UA44536C2 - Теплоносій-антифриз "бішофриз" - Google Patents

Abstract

Винахід відноситься до галузі теплоенергетики та холодильної техніки і може бути застосований у машинобудуванні, хімічній, нафтохімічній галузях техніки, в яких використовуються рідкі теплоносії та холодоагенти. Теплоносій-антифриз на основі водного розчину бішофіту містить біхромат лужного металу, гідроксид лужного металу, ацетат лужного металу та триполіфосфат лужного металу. Використання винаходу забезпечує зменшення корозійного впливу на метали, запобігає відкладенню солей, утворенню накипу при експлуатації обладнання та витіканню теплоносія-антифризу у довкілля.

Description

Винахід належить до теплохімічної галузі, а саме: рідких теплоносіїв-антифризів для теплопередачі, теплообміну або зберігання тепла у системах і пристроях теплотехніки, теплоенергетики та холодильної техніки, І може бути застосований у машинобудуванні, хімічній, нафтохімічній та інших галузях сучасної техніки, яка використовує рідкі теплоносії і холодоагенти.

Відомі розсільні теплоносії та холодоносії, які включають водні розчини хлоридів кальцію, натрію, магнію та їх суміші. |Негорючие теплоносители и гидравлические жидкости. Справочное руководство/Под ред. А.М.

Сухотина. - Л.: Химия, 1979. - С.219-234; Коррозионная стойкость оборудования химических производств.

Коррозия под действием теплоносителей, хладагентов и рабочих тел: Справ, изд. /Под ред. А.М. Сухотина,

В.М. Беренблит. - Л.: Химия, 1988. - С.300-331). Окрім доступності та економічності вказані розсоли мають ще ряд переваг у порівнянні з іншими теплоносіями та холодоносіями: вони не горять, не токсичні, вибухобезпечні, нелеткі.

Проте, їх основним недоліком є значна корозія обладнання, яке знаходиться у контакті з розчином. До того ж, ймовірність відкладання солей та утворення накипу підвищується з підвищенням температури розсолів.

Тому для зниження корозії у розсільних системах застосовують інгібітори, які включають хромати, фосфати, поліфосфати. Окрім того, необхідно підтримувати у заданих межах лужність розчину (рН), концентрацію інгібіторів корозії, своєчасно видаляти продукти корозії, захищати обладнання від наскрізних корозійних уражень

Відомі також антифризи, що використовуються для сістеми охолодження двигунів внутрішнього згорання і як теплоносії у теплообмінних апаратах, основою яких є етиленгліколь та які включають гідроксид лужного металу, воду (Патенти НО 2050396 СІ, 2050397 СІ, МПК 6 СО9К5/00, 1995; Патент ВО 2117024 СІ, МПК 6

СО9К5Б/00, 1998).Також до складу вказаних антифризів входять інгібітори корозії кольорових металів, гасники піни, буферні добавки, які, забезпечуючи підвищення антикорозійних властивостей, залишають антифризи токсичними і не запобігають відкладенню солей та утворенню накипу при підвищенні робочих температур.

Відомий також рідкий проміжний холодоносій для холодильних систем на основі водного розчину хлористого магнію із сольовими добавками, у якому як водний розчин хлористого магнію із сольовими добавками застосовано розчин бішофіту з водою (А.с. 50 1594197 АЇІ, МПК 5 СО9КБ/О0, 1990).

Вказаний холодоносій із зростанням робочих температур має, відносно металів, великі корозійну активність і відкладення солей.

Найбільш близьким до запропонованого винаходу є рідкий теплоносій-антифриз на основі водного розчину природного бішофіту, що включає біхромат лужного металу та гідроксид лужного металу |Патент ВШ 2116326 СІ, МПК 6 СО9КБ/О0, 1998.

Сильне підлуговування вказаного теплоносія-антифризу при контакті з чорними металами спричиняє підвищення швидкості корозії елементів охолоджувальної системи, які виготовлені із сплавів, що містять алюміній. Відмиті продукти корозії та накипу призводять до локального часткового закупорювання системи, відкладення солей, що в свою чергу призводить до перегріву теплоносія та розпаду біхромату лужного металу з виділенням хрому та розкладом карбаміду з виділенням аміаку. Через утворені корозією свищі або через порушення герметичності під час вилучення продуктів накипу із внутрішньої поверхні теплообмінної системи відбувається витікання теплоносія-антифризу у довкілля, що створює екологічні проблеми, які зв'язані із токсичністю хрому та аміаку.

В основу винаходу поставлено задачу створення теплоносія-антифризу, який шляхом використання інших компонентів забезпечив би зменшення корозійного впливу на метали, що призвело б до зниження корозійної активності розчину, стабілізації значення рН розчину, запобігання відкладення солей, утворення накипу та витікання теплоносія-антифризу у довкілля.

Поставлена задача вирішується тим, що у теплоносій-антифриз на основі водного розчину бішофіту, що включає біхромат лужного металу та гідроксид лужного металу, згідно з винаходом додатково вводять ацетат лужного металу, триполіфосфат лужного металу, при такому співвідношенні компонентів, мас.9ою: бішофіт 65,0-75,0 біхромат лужного металу 0,40-0,60 гідроксид лужного металу 0,20-0,30 ацетат лужного металу 0,80-1,00 триполіфосфат лужного металу 0,08-0,10 вода решта.

Введення у теплоносій-антифриз ацетату лужного металу та триполіфосфату лужного металу як інгібіторів корозії та відкладення солей у сукупності з рештою компонентів забезпечує зменшення корозійного впливу на метали, що в свою чергу знижує корозійну активність та стабілізує значення рН розчину, запобігає відкладенню солей, утворенню накипу та витіканню теплоносія-антифризу у довкілля.

Введені компоненти утворюють оксидні та адсорбційні плівки на поверхні металів, які запобігають доступу корозійно-активних компонентів середовища (СГ, О», ОН: та інш.) до поверхні металів (вуглецевих сталей, чавуна, а також сплавів, що містять алюміній) і перехід іонів металів у корозійне середовище; регулюють та стабілізують рН розчину "Бішофризу" в інтервалі 7,0-7,5, підтримуючи корозійну активність середовища у заданих параметрах, запобігають відкладенню солей при високій температурі розчину, зв'язуючи іони Ма та К, підвищують густину адсорбційних захисних плівок на поверхні металу і "заліковують" свищі та тріщини в охолоджувальних системах, запобігаючи витіканню розчину у довкілля.

Суть винаходу пояснюється конкретними прикладами виконання.

Заявлений теплоносій-антифриз "Бішофриз" одержують простим змішуванням усіх компонентів у звичайних умовах.

Розчин готують наступним чином.

При перемішуванні розчиняють 0,25мас.Зо гідроксиду лужного металу і 0,50мас.9о біхромату лужного металу у 28мас.бо води з рнНб,5-7,0 і після повного їх розчинення послідовно додають 0,8Омас.9о ацетату лужного металу, 0,08 мас. 95 триполіфосфату лужного металу і 70,0мас.бо бішофіту при постійному перемішуванні до повного розчинення всіх компонентів у решті води і отримання розчину, який має рн7,О та густину 1185 кг/м3, при цьому колір розчину стає жовто-лимонним.

Решту розчинів готують аналогічно.

В табл.1 наведено склади теплоносія-антифризу "Бішофриз" по заявленому винаходу з позамежними значеннями компонентів, що входять до складу.

Таблиця 1 бішофіт 77777771 55.0 | 600 | 700 | 750 | 800 . біхроматлужногометалу.д//- | 035 | 060 | 050 | 040 | 065

Верхня границя густини розчину "Бішофризу" 1185кг/м3 із вмістом бішофіту 7Омас.95 зумовлена підвищенням температури початку кристалізації солей бішофіту, його густини, в'язкості та підвищенням корозійної активності. Нижня границя густини 1150кг/м3 із вмістом бішофіту 65,Омас.95 зумовлена підвищенням температури замерзання, зменшенням температури кипіння і погіршенням антикорозійних властивостей. Крім того, порушується стабілізація значення рН розчину.

У табл.2 наведено компонентний склад теплоносія-антифризу "Бішофриз" по заявленому винаходу та теплоносія-антифризу - прототипу.

Таблиця 2 карбамід. о5511 ацетатлужногометалу.//-:/ гг |1111111080А00Ї1111111 отриполіфосфатлужного металу.д//-/:///////// 1711111 бовОМО |!

У табл.3 наведені технічні показники теплоносія-антифризу "Бішофриз".

Таблиця З (Температуразамерзання, "С | //77777С7С7рюрюрюИи-.1777171717171711111С1|7111717171711ломінс3ОГ/// Температуракипіння, С С |11111111лоплюст05/////

Корозійний вплив на метали (сталь, чавуналонній мдютядює 10000070 бою Коефіцієнттеплопровідності, ВТ/МІК.ЇО | (сс Ї11111111111065411 Питоматеплоємність ДЖЕК. | 7777777777771711111111111Ї1111111111185111

Набухання резини, 96, небільшеї -/-:/ | - Ї 2 8

Корозійна активність розчину по відношенню до низьковуглецевих сталей, чавуну, алюмінію, міді, припоїв визначалася в лабораторних умовах, які моделювали роботу реальних теплообмінних систем. Корозійний вплив на метали визначався згідно ГОСТ 28084-89 |СТ СЗВ 2130-80 Жидкости охлаждающие низкозамерзающие.

Розроблений теплоносій-антифриз "Бішофриз" крім низької корозійної активності має гарні властивості відмивання поверхонь теплообмінного обладнання від накипу та продуктів корозії, має високу об'ємну теплоємкість та коефіцієнт теплопередачі на 25-3095 вищий, ніж у прісної води, завдяки чому ефективність і загальний ККД збільшується також на 25-3095. Під час експлуатації термічний опір і перепад тиску залишаються постійними. Всевище вказане різко знижує ремонтні та експлуатаційні витрати. Розчин не токсичний, пожежовибухобезпечний, дешевий, забезпечує максимальну безпеку при експлуатації, стабільно працює в теплообмінних і нагрівальних пристроях при мінімальній корозійній активності по відношенню до низьковуглецевих сталей, сірого чавуну, міді, алюмінію, припоїв.

Claims (1)

1. Теплоносій-антифриз на основі водного розчину бішофіту, що включає біхромат лужного металу та гідроксид лужного металу, який відрізняється тим, що він додатково містить ацетат лужного металу, триполіфосфат лужного металу при такому співвідношенні компонентів, мас.9о:

   бішофіт 65,0-75,0 біхромат лужного металу 0,40-0,60 гідроксид лужного металу 0,20-0,30 ацетат лужного металу 0,80-1,00 триполіфосфат лужного металу 0,08-0,10 вода решта.