Гликоль для охлаждения что это такое
Гликоль и область его применения
Изобрел вещество французский химик Шарль Вюрц, сделавший ряд открытий в сфере неорганической химии. В наши дни работа множества механизмов и видов оборудования функционирует с помощью составов, открытых ученым.
Гликоль был получен сложным методом на основе предварительных испытаний Уильямса и Бертло. В результате появился двухатомный спирт с отличными физическими свойствами: он отличался высокой температурой кипения, а замерзал при –65 градусах Цельсия. Промышленное производство гликоля началось в первой половине прошлого века с применения в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания, а также в холодильных установках.
Уникальность вещества заключается в низкой себестоимости изготовления. Его получают методом гидрации окиси этилена, поэтому он дешевый, но относится к токсичным материалам. Особенно опасна жидкость для здоровья человека, при ее попадании в организм возникают неизлечимые заболевания или летальный исход.
Использование в качестве теплоносителя
Гликоль в сравнении с водой оказывает меньшее коррозионное воздействие на металл. В промышленности его применяют с различными добавками. Без присадок охладительный контур быстро загрязняется, внутри появляются пробки, что ведет к поломкам оборудования. Самым распространенным является раствор гликоля (40 %) с антикоррозионными веществами — ингибиторами. Такая смесь отличается уникальной стойкостью к образованию ржавчины. Гликолевый раствор с дистиллированной водой и карбоновыми кислотами прослужит больше 10 лет, находясь в закрытом контуре отопительной или охлаждающей сети.
Купить качественный гликоль в качестве теплоносителя можно для исключения появления паровых пробок в системе и уменьшения явления кавитации. В процессе эксплуатации уменьшается эрозия радиатора и металла трубок, увеличивается рабочий ресурс оборудования.
Основные промышленные отрасли, где используется вещество:
Типы гликоля
Существует несколько основных видов материала, который востребован в качестве теплоносителя, — это этиленгликоль, монопропилен и пропиленгликоль. Первый тип растворяют водой и используют в отопительных контурах. Монопропилен применяют в изготовлении тормозных жидкостей, алкидных и полиэфирных смол, шампуней, кремов, паст и пр. Пропиленгликоль обладает более низкими теплофизическими свойствами, но безопасен для здоровья человека, поэтому рекомендован для использования в пищевой промышленности.
Теплоносители (хладоносители) на основе гликолей
Общие сведения
При температурах теплоносителя ниже точки замерзания воды, а также в целях предотвращения замерзания теплоносителя в трубопроводах при низких температурах окружающей среды, в качестве теплоносителей используют различные растворы и смеси с низкой температурой замерзания.
Распространенными хладоносителями являются хлористый натрий (NaCl), соли хлористого кальция (CaCl2), водные растворы гликолей. В связи с высокой коррозионной активностью солевых растворов, расходы на ремонт оборудования могут многократно превысить прямые затраты, поэтому в последнее время все более широкое применение находят растворы многоатомных спиртов, в том числе пропиленгликоля (ПГ), этиленгликоля, глицерина, что особенно характерно для систем центрального кондиционирования.
Особенности применения растворов гликолей
Как пропилен гликоль, так и этилен гликоль имеют молекулярный размер меньший, чем у чистой воды. Это свойство может привести к образованию утечек в уплотнениях (особенно при низких температурах теплоносителя и высоких концентрациях гликоля) и требует более внимательного подхода к выбору насосного оборудования и его размещению. В ряде случаев стандартные насосы рассчитаны на максимальное содержание гликоля 30-40%, более высокие концентрации требуют замены стандартных уплотнений на специальные. По возможности насосы следует размещать в частях системы с более высокой температурой теплоносителя.
Не рекомендуется применять трубы из оцинкованной стали в системах с гликолевыми теплоносителями.
Расчет концентрации раствора
Для низкотемпературных систем, при температуре теплоносителя ниже +5С, в целях предотвращения замерзания теплоносителя в испарителе холодильной машины требуется применять раствор гликолей. Рекомендуемые массовые (!) концентрации растворов этиленгликоля и пропиленгликоля для различных температур теплоносителя показаны на Рис. 1, 2. При более низких температурах (например, применении растворов гликолей для защиты от замерзания в зимний период) для расчета концентрации следует использовать диаграмму состояния раствора гликоля
Подбор оборудования, пересчет основных характеристик
При подборе оборудования необходимо учесть, что основные характеристики холодильного оборудования при использовании растворов гликолей высокой концентрации будут существенно отличаться от рассчитанных при нормальной температуре и воде в качестве теплоносителя. Как правило, точные характеристики холодильной машины с учетом концентрации гликоля и при различных температурах теплоносителя можно пересчитать с помощью программ подбора или таблиц, предоставляемых производителями чиллеров. В качестве примера на Рис. 3 и 4 показано, как изменяются основные показатели холодильной машины (холодопроизводительность, потребляемая мощность компрессора, расчетный расход теплоносителя) в зависимости от концентрации раствора этиленгликоля и пропиленгликоля при температуре теплоносителя +5/+10 °С.
Рис.4
Пересчет гидравлического сопротивления
Так как этиленгликоль и пропиленгликоль обладают высокой вязкостью, как следствие значительно возрастают гидравлические потери на трение в трубопроводах и на преодоление гидравлических сопротивлений. На Рис.5 и 6 приведены поправочные коэффициенты падения давления в зависимости от температуры и концентрации раствора.
Рис.5
Рис.6
Зависимость характеристик насосного оборудования от физических свойств теплоносителя
В качестве примера, рассмотрим подбор насоса при исползовании в системе в качестве теплоносителя раствора этиленгликоля.
Исходные данные:
По диаграмме состояния раствора этиленгликоля по температуре и концентрации определяем динамическую вязкость и плотность раствора:
Находим кинематическую вязкость раствора:
Исходя из расчетных расхода и напора насоса и рассчитанной кинематической вязкости по номограмме пересчета характеристик центробежных насосов определяем требуемый напор насоса по стандартным характеристикам, коэффициент напора равен 1,02., т.е. для обеспечения расхода 50 м 3 /час и перепада давлений теплоносителя 18,5м необходимо выбрать насос с напором по стандартной характеристике = 18,87 м. Этому условию соответствует насос LME 80-125/133 фирмы Grundfos. По номограмме пересчета характеристик центробежных насосов уточняем поправочный коэффициент потребляемой мощности насоса, он равен 1,1, т.е. фактическая мощность = попр.коэфф. х плотность х мощность по стандартной характеристике = 1,1 х 1,07 х 3,6 = 4,24 кВт.
Как использовать хладоносители на основе гликоля: рекомендации специалистов
Использование хладоносителей на основе раствора гликоля нашло применение на крупных предприятиях пищевой промышленности, в гипермаркетах и торговых центрах, гостиницах и санаторных комплексах.
Если речь идет о системе холодообеспечения с вторичным контуром охлаждения, то задача по выбору антифриза становится сложнее. Какие параметры необходимо учесть, есть ли разница между концентрированным и разбавленным гликолем, какой температурный диапазон у гликолевых хладоносителей? Это далеко не все вопросы, с которыми зачастую сталкиваются специалисты компании «ТЕХНОФОРМ», производителя антифризов под торговой маркой Hot Stream.
Мы постараемся разобрать все актуальные моменты в формате «вопрос-ответ», а полученная информация станет полезной для руководителей предприятий, инженеров, владельцев торговых объектов. Речь пойдет о хладоносителях в целом, но с учетом специфики отрасли остановимся лишь на рабочих составах на основе раствора гликоля.
Можно ли использовать в системе охлаждения гликоль в чистом виде?
Концентрированный гликоль ведет себя при низких температурах по-разному. Чистый этиленгликоль кристаллизуется уже при 13 градусах ниже нуля, причем он замерзает подобно воде – с образованием кристаллов льда. Раствор пропиленгликоля даже при незначительной отрицательной температуре превращается в вещество с консистенцией мармелада. Добиться нормальной циркуляции хладоносителя по системе невозможно, именно поэтому в производстве используются водно-гликолевые смеси выбранной концентрации.
Какую температуру сможет выдержать антифриз?
Все зависит от выбранного температурного режима системы охлаждения. Максимально возможная температура обуславливается нагревом в инженерной системе. За счет того, что гликолевые растворы кипят при температуре выше 100 градусов, этого будет вполне достаточно для нормальной эксплуатации оборудования.
Рекомендуемая минимальная температура зависит или от технологии охлаждения в установке, или от особенностей размещения оборудование (неотапливаемое помещение, открытое пространство). Для умеренных широт и при размещении оборудования на открытой местности можно ориентироваться на 35-40 градусов ниже нуля: температура кристаллизации должна быть хотя бы на 3-5 градусов ниже реальных климатических условий.
Есть ли опасность коррозии при использовании раствора гликоля?
Обязательно ли окрашивать антифриз?
Обычно пищевые предприятия заказывают неокрашенный хладоноситель, так что это точно необязательно. На практике встречаются ситуации, когда водно-гликолевые растворы для инженерных коммуникаций окрашивают в различные цвета, маркируя их как технические. В некоторых случаях использование флуоресцентного красителя помогает найти источник протечки.
Стоит ли разбавлять антифриз водой?
Если вы покупаете сбалансированный состав с пакетом присадок, добавление воды в целях экономии негативно отражается на эксплуатационных свойствах ингибиторов коррозии. Кроме того, производитель больше не несет ответственность за скорректированный вами продукт. Если речь идет о концентрированном растворе гликоля, то его допустимо разбавлять в установленных пропорциях. Не забывайте, что необходима только дистилированная вода и пакет присадок, который снизит коррозионную активность.
Можно ли смешивать хладоносители от разных производителей?
Если речь идет просто о смешении водно-гликолевых растворов, то ничего опасного в этом нет. Все производители используют раствор этилен- или пропиленгликоля, соответствующий стандартам и нормам безопасности. Смешивать готовые антифризы не рекомендуется, ведь даже опытные химики и технологи не могут предположить, какой эффект вызовет смешение присадок. Состав ингибиторов коррозии является коммерческой тайной для производителей, а эксперимент с малыми объемами не способен дать объективную информацию.
Гликоль и область его применения
На рынке есть достаточно много хладо- и теплоносителей. Чтобы подобрать материал для этих задач нужно изучить существующие варианты составов. Сегодня вы узнаете где используется гликоль, и что из себя представляет это вещество.
Характеристика материала
Чтобы правильно подобрать раствор нужно учитывать множество деталей. Прежде всего свойства применяемого оборудования и климатические условия. Сфера применения растворов ограничена. Например, в пищевой промышленности и косметологии можно использовать только смеси на основе безвредного для здоровья людей пропиленгликоля.
Из преимуществ рассматриваемого вещества следует отметить высокую эффективность при использовании в условиях высокого давления и сверхвысоком температурном режиме. Также стоит выделить хорошие антикоррозийные свойства материала. Вещество воздействует непосредственно на очаг коррозии, и нейтрализует его.
Срок службы антифриза достаточно длительный. Конечно, он зависит от условий эксплуатации. В системах отопления он составляет не менее пяти лет. Все растворы гликоля не содержат элементом, создающих опасные концерогены. Применение растворов вещества в отопительных системах поможет сохранить трубы в идеальном состоянии.
Заметим, что отработанный антифриз на основе моноэтиленгликоля необходимо подвергнуть процедуре утилизации. Дело в том, что такие материалы имеют третий класс опасности. Они очень токсичны и небезопасны для здоровья людей. Поэтому отработанный антифриз нельзя просто сливать в канализацию. Необходимо обращаться в компанию, занимающуюся решением подобных задач. Поскольку самостоятельно справиться с утилизацией невозможно. Отметим, что растворы на основе пропиленгликоля абсолютно безопасны. Они не нуждаются в процедуре утилизации.
Где приобрести антифриз?
Теперь вы знаете где используется гликоль. Если вам необходим этот материал, нужно обратиться к производителю этих смесей. Только там вы получите действительно квалифицированную помощь. Сотрудники компании-производителя подберут для вас наиболее эффективный вариант гликоля.
Раствор гликоля
Водные растворы гликолей — вещества, применяемые в промышленности для нормальной работы теплоносителей (или хладоносителей). Они отличаются хорошей влагоемкостью, смеси на основе пропиленгликоля не вредны для человека, стабильны при работе и не агрессивны для металлов. Степень гигроскопичности гликоля определяется концентрацией гидроксильных и эфирных групп, которые могут входить в их состав. Эти компоненты необходимы для взаимодействия с водой и образования водородных связей
Растворы гликолей на водной основе бывают в концентрации от 5 % до 99,8 % от веса вещества, но в качестве теплоносителей используются 40-45 % составы. Такая насыщенность равна точке эвтектики вещества гликоль-вода. Применение растворов такой насыщенности позволяет избежать замерзания гликоля.
Вязкость жидкости возрастает пропорционально увеличению концентрации и повышению давления и уменьшается с ростом температуры. Когда вязкость материала достигает значения более 100 мПа, процесс массообмена растворов и водного пара значительно ухудшается. В итоге равновесие фаз не может быть достигнуто.
Виды теплоносителей и отличия между ними
Существует несколько основных жидкостей, применяемых в качестве теплоносителя:
Вода — дешевая жидкость, безопасная для окружающей среды. При случайных утечках такой теплоноситель не приносит вреда человеку. Восстановить прежний объем жидкости, просто долив воду в расширительный бак.
Недостатки воды в качестве теплоносителя:
Антифриз отличается низкой температурой замерзания. Он сохраняет контур системы даже при отключении нагревателя. Антифриз — это раствор, состоящий из воды и гликоля, с добавлением присадок.
Антифриз на базе этилового спирта
Этиленгликоль в составе антифриза
Недостаток — чувствительность к перегреву. Кратковременный подъем температуры выше заявленного предела ведет к тому, что раствор раскладывается на кислоты и выпадает осадок, нерастворимый в воде. Осадок может образовывать нагар, который снижает эффективность работы теплообменника, вызывая повторный перегрев и образование осадка. Кислоты вступают в химическую реакцию с металлическими элементам системы — образовывая локальные очаги коррозии, которые в итоге ведут к разрушению контура.
Необходимо тщательно следить за температурой теплообменника, где используется теплоноситель на базе этиленгликоля.
Пропиленгликоль
Пропиленгликоль — одна из разновидностей гликоля, применяемого в качестве теплоносителя. Он менее опасен для организма человека. В состав такого антифриза должны входить дополнительные присадки, которые позволяют сохранять целостность металла, применяемого в системе. Используются добавки, которые предотвращают окисления, уменьшают пенообразование.
Такие составы можно применять в котлах двухконтурного типа, как так в случае протечки их попадание в воду не вредит человеку.
Недостаток — высокая стоимость. Состав на базе пропиленгликоля обходится в 2-2,5 раза дороже, чем аналогичное вещество, созданное на основе этиленгликоля.
Что нужно учитывать при выборе антифриза
Когда температура в контуре не опускается ниже +5 ˚С, можно использовать очищенную и подготовленную воду. Если есть вероятность работы системы при минусовых значениях — выбирают антифриз. Выбирая состав, следует учесть следующие параметры:
Раствор гликоля, соответствующий индивидуальным параметрам можно подобрать в соответствующем разделе, проконсультировавшись со специалистом компании. Сотрудник подскажет оптимальный состав под заявленные цели и нужды.