ЖИДКИЙ ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ ДЛЯ НАГРЕВА ИЛИ ОХЛАЖДЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ СИСТЕМ Российский патент 1997 года по МПК C09K5/00 

Изобретение относится к тепловой технике, а именно к рабочим жидкостям для передачи тепла и отвода его в процессе теплообмена. Может быть использовано в качестве теплоносителя-хладоагента как в закрытых, так и в открытых системах теплообменного оборудования различного назначения, а также как средство очистки систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания.

Известен негорючий хладоноситель (1), содержащий, мас. этиловый спирт 3 7, гидроксид калия 20 22, уксусный натрий 20 22, вода остальное. Данный хладоноситель используется в системах умеренного холода и не применим при повышенных температурах.

Известны хладоносители, используемые при пониженных температурах, в частности растворы хлористого кальция с добавками сахара и гидроксида кальция (2), а также хлористого магния с солевыми добавками (3). Однако коррозионную активность таких растворов можно снизить лишь за счет введения в состав специальных пассиваторов и при температурах выше 0^oС использование их не представляется возможным.

Наиболее близким к изобретению является жидкий теплоноситель (4) на основе водного раствора бишофита с концентрацией 35 50 мас. солей бишофита, имеющий низкую температуру замерзания и незначительную коррозионную активность.

Однако по данным измерений плотности растворов бишофита, проведенных в условиях лаборатории кафедры физхимии Волгоградского технического университета, находящимся в полном соответствии с данными кафедры геохимии геологического факультета МГУ, плотность растворов бишофита прототипа не соответствует указанной концентрации солей. Например, при общем содержании солей 33,5 33,9 мас. плотность раствора составляет 13091 13153 кг/м³ (см. табл. 1). В этой связи приведенные в прототипе данные измерений температуры замерзания растворов различной плотности вызывают сомнения. Известно, что изменение температуры на 10^oC ведет к изменению электрохимического потенциала на 0,03 0,06 В и больше, но в прототипе значения потенциала практически не зависят от температуры, также не указан электрод, по отношению к которому произведены измерения электрохимического потенциала. Кроме того, по данным прототипа повышение концентрации солей бишофита выше 37,2 мас. нецелесообразно, так как ведет к повышению температуры, динамической вязкости, а также к снижению рН раствора, что способствует ухудшению эксплуатационных свойств.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных свойств теплоносителя.

Цель достигается тем, что предложен жидкий теплоноситель для нагрева или охлаждения тепловых систем на основе водного раствора солей бишофита, в состав которого введен гидроксид щелочного или щелочно-земельного металла при следующем содержании компонентов, мас.

Соли бишофита 20 36,5
Гидроксид щелочного или щелочно-земельного металла 0,3 0,35
Вода Остальное,
при слабощелочной среде раствора с рН в пределах 7,4 8. Указанное количество гидроксида является необходимым и достаточным для достижения рН заданных пределов и зависит от молекулярного веса гидроксида и его природы. Таким образом, введением гидроксида щелочного или щелочно-земельного металла обеспечивается необходимое значение водородного показателя. Сочетание всех ингредиентов в заявляемом соотношении позволяет снизить коррозионную активность раствора до ничтожно малого значения (см. табл. 2), исключить образование отложений и загрязнений, при этом теплоноситель приобретает промывочные свойства. Оценивая композицию предложенного состава по температурному режиму, коррозионной активности, возможности образования отложений, а также по ее экологичности и экономичности, взрыво- и пожаробезопасности, т.е. с точки зрения того, что заявителем подразумевалось под эксплуатационными свойствами заявленной композиции, и с учетом данных табл. 2, можно сделать вывод о соответствии критерию изобретения "изобретательский уровень".

Поскольку объект изобретения теплоноситель предназначен для работы в условиях повышенных температур, то интерес представляют его характеристики именно в этой области, т.е. при 80 100^oC. При пониженных температурах заявленный состав может работать как хладоагент, а в этих условиях скорость коррозии конструкционных сталей исчезающе мала, в связи с чем данные при этих температурах не приводятся.

Композиция предложенного состава из расчета на 1 м³ приготавливается следующим образом. Определяется плотность исходного раствора солей бишофита, например, она составляет 1300 кг/м³, раствор при этом содержит 33,2 мас. солей бишофита. Исходя из замеренной плотности, по табл. 1 определяется количество воды, необходимое для получения рабочего раствора плотностью 1220 кг/м³ с содержанием солей 23,2 мас. В данном случае воды потребуется 354 л, тогда согласно данным этой же таблицы количество исходного раствора бишофита составит 643 л. В емкости для приготовления рабочего раствора в расчетном количестве воды 354 л растворяют 3,5 кг едкого калия (0,32 мас.). Растворение осуществляют в течение 5 мин с помощью циркуляционного насоса. В приготовленный щелочной раствор заливают установленное количество исходного раствора бишофита 643 л. Полученную смесь в течение 10 мин перемешивают циркуляционным насосом. В результате изложенных действий раствор готов к эксплуатации, плотность его составляет 1220 кг/м³, а рН 7,4.

Химический состав теплоносителя заявленного объема формулы изобретения приведен в табл. 3.

Другие гидроокиси не исследовались ввиду того, что дорогостоящи или труднорастворимы. При указанном содержании компонентов рН раствора составляет 7,4 8, свойства теплоносителя не изменяются и соответствуют приведенным в табл. 2.

Изобретение относится к тепловой технике, а именно к рабочим жидкостям для передачи и отвода тепла в процессе теплообмена, может быть использовано в качестве теплоносителя-хладоагента как в закрытых, так и в открытых системах теплообменного оборудования различного назначения, а также как средство очистки систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: жидкий теплоноситель для нагрева или охлаждения тепловых систем на основе водного раствора солей бишофита содержит гидроксид щелочного или щелочно-земельного металла при следующем соотношении компонентов, мас.%: соли бишофита 20 - 36,5, гидроксид щелочного или щелочно-земельного металла 0,3 - 0,35, вода остальное, при слабощелочной среде раствора с рН в пределах 7,4 - 8. 3 табл.

Жидкий теплоноситель для нагрева или охлаждения тепловых систем на основе водного раствора солей бишофита, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гидроксид щелочного или щелочноземельного металла при следующем соотношении компонентов, мас.

Соли бишофита 20 36,5
Гидроксид щелочного или щелочноземельного металла 0,3 0,35
Вода Остальное
при слабощелочной среде раствора с pH в пределах 7,4 8.