Теплоноситель-антифриз

 

Применение: теплоноситель-антифриз обладает способностью работать в широком температурном режиме как при низких, так и при высоких температурах и может найти применения в холодильной технике, в теплообменных и нагревательных устройствах. Сущность изобретения: теплоноситель-антифриз содержит, мас.%: бишофит 35-45, бихромат щелочного металла 0,5-0,7, гидроксид щелочного металла 0,2-0,3, карбамид 0,5-1,5 и вода остальное. Водно-солевой теплоноситель-антифриз на основе природного бишофита обладает уникальными физико-химическими свойствами: низкой температурой замерзания до -50^oC; высокой температурой кипения до 120^oC; большой объемной теплоемкостью и коэффициентом теплопередачи на 20-30% выше, чем у пресной воды; сравнительно малой коррозионной активностью к металлам; очищающими свойствами продуктов отложения накипи, что резко снижает непроизводительные затраты на монтаж, демонтаж, чистки, ремонт, монтаж и т.д. 2 табл.

Изобретение относится к тепловой технике, а именно к жидким рабочим составам для применения в качестве хладо- или теплоносителя, служащих для передачи тепла, и может быть использовано в холодильной технике, в теплообменных и нагревательных устройствах.

Известны рассольные теплоносители, представляющие собой водные растворы солей хлоридов кальция, магния, натрия и их смеси, а в качестве ингибиторов хроматы, бихроматы, корбонаты, фосфаты, гидроксиды щелочных металлов [1].

Недостатком указанных теплоносителей является их значительная коррозионная активность к технологическому оборудованию в эксплуатационных условиях, что ограничивает их широкое применение.

Наиболее близким к предлагаемому является жидкий промежуточный хладоноситель для холодильных систем, представляющий собой водный раствор природного бишофита, который в качестве основного вещества содержит шестиводный хлорид магния, а также некоторые хлориды, сульфаты, бромиды щелочных, щелочноземельных и других элементов [2].

Недостатком этого состава является его большая коррозионная активность к металлам с ростом рабочих температур.

Цель изобретения заключается в создании эффективного состава хладо- и теплоносителя, способного стабильно работать в широком диапазоне рабочих температур, с минимальной коррозионной активностью и без накипиобразования.

Сущность изобретения заключается в том, что состав на основе водного раствора природного бишофита дополнительно содержит бихромат щелочного металла (натрия, калия), гидроксид щелочного металла и карбамид при следующих соотношениях компонентов, мас.%: Бишофит - 35,0^oC45,0 Бихромат щелочного металла - 0,5^oC0,7 Гидроксид щелочного металла - 0,2^oC0,3 Карбамид - 0,5^oC1,5 Вода - Остальное Для снижения коррозионной активности растворов бишофита применяются два ингибитора коррозии: 1) пленкообразующий хромовый ангидрид, который образует, например, на поверхности углеродистой стали очень прочную защитную оксидную планку из окислов железа, преимущественно γ-Fe₂O₃ , содержащей адсорбированные хромат-ионы, предотвращающую дальнейшее разрушение металла; 2) аминовый ингибитор, который способен создавать адсорбционную защитную пленку на поверхности металла.

Гидроксид щелочного металла добавляется для регулирования pH раствора в пределах 7,5 - 8,5 ед., который также способствует снижению коррозионной активности водно-солевых растворов.

Верхний предел плотности раствора теплоносителя 1200 кг/м³ с содержанием бишофита 45,0 мас.% обусловлен повышением температуры начала, кристаллизации солей бишофита, его плотности, вязкости и ухудшением коррозионных свойств.

Нижний предел плотности 1150 кг/м³ с содержанием бишофита 35,0 мас.% обусловлен повышением температуры замерзания, уменьшением температуры кипения и ухудшением коррозионных свойств.

Пример приготовления. В качестве примера дан вариант приготовления состава, содержащего природный бишофит, бихромат калия, гидроксид натрия, карбамид и воду.

Рецептура составов: А - с минимальным, Б - оптимальным и В - максимальным содержанием компонентов приведены в табл. 1.

Раствор готовят следующим образом. При комнатной температуре в воде растворяют гидроксид натрия, бихромат калия и перемешивают до полного растворения, после чего добавляют последовательно карбамид и бишофит, непрерывно перемешивают до полного растворения всех компонентов и получения истинного желто-зеленого раствора.

В табл. 2 приведены основные технические характеристики составов.

Коррозионная активность растворов была определена в лабораторных условиях, приближенных к производственным, где была учтена скорость движения растворов. Исследования проводили по известной методике (по величине изменения массы образца) с использованием стандартных плоских образцов из различных материалов, установленных в потоке движения раствора.

Кроме того, разработанный состав теплоносителя-антифриза обладает высокими отмывающими свойствами поверхностей теплообменного оборудования от продуктов накипи и коррозии; высокой объемной теплоемкостью и коэффициентом теплопередачи на 20 - 30% выше, чем у пресной воды; является пожаро- и взрывобезопасным продуктом. Таким образом, тепловая производительность и общий КПД установки с бишофитовым теплоносителем также выше на 20 - 30%, при этом термическое сопротивление рабочего раствора и перепад давления в процессе эксплуатации остаются постоянными, что резко снижает непроизводительные затраты на монтаж, демонтаж, чистки, ремонт и т.п.

Предлагаемый теплоноситель-антифриз успешно прошел лабораторные и производственные испытания и имеет значительные преимущества перед известными, в частности многократным снижением коррозионной активности к различным металлам и способностью стабильно работать не только при низких, но и при повышенных температурах.

Таким образом, разработанный водно-солевой бишофитовый теплоноситель-антифриз является перспективным, высокоэффективным, технологичным, экологичным, достаточно дешевым продуктом и может найти применения в установках и системах различного назначения и в разных отраслях народного хозяйства.

Формула изобретения

Жидкий теплоноситель-антифриз на основе водного раствора природного бишофита, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бихромат щелочного металла, гидроксид щелочного металла и карбамид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Бишофит - 35,0 - 45,0
Бихромат щелочного металла - 0,5 - 0,7
Гидроксид щелочного металла - 0,2 - 0,3
Карбамид - 0,5 - 1,5
Вода - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1