Jedną z najważniejszych cech charakteryzujących przydatność oleju grzewczego w eksploatacji jest jego odporność termiczna i termooksydacyjna. Na odporność termiczną zasadniczy wpływ ma struktura bazy olejowej, mniejszy natomiast dodatki. Odporność termooksydacyjna nośnika ciepła można znacznie zwiększyć przez dobór dodatków i właściwą eksploatację w instalacjach grzewczych.
W celu określenia stabilności olejów grzewczych stosuje się następujące metody:
a) Odporność termooksydacyjną metodą PN-67/C-04080 . Określoną ilość oleju wprowadza się do próbówek i umieszcza w łaźni o temperaturze 180°C. W próbówkach znajduje się katalizator procesu utleniania - miedź o czystości 99,99%. Oznaczenie prowadzi się przy przepływie powietrza z szybkością 5l/h w ciągu 16 godzin. Miarą jakości oleju w tej metodzie jest iloraz lepkości w 50°C przed i po próbie, różnica pozostałości po koksowaniu i osady na płytce miedzianej.
b) Badanie skłonności oleju do tworzenia osadów w wysokich temperaturach. Oznaczenie wykonywane jest w zaadoptowanym do tego celu aparacie Panel-Coking. Prowadzi się je w temperaturze 330°C, przy przepływie powietrza 30 l/h w ciągu 8 godzin. Kryteria oceny to przyrost lepkości produktu i przyrost masy na płytkach określony w miligramach. Procesy starzenia oleju grzewczego badane są w teście statycznym i w teście dynamicznym.
c) Test statyczny - określoną ilość oleju odgazowanego pod próżnią wprowadza się do ampułki ze szkła lub stali nierdzewnej o pojemności 40 ml; po zamknięciu ampułki pod próżnią wprowadza się ją do pieca z temperaturą regulowaną z dokładnością do 1°C. Czas trwania badania zmienia się w zależności od założonej temperatury; o ile temperatura jest wyższa, o tyle czas trwania próby jest krótszy. Następnie ampułkę chłodzi się, wkłada do zestawu, w którym się ją rozbija, mierzy się ciśnienie gazów i analizuje ich skład metodą chromatograficzną. Test ten pozwala no określenie temperatury, przy której zaczynają się tworzyć nierozpuszczalne gudrony z rozkładu oleju.
d) Test dynamiczny - pomiar odbywa się w aparacie typu ,,mikropętli" o objętości użytkowej ok. 100 ml. Aparat składa się z zamkniętej pętli z elementem grzejnym usytuowanym w dolnej części obwodu pętli. Układ taki pozwala na cyrkulację badanego oleju na skutek gradientu temperaturowego pomiędzy częścią gorącą, nagrzewaną, a częścią zimną, nieogrzewaną. Temperatura układu jest regulowana i ustalana przed pomiarem. Układ wyposażony jest w manometr, pozwalający obserwować wzrost ciśnienia pochodzący od rozkładu oleju grzewczego. Po ukończonym teście określa się skład oleju metodą chromatograficzną oraz jego własności fizykochemiczne.
Procesy przenoszenia ciepła realizowane są głównie na drodze:
- bezpośredniego ogrzewania źródłem ciepła
- przenoszenia ciepła przez wodę lub parę wodną
- przenoszenia ciepła przez nośniki ciepła w stanie ciekłym lub gazowym
Nośniki ciepło powinny charakteryzować się:
- wysoką stabilnością termiczną
- wysoką odpornością na utlenianie
- dobrą zdolnością przenoszenia ciepła
- stabilnością własności fizycznych w trakcie eksploatacji
- brakiem działania korozyjnego
- brakiem działania toksycznego
- dla nośników przeznaczonych dla energetyki jądrowej wymagana jest odporność na promieniowanie
Klasyfikację nośników ciepła w oparciu o kryterium temperatury pracy opracował Geiringer. Klasyfikację przedstawia poniższa tabela. Grupy l i ll obejmują nośniki ciepła typu gazów, ciekłych metali oraz stopionych soli, które są przeznaczone do pracy w temperaturach rzędu 400°C do 1100°C. Olejowe nośniki ciepła uszeregowane według maksymalnych temperatur pracy objęte są grupami od lll do V.
Tabela 21 - Klasyfikacja nośników ciepła wg Geiringera:
Grupa |
I |
II |
II |
IV |
V |
Zakres temperatur pracy °C |
540 do 1090 |
400 do 540 |
313 do 400 |
260 do 313 |
260 do 315 |
Typy nośników ciepła |
Gazy ciekłe metale |
Ciekłe metale stopione sole |
Ciecze organiczne |
Ciecze organiczne |
Ciecze organiczne /system ciśń./ |
Przykłady nośników ciepła |
Powietrze Dwutlenek węgla Hel Wodór Azot Chlorek glinu Gal |
Bizmut Ołów Stop bizmut-ołów Sód Stop sód-potas Stop azotyn sodu-azotyn potasu |
Dwufenyl w postaci pary Dowtherm w postaci pary Silany arylowe Krzemian fenylo-rezorcynowy Fluorowęglowodory Fluororwane aminy alkilowe Etery polifenolowe czterofenyle |
Krzemiany arylowe Chlorowany dwufenyl Silikony Borany arylowe Oleje mineralne |
Krzemiany alkilowe p-Cymen o-dwuchloro-benzen Silikony Glikole Poli-alkilenowe Oleje mineralne |
Czynnikiem determinującym maksymalną temperaturę pracy olejowych nośników ciepła jest stabilność termiczna. W wysokiej temperaturze substancje organiczne ulegają procesowi degradacji termicznej, w wyniku której powstają niskocząsteczkowe produkty rozkładu, powodujące wzrost ciśnienia w układzie oraz odkładanie się substancji stałych typu koksu na powierzchniach wymienników ciepła, utrudniających proces wymiany ciepła. Ważnym czynnikiem decydującym o długotrwałości eksploatacji olejowych nośników ciepła w wysokich temperaturach jest także stabilność termo oksydacyjna. W wysokich temperaturach procesy utlenienia prowadzą głównie do powstawania wysokocząsteczkowych żywic, asfaltenów i koksów, powodujących wzrost lepkości oleju oraz tworzących osady i laki na powierzchniach układu grzewczego.
W celu ochrony olejowych nośników ciepła przed utlenianiem wprowadzany jest do układów grzewczych gaz ochronny, np. azot, jednak w wielu przypadkach kontakt olejowego nośnika ciepła z powietrzem jest nieunikniony. W celu zahamowania procesu utleniania konieczne jest więc stosowanie odpowiednich inhibitorów.
W przypadku zapytań dotyczących doboru nośnika ciepła do instalacji prosimy o kontakt z Działem Technicznym tel. +48 81 820 07 88 lub e-mail: laboratorium@gorner.pl
Działamy na terenie województw: dolnośląskie, mazowieckie, lubuskie, śląskie, opole, małopolskie, kujawsko-pomorskie, podlaskie, pomorskie, podkarpackie, łódzkie, warmińsko-mazurskie, świętokrzyskie, lubelskie, wielkopolskie, zachodniopomorskie.
W ciągu 24 godzin nasze produkty wysyłamy firmą spedycyjną do takich miast jak: Warszawa, Białystok, Gdańsk, Gorzów Wlkp., Katowice, Kielce, Kraków, Lublin, Łódź, Olsztyn, Opole, Poznań, Rzeszów, Toruń, Wrocław, Bydgoszcz, Zielona Góra, Szczecin.