Концентрация растворов Мастер ЭКО-10;-20;-30;-40;-50ПРО™ и их влияние на теплофизические свойства водных растворов пропиленгликоля для систем отопления и противопожарной защиты.

Введение:

Вода, основной элемент в различных промышленных процессах, служит основным средством теплопередачи благодаря своим уникальным теплофизическим свойствам. Однако ограничение, связанное с температурой замерзания воды, требует использования альтернативных жидкостей, таких как растворы антифризов, в конкретных сценариях.

Превосходство воды как средства теплопередачи:

Вода является отличным теплоносителем в промышленных системах благодаря своей высокой теплопроводности и теплоемкости. Эти свойства обеспечивают эффективное поглощение и передачу тепла, что делает воду идеальной средой в системах, требующих быстрого контроля температуры. Кроме того, низкая вязкость воды обеспечивает плавное течение по трубам и каналам, повышая эффективность системы. Низкое тепловое расширение снижает риск повреждения из-за изменений температуры. Более того, вода легкодоступна, недорога и экологически безопасна, что делает ее предпочтительным выбором во многих отраслях промышленности.

Ограничение воды – точка замерзания:

Несмотря на эти преимущества, у воды есть существенный недостаток – ее температура замерзания составляет 0°C. Это ограничение создает серьезную проблему в средах, подверженных отрицательным температурам, поскольку замерзшая вода может привести к сбою или повреждению системы.

Потребность в антифризах в промышленных процессах:

Чтобы преодолеть ограничение температуры замерзания воды, промышленность обращается к антифризам. Они жизненно важны в пищевой промышленности, где процессы часто требуют охлаждения. Аналогичным образом, в фармацевтическом производстве поддержание определенных температур имеет решающее значение для стабильности и эффективности продукта.

В пищевой и фармацевтической промышленности, а также в системах пожаротушения применяют безвредные водные растворы на основе пропиленгликоля или глицерина. В солнечных коллекторах используются жидкости на основе пропиленгликоля.
Природные растворы также используются в системах отопления частных домов, детских учреждений, промышленных предприятий, где необходимо минимизировать риск причинения вреда при попадании растворов в питьевую систему. Растворы на основе пропиленгликолей и глицерина более безопасны по сравнению с растворами этиленгликоля.
Водные растворы пропиленгликоля, разработанные лабораторией МастерХем, разделены на группы по температуре замерзания и защите от ржавчины.

Мастер ЭКО-20ПРО™
Мастер – запатентованный продукт компании MasterChem.
ЭКО – означает водный раствор на основе пропиленгликоля. (Другие диапазоны охлаждающих жидкостей MasterChem имеют значения
БИО — раствор глицерина и воды
EWS – раствор этиленгликоля и воды
-10; -20; -30; -40; -50 точка замерзания водных растворов по Цельсию.
НОР — водный раствор без добавок ржавчины
PRO – водный раствор с антикоррозийной добавкой – содержит ингибитор
например, Мастер ЭКО-20ПРО™ — водный раствор на основе пропиленгликоля, не замерзает при температуре до -20С и содержит добавки-ингибиторы.

Свойства водных растворов пропиленгликоля действительно имеют решающее значение для их использования в качестве теплоносителя в различных приложениях. Давайте обсудим эти свойства более подробно:
● Плотность: Водные растворы пропиленгликоля имеют более высокую плотность, чем вода, обычно на 6-8%. Эта плотность увеличивается с увеличением концентрации пропиленгликоля. Более высокая плотность этих растворов может повлиять на характеристики потока и теплопередачи систем, в которых они используются.

● Удельная теплоемкость и теплопроводность: как удельная теплоемкость, так и теплопроводность растворов пропиленгликоля ниже, чем у воды, и уменьшаются до 20% с увеличением концентрации пропиленгликоля. Это снижение становится более значительным при более низких температурах, особенно в минусовых условиях. Это означает, что способность раствора сохранять и передавать тепло снижается по сравнению с водой.

● Вязкость: Как кинематическая, так и динамическая вязкость водных растворов пропиленгликоля выше, чем у воды, примерно в 4-5 раз выше при положительных температурах. Когда концентрация пропиленгликоля увеличивается примерно до 55% (что обычно является практическим пределом), вязкость может увеличиться в 10-15 раз, особенно когда температура кристаллизации падает примерно до -40°С. Высокая вязкость при более низких температурах может повлиять на прокачиваемость и текучесть раствора, что является критическим фактором при проектировании и эксплуатации системы.

● Эти свойства делают водные растворы пропиленгликоля особенно полезными в тех случаях, когда могут возникать отрицательные температуры, например, в системах отопления, вентиляции и кондиционирования, охлаждении и различных промышленных процессах. Рецептура этих решений представляет собой баланс между требуемыми свойствами антифриза и желаемыми характеристиками теплопередачи.

● Инженерам и техническим специалистам важно учитывать эти свойства при проектировании и эксплуатации систем, в которых используются водные растворы пропиленгликоля, для обеспечения оптимальной производительности и эффективности.

Повышенная вязкость водных растворов пропиленгликоля при отрицательных рабочих температурах фактически приводит к значительным гидравлическим потерям из-за трения в трубопроводах и преодолению гидравлического сопротивления во всех компонентах систем охлаждения и промышленного кондиционирования. Этот фактор имеет решающее значение при проектировании и эксплуатации системы, поскольку жидкости с более высокой вязкостью требуют больше энергии для перекачки, что приводит к увеличению эксплуатационных расходов и потенциальной нагрузке на систему.

Кроме того, снижение удельной теплоемкости и теплопроводности растворов пропиленгликоля до 20% по сравнению с водой требует корректировки работы системы. Для обеспечения передачи необходимой тепловой мощности (энергии) может потребоваться увеличение скорости циркуляции теплоносителя или другие технические решения. Это может повлиять на эффективность процессов теплопередачи и общую производительность систем отопления и охлаждения.

Эти факторы становятся особенно важными в различных климатических условиях, где экстремальные температуры могут существенно повлиять на свойства жидкости. При проектировании и эксплуатации систем отопления и промышленного кондиционирования инженеры должны учитывать эти характеристики растворов пропиленгликоля. Это включает в себя рассмотрение альтернативных конструкций системы, таких как более крупные насосы или трубы, с учетом повышенной вязкости жидкости и снижения эффективности теплопередачи.

Таким образом, использование водных растворов пропиленгликоля при экстремальных температурах требует тщательного учета их теплофизических свойств для обеспечения эффективной и надежной работы системы. Это может включать детальный анализ параметров системы и потенциально более сложные или дорогостоящие конструкции систем для эффективного решения этих проблем.