Робоча рідина для електродних котлів - патент Україна 2217461 - Гранильників В
Винахід є робочою рідиною для електродних котлів, що використовуються як джерело тепла в циркуляційних системах опалення. Робоча рідина містить етиленгліколь, або діетиленгліколь, або пропіленгліколь, або їх суміш - 30-55 мас. %, тринатрійфосфат - 0,04-0,10, амоній молібденовокислий - 0,03-0,09 та воду - інше. Технічний результат - створення рідини для електродних котлів, інертної у корозійному відношенні до матеріалів, з яких виготовлені котли, що володіє низькою спінюваністю та оптимальним питомим опором. 3 табл.
Малюнки до патенту Україна 2217461
Винахід являє собою робочу рідину для електродних котлів, що використовуються як джерело тепла в циркуляційних системах опалення, в основному, окремих будівель і споруд.
Як відомо, електродні котли відносяться до електронагрівальних апаратів прямої дії, в яких електрострум, протікаючи по робочій рідині (наприклад, воді) як по провіднику, виділяє тепло за законом Джоуля, нагріваючи її безпосередньо. Тобто. потужність електродного котла безпосередньо залежить від питомого опору залитої в нього робочої рідини. До того ж робоча рідина знаходиться у постійному контакті з матеріалами, з яких виготовлено систему опалення. Звідси зрозумілі високі вимоги до якості робочої рідини як у процесі конструювання котла, так і його експлуатації.
Відомі робочі рідини для електродних котлів, які є зазвичай водопровідною водою, питомий опір якої змінюється від 1000 до 20000 Омсм в залежності від вододжерела та технології обробки природної води [1, А.С. СРСР 468058, кл. F 22 У 1/30, 1972].
Такаробоча рідина мало придатна для систем циркуляційного опалення з електродними котлами, оскільки електропровідність змінюється у дуже широких межах залежно від якості води. А заводи-виробники гарантують нормальну роботу електрокотла у вужчому діапазоні зміни питомого опору робочої рідини, наприклад, при питомому опорі води від 1000 до 5000 Омсм, виміряному при 20 o З, котел зазвичай розраховується на 3000 Омсм. При опорі води менше 1000 Омсм експлуатувати котел не рекомендується, оскільки може утворюватися гримучий газ і статися пробою між електродами [2, І.І. Дацков, С.С. Мазанів. Електричні нагрівальні пристрої - М: Россільгоспвидав, 1973, с. 15]. Збільшення опору води також є небажаним, т.к. потужність котла падає і суттєво збільшується час на його розігрів та вихід на розрахунковий режим, що веде до перевитрати електроенергії на обігрів.
Найбільш близькою до заявляється об'єкту за технічною сутністю і досягається результатом є робоча рідина "ГАЛАН" для електродних котлів, що містить, об.%: Вода питна - 61,88-69,99 Пропіловий спирт - 20-23 Триетиленгліколь - 7-9 Формалін - 3-6 Рідке скло - 0,008-0,015 [3, П. Україна 2097650, кл. А 22 У 1/30, 1996].
Недоліком зазначеної робочої рідини є наявність у її складі формаліну, що є небажаним при опаленні житлових та виробничих приміщень. І те, що її питома опір 5000-15000 Омсм, тобто. нижній питомий опір великий (див. [2]).
Метою винаходу є створення такої робочої рідини для електродних котлів (РЖЕК), яка була б у корозійному відношенні інертна до матеріалів, з яких виготовлені котли та системи опалення; не мала б спінюваності іцим виключалося б погіршення роботи системи опалення через спінювання та утворення парових пробок; мала б оптимальний для циркуляційних систем опалення з електродним котлом питомий опір з нижньою межею не менше 1300 Омсм, як того вимагає ГОСТ [4, ГОСТ Р МЕК 60335-2-35-2000 "Безпека побутових та аналогічних електричних приладів". Розділ: „Додаткові вимоги до проточних водонагрівачів” п.7.1].
Для досягнення зазначених цілей робоча рідина на основі водного розчину гліколю додатково містить тринатрійфосфат і амоній молібденовокислий, як гліколь містить етиленгліколь або діетиленгліколь, або пропіленгліколь, або їх суміш, при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: Етиленгліколь або пропіленгліколь, або їх суміш - 30-55 Тринатрійфосфат - 0,04-0,10 Амоній молібденовокислий - 0,03-0,09 Вода - Решта У запропонованому складі РЖЕК: - Граничні концентрації гліколів ((етиленгліколю (ЕГ), діетиленгліколю (ДГ), пропіленгліколю (ПГ) або їх сумішей)) обрані з метою забезпечення температури замерзання в межі мінус 12 - мінус 41 o С. Зазначені граничні температури замерзання РЖК потрібну за складом робочу рідину та безпечно експлуатувати системи опалення цілий рік, не зливаючи робочу рідину з них.
- Тринатрійфосфат є інгібітором корозії та його граничні концентрації обмежені: нижня гранична концентрація обмежена зростанням корозійної активності робочої рідини по відношенню до матеріалів, з яких виготовлена система опалення (зазвичай це чорні матеріали) при подальшому зменшенні його концентрації, а верхня гранична концентрація – відсутністю суттєвого на зниження корозійної активності робочоїрідини при подальшому збільшенні концентрації в ній. Крім того, тринатрійфосфат очищає внутрішні поверхні опалювальної системи, що підвищує її ефективність.
- Амоній молібденовокислий вводиться як піногасник. Т.к. поряд з корозією складною проблемою при використанні водно-гліколевих розчинів як теплоносій є і спінюваність зазначених розчинів, що особливо посилюється при введенні в ці розчини інгібритів корозії [5. Миколаїв В.В., Спіркін В.Г. Підвищення ефективності роботи обладнання та технологічних процесів переробки сірчистих та попутних газів// Тематичний огляд, Серія Ек., мод. та ремонт обладнання у нафтопереробній та нафтохімічній промисловості, 1006, Вип. 1,2 с. 27]. Граничні концентрації молібденовокислого амонію в робочій рідині обмежені ефективністю піногашення при збереженні необхідного водневого показника рН робочої рідини.
В експериментах при приготуванні зразків запропонованої робочої рідини для електродних котлів використовувалися реагенти з технічної партії: Етиленгліколь за ГОСТ 19710-83 сорт 1; Діетиленгліколь за ГОСТ 10136-77; Пропіленгліколь технічний за ТУ 6-01-4689-387-3-88; Тринатрійфосфат за ГОСТ 201-76; Амоній молібденовокислий за ГОСТ 2874-82; Вода питна за ГОСТ 2874-82.
У разі необхідності, або за бажання, можна додати в приготовлену робочу рідину, або її концентрат, будь-який нейтральний спирто-і водорозчинний барвник, наприклад метиленовий блакитний (помаранчевий) за ТУ 6-09-29-76 до появи необхідного кольору (достатньо 0, 00001 мас.%).
У табл. 1 наведено температуру замерзання робочої рідини для електродних котлів на основі розчинів гліколей.
У табл.2 наведено конкретні приклади складів,підданих випробуванням, запропонованої робочої рідини з граничними та середніми значеннями інгредієнтів. Зразки робочої рідини готувалися змішуванням інгредієнтів або з необхідною кількістю води або як концентрат з подальшим додаванням води до необхідної кількості.
У табл. 3 наведено основні фізико-хімічні показники зразків запропонованої робочої рідини для електродних котлів конкретних складів.
З даних табл. 1 і 3 слід, що запропонована робоча рідина для електродних котлів має необхідні успішної цілорічної експлуатації: лужної реакцією; питомим електроопіром (з нижньою межею не менше 1300 Омсм (див. [4])); та температурою замерзання.
Запропонована робоча рідина має фізичні властивості (типові значення): 1. Товарний вигляд - однорідна, нерозшаровується, без зважених механічних домішок, від безбарвного до світло-коричневого кольору рідина (при додаванні барвника набуває характерного для даного барвника забарвлення).
2. Щільність при 20 o С - 0,97-1,08 г/см 3 .
3. В'язкість при 20 o З - 0,65-0,704 з Р.
4. Водневий показник – 7,0 – 7,31 рН.
5. Питомий опір – не нижче 1300 Омсм.
6. Температура замерзання – -12. -45 o З.
Таким чином, застосування в даному складі робочої рідини для електродних котлів нових компонентів у поєднанні з відомими при зазначених у формулі винаходу співвідношеннях забезпечує більш високі товарні та експлуатаційні властивості робочої рідини в порівнянні з прототипом, і вона може бути широко використана в циркуляційних системах опалення житлових та виробничих приміщень.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Робоча рідина для електродних котлів на основі водного розчину гліколю,відрізняється тим, що вона додатково містить тринатрійфосфат і молібденовокислий амоній, в якості гліколю містить етиленгліколь, або діетиленгліколь, або пропіленгліколь, або їх суміш, при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:
Етиленгліколь, або діетиленгліколь, або пропіленгліколь, або їх суміш 30-55