Хладоносители нового поколения

Полный текст

Среди требований, предъявляемых к теплохладоносителям в холодильной технике, все более значимыми становятся экологическая чистота и отсутствие коррозийной активности.

К сожалению, многие из применяемых ныне хладоносителей, имея вполне удовлетворительные показатели по теплофизическим свойствам, не соответствуют этим критериям. В качестве примера можно привести широко используемые водные растворы этиленгликоля и трихлорэтилена, которые токсичны, коррозионноактивны и оказывают разрушительное воздействие на окружающую среду. Продолжается применение в холодильных установках водных растворов хлоридов кальция и натрия, которые имеют низкую стоимость, но оказывают сильное коррозионное воздействие на конструкционные материалы теплообменного оборудования. Более того, для оттаивания камерных батарей и воздухоохладителей водные растворы хлорида кальция подогревают, что приводит к усилению коррозионного износа оборудования. Успешное ингибирование водных растворов хлорида кальция возможно только при температурах до 40 °С [2]. При более высоких температурах усиливается гидролиз соли, сопровождающийся выделением высокоактивной соляной кислоты.

Хлоридные теплохладоносители вызывают коррозионные разрушения не только углеродистых сталей, меди и алюминия, но и нержавеющих сталей, которые депассивируются хлорид-ионами. Только нержавеющие стали, легированные значительными количествами молибдена, стойки к хлоридным растворам [1].

В ЗАО «Промхолод» накоплен опыт применения хла- доносителей нового поколения, не оказывающих коррозионного воздействия на конструкционные материалы теплообменных аппаратов. Эти хладоносители на основе органических соединений разработаны в соответствии с самыми жесткими экологическими требованиями. Среди них следует выделить семейство жидкостей, выпускаемых под маркой «Экосол».

Антифриз «Экосол» разработан в конце 90-х годов коллективом химиков под руководством профессора В.П. Баранника для работы в теплонагревательных и холодильных установках промышленного и торгового назначения. Основой для его производства служит этилкарбитол (этиловый эфир диэтиленгликоля) - вещество малотоксичное, относящееся к 4-му классу опасности, которое производится крупными химическими предприятиями России. Санитарными органами страны «Экосол» разрешен к применению даже на предприятиях пищевой промышленности. В частности, имеется успешная практика использования «Экосола» на заводах, производящих безалкогольные напитки и пиво, а также на кондитерских фабриках. Для предотвращения коррозии в состав антифризов «Экосол» введены высокоэффективные ингибиторы и антиоксиданты. Отечественная промышленность выпускает «Экосолы» с температурой замерзания -20, -40 и -60°С. В холодильной технике «Экосолы» рационально применять при температурах не ниже -15°С, что связано

с резким увеличением их вязкости при более низких температурах (см. рисунок).

 

Рис. 1. Зависимость вязкости η экологически чистых хладоносителей от температуры t

 

Свойства «Экосола 40» и «Экосола 65» представлены в табл. 1. Удельная массовая теплоемкость их в диапазоне температур -40...+40°С меняется незначительно и составляет 3,45...3,79 кДж/(кг К) для «Экосола 40» и 3,28...3,61 кДж/(кгК) для «Экосола 65».

 

Таблица 1. Теплофизические свойства теплохладоносителей «Экосол 40» и «Экосол 65»

Температура, °С	Плотность, кг/м3		Теплопроводность, Вт/(м·К)		Вязкость, мН·с/м2
	"Экосол 40"	"Экосол 65"	"Экосол 40"	"Экосол 65"	"Экосол 40"	"Экосол 65"
-40	1071	1078	0,44	0,45	327
-30						121
-20	1063	1066	0,44	0,44	51,6	93,7
-10					28,2	46
0	1056	1058	0,43	0,44	16,2	26
+ 10					9,7	14,7
+20	1046	1048	0,43	0,44	6,48

 

Новейшей разработкой стали экологически безопасные хладоносители «Экофрост», основными компонентами которых являются кислородсодержащие органические вещества.

Температурный диапазон применения хладоносителей «Экофрост» лежит в пределах -100...+50°С.

Выпускаются пять марок «Экофростов»: 100; 80; 60; 40 и 20. Цифра в марке хладоносителя соответствует минимальной отрицательной температуре его применения.

«Экофросты» имеют гигиенический сертификат, разрешающий их использование в промышленности без ограничений на всей территории страны. Хладоноситель поставляется потребителям в железнодорожных и автомобильных цистернах, бочках и канистрах.

Из-за отсутствия токсичности допустим непосредственный контакт «Экофростов» с продуктами питания, что открывает возможность охлаждения и замораживания (в том числе шокового) продуктов вплоть до температуры -90°С.

Теплофизические свойства хладоносителя «Экофрост» приведены в табл. 2. «Экофрост 20» неогнеопасен. Остальные «Экофросты» горючи, при их использовании необходимы меры, предупреждающие возгорание.

 

Таблица 2. Теплофизические свойства хладоносителя «Экофрост 20»

Температура, °С	Плотность, кг/м3	Удельная теплоемкость, кДж/(кг·К)	Теплопроводность, Вт/(м·К)	Вязкость, мН·с/м2
-20	971	4 082	0,343	19,76
-10	965,5	4,087	0,345	10,04
0	961,5	4,091	0,350	5,24
+ 10	956,5	4,102	0.358	3,24

 

Расширение температурного диапазона применения теплохладоносителей «Экосол» возможно путем их смешения с «Экофростом». При этом происходит снижение вязкости композиции, что позволяет использовать смесь при температурах ниже -15 °С.

В качестве примера в табл. 3 приведены показатели вязкости композиции «Экосол 65» - «Экофрост 100».

 

Таблица 3. Показатели вязкости композиции «Экосол» — «Экофрост»

Состав смеси " Экосол 65"- "Экофрост 100", %	Динамическая вязкость смеси (мН·с/м2) при температурах, °С
	-18	-27
70/30	14,4	39.7
60/40	14,24	26,4

 

Тепло- и хладоносители нового поколения позволяют повысить экологическую безопасность и существенно увеличить срок службы холодильных установок с промежуточными хладоносителями.

Об авторах

В. П. Баранник

МПУ

Автор, ответственный за переписку.
Email: info@eco-vector.com

д-р хим. наук

Россия, Москва

Б. Т. Маринюк

МГУИЭ

Email: info@eco-vector.com

д-р техн. наук

Россия, Москва

В. С. Овчаренко

ЗАО «Промхолод»

Email: info@eco-vector.com
Россия

В. П. Афонский

ЗАО «Промхолод»

Email: info@eco-vector.com
Россия

Список литературы

Дополнительные файлы