Теплофизические свойства водного раствора пропиленгликоля

Концентрация и его влияние на теплофизические свойства водного раствора пропиленгликоля

Вода, используемая в качестве теплоносителя, обладает следующими свойствами:

• высокая теплопроводность;
• высокая теплоемкость;
• низкая вязкость;
• незначительное тепловое расширение;
• доступность;
• низкая стоимость,
• экологическая безопасность.

Единственный недостаток у воды – нулевая температура замерзания.

Производство пищевых продуктов технологически требует их охлаждения. Охлаждение необходимо и при производстве фармпрепаратов. Для систем промышленного кондиционирования и автономного отопления необходимо поддержание в помещениях заданной температуры. Эти задачи решают при помощи незамерзающих (низкозамерзающих) жидкостей – антифризов, хладагентов, теплоносителей.

В качестве незамерзающей жидкости в последние годы широко применяются водные растворы гликолей – этиленгликоля и пропиленгликоля. Поподробнее рассмотрим теплофизические свойства и характеристики водного раствора пропиленгликоля. Водный раствор пропиленгликоля обладает:

• 1) Более высокой плотностью (6%-8%) по сравнению с водой как теплоносителем, плотность раствора повышается с увеличением концентрации пропиленгликоля.
• 2) Теплоемкость и теплопроводность уменьшаются ( по сравнению с водой) в пределах до 20% с ростом концентрации пропиленгликоля и снижением рабочей температуры в минусовой зоне.
• 3) Кинематическая и динамическая вязкость выше чем у воды 4-5 раза в зоне положительных температур и возрастают в 10-15 раз при повышении концентрации до практических предельных 55% и соответственно понижении температуры кристаллизации до минус -40 °C.

Повышенная вязкость водного раствора пропиленгликоля в зоне отрицательных рабочих температур приводит к значительному возрастании гидравлических потерь на трение в трубопроводах и на преодоление гидравлических сопротивлений во всех узлах системы охлаждения и промышленного кондиционирования. Также и значительное снижение, до 20%, теплоемкости и теплопроводности раствора пропиленгликоля требует повышение скорости циркуляции тепло-хладоносителя в системе или других технических решений для обеспечения передачи (приема) необходимой тепловой мощности (энергии).

Все эти факторы, как следствие, приведут к особым ситуациям при эксплуатации инженерных систем в различных климатических условиях. И их следует учесть при проектировании и эксплуатации систем отопления и промышленного кондиционирования.

Табл. 1. Теплофизические свойства 25% водного раствора пропиленгликоля, температура кристаллизации минус – 10°C

Температура замерзания (кристаллизации) водного раствора пропиленгликоля

Важнейшим теплофизическим параметром водного раствора пропиленгликоля является зависимость температуры замерзания (кристаллизации) раствора от его концентрации. Эта зависимость носит нелинейный характер и температура замерзания водного раствора пропиленгликоля достигает своего практического минимума в -58°C при концентрации 70%, затем при дальнейшем повышении концентрации до 98% температура замерзания остается практически постоянной в -60°C. Концентрация, количество пропиленгликоля, содержащегося в теплоносителе, формирует в основном и цену самого теплоносителя. Применение пропиленгликоля с концентрацией более 70% является нецелесообразным. Стандартные концентрации- 30%-40%.

Нелинейный характер зависимости температуры кристаллизации водного раствора пропиленгликоля от его концентрации представлены в табл. №4 в виде двух функциональных зависимостей: 1) зависимость температуры кристаллизации водного раствора пропиленгликоля от его концентрациии и 2) значения величины плотности раствора при температуре 20°C в зависимости от концентрации пропиленгликоля.

Рассчитать и купить теплообменник для систем кондиционирования или охлаждения пищевых жидкостей с использованием раствора пропиленгликоля вы можете у нас.