Теплофізичні властивості водного розчину пропіленгліколю

Концентрація та її вплив на теплофізичні властивості водного розчину пропіленгліколю

Вода, яка використовується як теплоносій, має такі властивості:

• висока теплопровідність;
• висока теплоємність;
• низька в’язкість;
• незначне теплове розширення;
• доступність;
• низька вартість;
• екологічна безпека.

Єдиний недолік у води – нульова температура замерзання.

Виробництво харчових продуктів технологічно вимагає їх охолодження. Охолодження необхідне і при виробництві фармпрепаратів. Для систем промислового кондиціонування та автономного опалення необхідна підтримка в приміщеннях заданої температури. Ці завдання вирішують за допомогою незамерзаючих (низькозамерзаючих) рідин – антифризів, холодоагентів, теплоносіїв.

Як рідину, що не замерзає, останніми роками широко застосовують водні розчини гліколів – етиленгліколю і пропіленгліколю. Детальніше розглянемо теплофізичні властивості та характеристики водного розчину пропіленгліколю. Водний розчин пропіленгліколю має:

• 1) Вищою густиною (6%-8%) порівняно з водою як теплоносієм, густина розчину підвищується зі збільшенням концентрації пропіленгліколю.
• 2) Теплоємність і теплопровідність зменшуються (порівняно з водою) в межах до 20% зі зростанням концентрації пропіленгліколю і зниженням робочої температури в мінусовій зоні.
• 3) Кінематична і динамічна в’язкість вищі, ніж у води, в 4-5 разів у зоні позитивних температур і зростають у 10-15 разів у разі підвищення концентрації до практичних граничних 55% і відповідно зниження температури кристалізації до мінус -40 °C.

Підвищена в’язкість водного розчину пропіленгліколю в зоні від’ємних робочих температур призводить до значного зростання гідравлічних втрат на тертя в трубопроводах і на подолання гідравлічних опорів у всіх вузлах системи охолодження і промислового кондиціонування. Також і значне зниження, до 20%, теплоємності та теплопровідності розчину пропіленгліколю вимагає підвищення швидкості циркуляції тепло-холодоносія в системі або інших технічних рішень для забезпечення передавання (приймання) необхідної теплової потужності (енергії).

Усі ці фактори, як наслідок, призведуть до особливих ситуацій під час експлуатації інженерних систем у різних кліматичних умовах. І їх слід врахувати під час проєктування та експлуатації систем опалення та промислового кондиціонування.

Табл. 1. Теплофізичні властивості 25% водного розчину пропіленгліколю, температура кристалізації мінус – 10°C

Температура замерзання (кристалізації) водного розчину пропіленгліколю

Найважливішим теплофізичним параметром водного розчину пропіленгліколю є залежність температури замерзання (кристалізації) розчину від його концентрації. Ця залежність має нелінійний характер і температура замерзання водного розчину пропіленгліколю досягає свого практичного мінімуму в -58°C за концентрації 70%, потім за подальшого підвищення концентрації до 98% температура замерзання залишається практично постійною в -60°C. Концентрація, кількість пропіленгліколю, що міститься в теплоносії, формує в основному і ціну самого теплоносія. Застосування пропіленгліколю з концентрацією понад 70% є недоцільним. Стандартні концентрації – 30%-40%.

Нелінійний характер залежності температури кристалізації водного розчину пропіленгліколю від його концентрації представлено в табл. №4 у вигляді двох функціональних залежностей: 1) залежність температури кристалізації водного розчину пропіленгліколю від його концентрації та 2) значення величини щільності розчину при температурі 20°C залежно від концентрації пропіленгліколю.

Розрахувати і купити теплообмінник для систем кондиціонування або охолодження харчових рідин з використанням розчину пропіленгліколю ви можете у нас.