РАБОЧАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ЭЛЕКТРОДНЫХ КОТЛОВ Российский патент 2003 года по МПК C09K5/00 F22B1/30 

Изобретение представляет собой рабочую жидкость для электродных котлов, использующихся в качестве источника тепла в циркуляционных системах отопления, в основном, отдельно стоящих зданий и сооружений.

Как известно, электродные котлы относятся к электронагревательным аппаратам прямого действия, в которых электроток, протекая по рабочей жидкости (например, воде) как по проводнику, выделяет тепло по закону Джоуля, нагревая ее непосредственно. Т.е. мощность электродного котла напрямую зависит от удельного сопротивления залитой в него рабочей жидкости. К тому же рабочая жидкость находится в постоянном контакте с материалами, из которых изготовлена система отопления. Отсюда понятны высокие требования, предъявляемые к качеству рабочей жидкости как в процессе конструирования котла, так и его эксплуатации.

Известны рабочие жидкости для электродных котлов, которые представляют собой обычно водопроводную воду, удельное сопротивление которой изменяется от 1000 до 20000 Ом•см в зависимости от водоисточника и технологии обработки природной воды [1, А.С. СССР 468058, кл. F 22 В 1/30, 1972].

Такая рабочая жидкость мало пригодна для систем циркуляционного отопления с электродными котлами, так как электропроводность меняется в очень широких пределах в зависимости от качества воды. А заводы-изготовители гарантируют нормальную работу электрокотла в более узком диапазоне изменения удельного сопротивления рабочей жидкости, например, при удельном сопротивлении воды от 1000 до 5000 Ом•см, измеренном при 20^oС, при этом котел обычно рассчитывается на 3000 Ом•см. При сопротивлении воды меньше 1000 Ом•см эксплуатировать котел не рекомендуется, т.к. может образовываться гремучий газ и произойти пробой между электродами [2, И.И. Дацков, С.С. Мазанов. Электрические нагревательные устройства. - М.: Россельхозиздат, 1973, с. 15] . Увеличение сопротивления воды также нежелательно, т.к. мощность котла падает и существенно увеличивается время на его разогрев и выход на расчетный режим, что ведет к перерасходу электроэнергии на обогрев.

Наиболее близкой к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому результату является рабочая жидкость "ГАЛАН" для электродных котлов, содержащая, об.%:
Вода питьевая - 61,88-69,99
Пропиловый спирт - 20-23
Триэтиленгликоль - 7-9
Формалин - 3-6
Жидкое стекло - 0,008-0,015
[3, П. РФ 2097650, кл. А 22 В 1/30, 1996].

Недостатком указанной рабочей жидкости является наличие в ее составе формалина, что нежелательно при отоплении жилых и производственных помещений. И то, что ее удельное сопротивление 5000-15000 Ом•см, т.е. нижнее удельное сопротивление велико (см. [2]).

Целью изобретения является создание такой рабочей жидкости для электродных котлов (РЖЭК), которая была бы в коррозионном отношении инертна к материалам, из которых изготовлены котлы и системы отопления; не обладала бы вспениваемостью и тем самым исключалось бы ухудшение работы системы отопления из-за вспенивания и образования паровых пробок; имела бы оптимальное для циркуляционных систем отопления с электродным котлом удельное сопротивление с нижним пределом не менее 1300 Ом•см, как того требует ГОСТ [4, ГОСТ Р МЭК 60335-2-35-2000 "Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов". Раздел: "Дополнительные требования к проточным водонагревателям" п.7.1].

Для достижения указанных целей рабочая жидкость на основе водного раствора гликоля дополнительно содержит тринатрийфосфат и аммоний молибденовокислый, в качестве гликоля содержит этиленгликоль или диэтиленгликоль, или пропиленгликоль, или их смесь, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Этиленгликоль, или диэтиленгликоль, или пропиленгликоль, или их смесь - 30-55
Тринатрийфосфат - 0,04-0,10
Аммоний молибденовокислый - 0,03-0,09
Вода - Остальное
В предложенном составе РЖЭК:
- Предельные концентрации гликолей ((этиленгликоля (ЭГ), диэтиленгликоля (ДГ), пропиленгликоля (ПГ) или их смесей)) выбраны с целью обеспечения температуры замерзания в пределе минус 12 - минус 41^oС. Указанные предельные температуры замерзания РЖЭК позволяют выбрать нужную по составу рабочую жидкость и безопасно эксплуатировать системы отопления круглогодично, не сливая рабочую жидкость из них.

- Тринатрийфосфат является ингибитором коррозии и его предельные концентрации ограничены: нижняя предельная концентрация ограничена возрастанием коррозионной активности рабочей жидкости по отношению к материалам, из которых изготовлена система отопления (обычно это черные материалы) при дальнейшем уменьшении его концентрации, а верхняя предельная концентрация - отсутствием существенного влияния на снижение коррозионной активности рабочей жидкости при дальнейшем увеличении его концентрации в ней. Кроме того, тринатрийфосфат очищает внутренние поверхности системы отопления, что повышает ее эффективность.

- Аммоний молибденовокислый вводится в качестве пеногасителя. Т.к. наряду с коррозией сложной проблемой при использовании водно-гликолевых растворов в качестве теплоносителя является и вспениваемость указанных растворов, особенно усиливающаяся при введении в эти растворы ингибритов коррозии [5. Николаев В.В., Спиркин В.Г. Повышение эффективности работы оборудования и технологических процессов переработки сернистых и попутных газов// Тематический обзор, Серия Эк., мод. и ремонт оборудования в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, 1006, Вып. 1,2 с. 27]. Предельные концентрации аммония молибденовокислого в рабочей жидкости ограничены эффективностью пеногашения при сохранении требуемого водородного показателя рН рабочей жидкости.

В экспериментах при приготовлении образцов предложенной рабочей жидкости для электродных котлов использовались реагенты из технической партии:
Этиленгликоль по ГОСТ 19710-83 сорт 1;
Диэтиленгликоль по ГОСТ 10136-77;
Пропиленгликоль технический по ТУ 6-01-4689-387-3-88;
Тринатрийфосфат по ГОСТ 201-76;
Аммоний молибденовокислый по ГОСТ 2874-82;
Вода питьевая по ГОСТ 2874-82.

В случае необходимости, или при желании, можно добавить в приготовленную рабочую жидкость, или ее концентрат, любой нейтральный спирто- и водорастворимый краситель, например метиленовый голубой (оранжевый) по ТУ 6-09-29-76 до появления требуемого цвета (достаточно 0,00001 мас.%).

В табл. 1 приведена температура замерзания рабочей жидкости для электродных котлов на основе растворов гликолей.

В табл.2 приведены конкретные примеры составов, подвергшихся испытаниям, предложенной рабочей жидкости с предельными и средними значениями ингредиентов. Образцы рабочей жидкости готовились смешением ингредиентов или с требуемым количеством воды, или как концентрат с последующим добавлением воды до необходимого количества.

В табл. 3 приведены основные физико-химические показатели образцов предложенной рабочей жидкости для электродных котлов конкретных составов.

Из данных табл. 1 и 3 следует, что предложенная рабочая жидкость для электродных котлов обладает необходимыми для успешной круглогодичной эксплуатации: щелочной реакцией; удельным электросопротивлением (с нижней границей не менее 1300 Ом•см (см. [4])); и температурой замерзания.

Предложенная рабочая жидкость имеет физические свойства (типичные значения):
1. Товарный вид - однородная, нераслаивающаяся, без взвешенных механических примесей, от бесцветного до светло-коричневого цвета жидкость (при добавлении красителя приобретает характерную для данного красителя окраску).

2. Плотность при 20^oС - 0,97-1,08, г/см³.

3. Вязкость при 20^oС - 0,65-0,704 с Р.

4. Водородный показатель - 7,0 - 7,31 рН.

5. Удельное сопротивление - не ниже 1300 Ом•см.

6. Температура замерзания - -12...-45^oС.

Таким образом, применение в данном составе рабочей жидкости для электродных котлов новых компонентов в сочетании с известными при указанных в формуле изобретения соотношениях, обеспечивает более высокие товарные и эксплуатационные свойства рабочей жидкости по сравнению с прототипом, и она может быть широко использована в циркуляционных системах отопления жилых и производственных помещений.

Изобретение представляет собой рабочую жидкость для электродных котлов, использующихся в качестве источника тепла в циркуляционных системах отопления. Рабочая жидкость содержит этиленгликоль, или диэтиленгликоль, или пропиленгликоль, или их смесь - 30-55 мас.%, тринатрийфосфат - 0,04-0,10, аммоний молибденовокислый - 0,03-0,09 и воду - остальное. Технический результат - создание жидкости для электродных котлов, инертной в коррозионном отношении к материалам, из которых изготовлены котлы, обладающей низкой вспениваемостью и оптимальным удельным сопротивлением. 3 табл.

Рабочая жидкость для электродных котлов на основе водного раствора гликоля, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит тринатрийфосфат и аммоний молибденовокислый, в качестве гликоля содержит этиленгликоль, или диэтиленгликоль, или пропиленгликоль, или их смесь, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Этиленгликоль, или диэтиленгликоль, или пропиленгликоль, или их смесь 30-55

Тринатрий фосфат 0,04-0,10

Аммоний молибденовокислый 0,03-0,09

Вода Остальное