.

Кислотность - высокое кислотное число говорит о возможном загрязнении системы или сильном окислении жидкости. Превышение показателей кислотности может привести к коррозии и выходу системы из строя. Окислившиеся продукты способствуют образованию шлаков и отложений, снижают скорость теплообмена.

Содержание влаги - высокое содержание влаги обычно указывает на возможные утечки в системе, либо свидетельствуют о том, что при заполнении системы была добавлена жидкость с высоким содержанием воды. Также возможно просачивание воды через открытые запорные клапаны расширительного бака или емкостей хранения жидкости. Коррозия, высокое давление в системе, кавитация насосов и паровые пробки - вот возможные проблемы, к которым приводит повышенное содержание влаги.

Нерастворимые твердые соединения - наличие нерастворимых в ацетоне (пентане) соединений обычно говорит о загрязнении шлаком, продуктами коррозии, окисления и свидетельствует о том, что жидкость подверглась значительному термическому воздействию. Это может привести к загрязнению теплообменных поверхностей, сужению труб небольшого диаметра, а также износу механических уплотнений и закупорке клапанов.

Низко- и высококипящие составляющие - измеряются методом газовой хроматографии, и увеличение их количества говорит о загрязнении, окислении или термическом разложении жидкости.

Наличие этих соединений может вызвать кавитацию насосов, плохую циркуляцию и снижение скорости теплообмена. В конечном итоге это может привести к загрязнению теплообменных поверхностей и образованию твердых отложений.

Температура вспышки - снижение температуры вспышки означает возможность загрязнения системы или наличия низкокипящих составляющих. Низкая температура вспышки может повысить пожароопасность и тем самым поставить под угрозу безопасность системы.

Огромный опыт «Полиэстера» по анализу жидкостей из систем позволил нам определить предельные показатели жидкости в эксплуатации. Если результаты всех испытаний попадают в «нормальный» диапазон, то состояние жидкости, скорее всего, хорошее, и жалобы на проблемы в работе системы, по-видимому, связаны с ее конструкцией или условиями эксплуатации. Если один или более показателей находятся за установленными пределами, то, как правило, необходимо принять меры для минимизации дальнейших изменений жидкости и работы системы.

Подводя итоги, следует признать, что все теплоносители подвержены разложению. Основные отличия между ними - это скорость разложения и то, какие продукты при этом образуются. Выбор наиболее подходящего теплоносителя, с высокой термостабильностью, может снизить уровень разложения жидкости до минимума и обеспечить эффективную работу и высокую надежность системы.

Применение теплоносителя Термолан (Termolan®) гарантированно обеспечивает эффективный и надежный промышленный теплообмен!

Москва, ул. 3-я Магистральная, д.26а
Тел.: +7 (495) 134-35-24, +7 (495) 997-06-56
E-mail: mail@termolan.ru

Яндекс.Метрика