Хладоноситель

Изобретение относится к холодильной и отопительной технике, в частности к жидким рабочим составам для применения в качестве промежуточного хладоносителя или низкозамерзающего теплоносителя. Хладоноситель содержит, мас.%: нитрат кальция 45,0, изопропанол 10,0, бихромат калия 0,50 – 1,0, воду – остальное. Технический результат – снижение коррозионной активности, применение хладоносителя в широком диапазоне температур: от 0оС до -30оС и снижение его стоимости. 3 табл.

 

Изобретение относится к холодильной и отопительной технике, в частности, к жидким рабочим составам для применения в качестве промежуточного хладоносителя или низкозамерзающего теплоносителя и может быть использовано в химической промышленности в интервале температур от 0 до минус 30 °С.

Известны хладоносители на основе органических солей – ацетатов и формиатов, которые характеризуются низкой температурой (до минус 50 °С) и нетоксичностью.

Недостатком таких хладоносителей является значительная скорость коррозии в присутствии ионов железа. Кроме того, эти хладоносители целесообразно использовать только в закрытых системах.

Известен хладоноситель, который имеет следующий компонентный состав, % масс:

этиловый спирт 15,000-96,70
ингибитор коррозии 0,038-0,39
скипидар 0,010-0,10
вода остальное

В качестве ингибитора коррозии хладоноситель содержит триэтаноламин и фосфорную кислоту в соотношении 5:1. Хладоноситель применим в диапазоне температур от 0 до минус 100 °С, имеет малую вязкость, теплофизические характеристики, близкие к воде, экологически безопасен, не горюч при температурах от плюс 10 °С и ниже.

Недостатком данного хладоносителя является его горючесть и взрывоопасность. Кроме того, хладоносители с высоким содержанием этанола в процессе эксплуатации могут быть использованы не по прямому назначению.

Существует хладоноситель с компонентным составом, % масс:

пропиленгликоль 34,80-39,90
хлорид натрия 12,70-11,40
глюконат натрия 0,22-0,42
вода остальное

Он обладает рядом преимуществ, а именно: применяется в интервале температур от плюс 5 °С до минус 50 °С, обеспечивает снижение коррозионной активности за счет введения ингибитора коррозии – глюконата натрия.

Недостаток – применение только к определенным маркам стали.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является теплопередающая жидкость состава, % масс:

пропиленгликоль 10-65
нитрат натрия 0,003-0,15
бензоат натрия 0,015-0,75
продукты взаимодействия глицерина
с муравьиной кислотой
0,002-0,10
вода остальное

Она способствует замедлению скорости коррозии металлов. Недостаток – невозможность применения для всех материалов в широком интервале температур.

Техническая задача изобретения направлена на снижение коррозионной активности для большего количества материалов, таких как, сталь марки Ст3, чугун марки СЧ 20, медь, алюминий и латунь марки Л 80, представленных в системах охлаждения ДВС и прочих системах терморегуляции, применение его в более широком диапазоне температур и снижение стоимости хладоносителя.

Для решения технической задачи предложен хладоноситель, содержащий нитрат кальция, изопропанол и воду, отличающийся тем, что в него дополнительно введен бихромат калия при следующем соотношении компонентов, масс. %:

нитрат кальция 45,0
изопропанол 10,0
бихромат калия 0,5-1,0
вода остальное

Технический результат достигается за счет того, что введение бихромата калия затрудняет анодное растворение металла в водно-спиртовом растворе нитрата кальция и, вследствие этого, скорость коррозии металла уменьшается.

В качестве основного компонента выбран нитрат кальция, получаемый как побочный продукт при производстве сложных минеральных удобрений. По своим физико-химическим свойствам нитрат кальция близок к солевым растворам на основе хлоридов натрия и кальция, и после стабилизации изопропиловым спиртом может применяться на практике в качестве хладоносителя.

Также, в качестве ингибитора, был опробован моноэтаноламин, однако его коррозионная эффективность по сравнению с бихроматом калия оказалась значительно ниже.

Методика проведения коррозионных испытаний заключалась в следующем.

Исследование коррозионной активности водно-спиртового раствора нитрата кальция проводили при комнатной температуре вольтамперометрическим методом на указанных выше металлах и сплавах, в отсутствие добавок и в присутствии бихромата калия. Использовали трехэлектродную электрохимическую ячейку с хлоридсеребряным электродом сравнения и платиновым вспомогательным электродом. Поляризационные кривые снимали при помощи потенциостата IPC-Compact, изменяя потенциал рабочего стального электрода из катодной в анодную область со скоростью 10 мВ/с. Потенциалы в работе приведены по шкале стандартного водородного электрода. Токи отнесены к геометрической площади исследуемого электрода.

Для определения базовых параметров коррозионного процесса экстраполировали линейные участки анодной и катодной кривых до взаимного пересечения в точке с координатами Екорр (потенциал коррозии) и lgiкорр (iкорр – скорость коррозии в токовых единицах).

Предлагаемый способ поясняется примерами (табл. 1, 2).

Таблица 1

Состав теплопередающей жидкости
Теплопередающая жидкость Состав (прототип), мас.% Состав (предлагаемое изобретение), мас.%
Пропиленгликоль 10 -
Изопропанол - 10
Нитрат кальция - 45
Ингибиторы коррозии Нитрит натрия 0,003 -
Бензоат натрия 0,015 -
Продукты взаимодействия глицерина с муравьиной килотой 0,002 -
Общее кол-во ингибиторов 0,02 0,5-5
Бихромат калия - 0,5-5
Вода остальное остальное

Таблица 2

Коррозионные потери для различных металлов
Металл Состав (прототип), мас.% Состав (предлагаемое
изобретение), мас.%
Алюминий 0,018 0,5·10-6
Медь 0,02 1,2·10-6
Сталь 0,07 0,4
Чугун - 0,035
Латунь - 0,1·10-6

Эффективность добавок в отношении коррозионного процесса оценивали по стандартным параметрам: проницаемости, степени ингибиторной защиты, коэффициенту торможения. Эти параметры, найденные по пересечению линейных участков полулогарифмических поляризационных кривых, отвечающих протеканию парциальных процессов на металлы в исследуемой среде, приведены в таблице 3.

Таблица 3

Параметры Сталь 3 Чугун
СЧ20
Медь Латунь Л80 Алюминий
Без добавки К2Сr2О7 Без добавки К2Сr2О7 Без добавки К2Сr2О7 Без добавки К2Сr2О7 Без добавки К2Сr2О7
рН раствора 7,9 7,7 7,9 7,7 7,9 7,7 7,9 7,7 7,9 7,7
Потенциал коррозии Екорр, мВ -331 -443 -168 -201 -108 -91 73 -94 -711 -472
Ток коррозии iкорр, мкА/см2 72 36 8,5 2,93 22 3,3 17 0,4 10 1,8
Скорость коррозии K, г/(м2ч) 0,72 0,36 0,085 0,029 0,0000723 0,0000111 0,0000576 0,0000013 0,0000093 0,0000016
Проницаемость П, мм/год 0,80 0,40 0,094 0,035 8,1*10-6 1,2*10-6 80*10-6 0,1*10-6 3,4*10-6 0,5*10-6
Степень защиты Z, % 50 65 85 97 82
Коэффициент торможения Y 2,0 2,9 6,6 42,5 5,5

Видно, что в присутствии ингибитора скорость коррозии образцов металлов в новом водно-изопропиловом хладоносителе уменьшалась в 2 и более раза.

Добавление в хладоноситель ингибитора бихромата калия (0,5-1 масс.%) позволяет снизить ток коррозии, и связанные с ним параметры коррозионного процесса, замедляет процесс растворения металла, заметно увеличивая величину наклона анодных линейных участков поляризационных кривых. При увеличении содержания бихромата калия более 1 масс.% применение нового хладоносителя является экономически нецелесообразным и нарушает нормативы по коррозионной активности хладоносителей.

Предложенное соотношение компонентов позволяет:

- предотвратить выпадение избытка соли (предел растворимости) в заданном интервале температур (от 0 до минус 300С)

- раствору не замерзать и не расслаиваться.

Выбор пределов бихромата калия определен, исходя из нормативов по коррозионной активности хладоносителей, и подтверждает защитное действие бихромата калия как пассиватора коррозионных процессов. Наиболее устойчивым из всех испытуемых металлов по отношению к новому хладагенту является алюминий.

Список литературы:

1. Геннель, Л. С. Влияние хладоносителей на безопасность пищевой продукции [Текст] / Л. С. Геннель, М. Л. Галкин // Холодильный бизнес, 2003. – № 9. – С. 40.

2. Пат. 2250244 РФ. Хладоноситель для охлаждения и замораживания пищевых продуктов [Текст] / В. В. Макаров, А. А. Петрыкин, В. П. Баранник, А. В. Шамонина. – № 2003116293/04; заявл. 03.06.2003; опубл. 20.04.2005; Бюл. № 11.

3. Пат. 2489467 РФ. Хладоноситель [Текст] / А. В. Бараненко, В. В. Кириллов, О. В. Волкова, А. Е. Сивачёв, А. О. Цимбалист. – № 2011115176/05; заявл. 18.04.2011; опубл. 27.10.2012; Бюл. № 22.

4. Пат. 2296790 РФ. Теплопередающая жидкость [Текст] / Л. С. Геннель, М. Л. Галкин. – № 2005127295/04; заявл. 31.08.2005; опубл. 10.04.2007; Бюл. 10.

Хладоноситель, содержащий нитрат кальция, изопропанол и воду, отличающийся тем, что в него дополнительно введен бихромат калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

нитрат кальция 45,0
изопропанол 10,0
бихромат калия 0,50 – 1,0
вода остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к жидкости-теплоносителю для двигателей транспортных средств. Описывается концентрат жидкости-теплоносителя, содержащий более 90 мас.

Изобретение относится к жидкости-теплоносителю для двигателей транспортных средств. Описывается концентрат жидкости-теплоносителя, содержащий более 90 мас.

Изобретение относится к композициям для нанесения на металлический субстрат, содержащим азольные соединения. Предложена композиция для нанесения конверсионного покрытия на металлический субстрат, содержащая азольное соединение в количестве от 0,0005 до 3 г/л, катион лития, карбонат и водный носитель.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и отложений и может быть использовано в системах оборотного водоснабжения технологического, теплоэнергетического, теплообменного оборудования металлургической промышленности и в системах теплоснабжения.

Изобретение относится к области пленкообразующих ингибирующих составов и может быть использовано для дополнительной защиты от коррозии элементов конструкций, изготовленных из алюминиевых сплавов.
Изобретение относится к средствам защиты поверхностей элементов систем водоснабжения, водоотведения и теплоснабжения из любых материалов от солеотложений (накипи), от коррозии металлических поверхностей и может быть использовано в пожарно-питьевых сетях, в водных растворах органических веществ, препятствуя образованию и размножению гнилостных бактерий, а также для комплексной обработки воды технического и бытового назначения.

Изобретение относится к получению конверсионного покрытия на металлической поверхности. Предложена конверсионная композиция для нанесения на металлический субстрат, содержащая комплексообразователь для металлов в количестве от 0,005 г/1000 г композиции до 3 г/1000 г композиции, способный связывать и/или удалять медь и/или железо с поверхности металла, катион металла и водный носитель.

Изобретение относится к защите металлов от разрушений, связанных с коррозионными и коррозионно-механическими поражениями, а именно - к растворам на водной основе для получения магнетитных покрытий на стали, защищающих после промасливания металл от атмосферной коррозии с целью увеличения срока службы стальных изделий.
Изобретение относится к средствам защиты систем водоснабжения и водоотведения и может быть использовано в сетях пожарно-питьевого и промышленного водоснабжения, теплоснабжения и водоотведения.

Группа изобретений относится к композиции покрытия для металлических устройств, обеспечивающей защиту от коррозии, защитной пленке, полученной из указанной композиции покрытия, и применению такой композиции покрытия.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии с помощью ингибиторов и может быть использовано для защиты различного оборудования, изготовленного из меди и ее сплавов.

Изобретение относится к защите нефтяных труб от кислотной коррозии и может применяться при добыче нефти или природного газа. Ингибитор коррозии получен экстракцией никотина и сопутствующих веществ из отходов табака водным раствором бензойной кислоты и состоит из соли никотина и бензойной кислоты с содержанием никотина в водном растворе кислоты не менее 1%.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к ингибитору сульфоводородной коррозии в водно-углеводородных и углеводородных агрессивных средах с высоким содержанием серосодержащих соединений, в том числе сероводорода, хлоридов и других факторов коррозионной активности для защиты металлического оборудования и трубопроводов от коррозии и водородного охрупчивания; применению N-метил-пара-анизидина в качестве ингибитора сульфоводородной коррозии и водородного охрупчивания в водно-углеводородных и углеводородных агрессивных средах, содержащих сероводород.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к ингибитору сульфоводородной коррозии в водно-углеводородных и углеводородных агрессивных средах с высоким содержанием серосодержащих соединений, в том числе сероводорода, хлоридов и других факторов коррозионной активности для защиты металлического оборудования и трубопроводов от коррозии и водородного охрупчивания.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии в нефтяной и газовой промышленности при производстве, хранении и транспортировке углеводородов и может быть использовано для защиты деталей двигателей, работающих на углеводородном топливе, от негативного влияния воды и других примесей, факторов, повышающих их коррозионную активность.

Изобретение относится к композициям для нанесения на металлический субстрат, содержащим азольные соединения. Предложена композиция для нанесения конверсионного покрытия на металлический субстрат, содержащая азольное соединение в количестве от 0,0005 до 3 г/л, катион лития, карбонат и водный носитель.

Изобретение относится к композициям для нанесения на металлический субстрат, содержащим азольные соединения. Предложена композиция для нанесения конверсионного покрытия на металлический субстрат, содержащая азольное соединение в количестве от 0,0005 до 3 г/л, катион лития, карбонат и водный носитель.

Изобретение относится к водной композиции для покрытия, включающей замещенное соединение сукцинимида, при этом замещенное соединение сукцинимида имеет величину кислотности от 30 до 300 мг KOH/г замещенного соединения сукцинимида.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для защиты нефтепромыслового оборудования от коррозии в минерализованных водных и водонефтяных средах, содержащих углекислоту и сероводород.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано для защиты оборудования в нефтяной отрасли промышленности. Способ включает добавление в минерализованную водную фазу водно-нефтяной эмульсии N-гептил-1,4-фенилендиамина в концентрации 50-200 мг/л.

Группа изобретений может быть использована в машиностроении и автомобильной промышленности. Охлаждающая композиция для двигателя внутреннего сгорания содержит: агент для увеличения вязкости; соли или гидроксиды щелочных металлов; основу.

Изобретение относится к холодильной и отопительной технике, в частности к жидким рабочим составам для применения в качестве промежуточного хладоносителя или низкозамерзающего теплоносителя. Хладоноситель содержит, мас.: нитрат кальция 45,0, изопропанол 10,0, бихромат калия 0,50 – 1,0, воду – остальное. Технический результат – снижение коррозионной активности, применение хладоносителя в широком диапазоне температур: от 0оС до -30оС и снижение его стоимости. 3 табл.

Наверх