Рассолы для чиллеров

ХОЛОДОНОСИТЕЛИ (в обиходе, не правильно называют “хладоносители”, - не путать с Хладагентами!) –вещества переносящие энергию холода вырабатываемую Чиллером к охлаждаемому продукту (объекту).

В холодильной технике промежуточные холодоносители применяют на установках, где непосредственное охлаждение хладагентами по каким-либо причинам нежелательно.

Холодоносителем может быть вода, водные растворы некоторых солей и органические вещества, водные растворы спирта, этиленгликоля и др. Кроме того, роль холодоносителей выполняют и некоторые холодильные агенты (фреон -30, фреон-11). Растворы на гликолевой основе.

Вода, удовлетворяющая санитарным требованиям, применяется в качестве холодоносителя при кондиционировании воздуха, в охладителях молока, пива и др. Вследствие относительно высокой температуры замерзания воды ее не охлаждают ниже + 2° С.

Рассолы — водные растворы солей (хлористого натрия NaCl, хлористого магния MgCl2 и хлористого кальция СаСl2) — в зависимости от концентрации могут оставаться в жидком состоянии при температурах, значительно ниже 0° С.

Существует ошибочное мнение, что бесконечное увеличение концентрации соли способствует более низкой температуре замерзания раствора. Так на пример в нижеприведенной диаграме видно, что если повышать плотность раствора хлористого кальция выше 30%, то температура замерзания наоборот увеличится.

С увеличением концентрации температура замерзания раствора понижается до состояния к р и о г и д р а т н о й точки, в котором находятся в равновесии все фазы, и раствор замерзает в виде однородной массы. Дальнейшее увеличение концентрации приводит к повышению температуры замерзания и выделению соли в пересыщенном растворе. С увеличением содержания соли в растворе увеличиваются удельный вес и вязкость, причем теплоемкость и теплопроводность снижаются.

Общий недостаток рассолов—коррозия труб и других частей оборудования с образованием осадков, ухудшающих теплопередачу. От этого недостатка в значительной степени свободны рассолы из металлических солей и органических веществ, выпускаемые под различными названиями.

Растворы хлористого натрия применяют для температур до —16° С, а для температур до —45° С растворы хлористого кальция (фиг. 6, табл. 30—32). Удельный вес соли NaCl составляет 1,0—1.17 кг/л, а соли СаСl2 — 1,0—1,29 кг/л.

Исходя из вышесказанного, службам предприятий где используют рассол в качестве холодоносителя, надо сделать вывод – чрезмерное увлечение концентрацией соли приведет к отрицательному эфекту. Для хлористого натрия самая низкая температура замерзания –21,2 °С при концентрации 23,1 кг соли на 100 кг раствора; для хлористого кальция –55°С при концентрации 29,9 кг соли на 100 кг раствора.

Однако при недостаточной концентрации рассол может замерзнуть в трубах испарителя и вызвать аварию. Для предотвращения замерзания рассола в испарителе температура его замерзания должна быть на 8 — 10°С ниже температуры кипения хладагента. Это условие определяет границы использования различных рассолов, а именно: рассол хлористого натрия можно применять при температурах кипения хладагента выше –15 °С, а для более низких температур надо использовать рассол хлористого кальция.

Для уменьшения поверхности соприкосновения растворов с воздухом применяют закрытую систему рассольного охлаждения, а для ослабления коррозии в них добавляют пассиваторы — вещества, замедляющие процесс коррозии металлов. В качестве пассиваторов применяют хромат натрия (Na2CrO4) с едким натром (NaOH).

Для ослабления коррозии в 1 м3 рассола хлористого кальция следует растворить 1,6 кг хромата натрия. Кроме того, на каждые 10 кг хромата натрия надо добавить 2,7 кг едкого натра, если раствор имеет нейтральную реакцию (pH 7).

В 1 м3 рассола хлористого натрия требуется растворить 3,2 кг хромата натрия с таким же добавлением едкого натра, как и для рассола хлористого кальция.

При добавлении пассиваторов нужно добиваться слабощелочной реакции рассола (pH 8,5). Это определяют с помощью фенолфталеина, который при смешивании с рассолом должен давать слабо-розовую окраску.

В целях избежания коррозии нержавеющих сталей, используемых во вторичных теплообменниках двухконтурных систем охлаждения, самым эффективным средством в последние годы является замена рассола на Пропилен гликолевые охлаждающие жидкости.

Коррозионная активность пропиленгликоля ниже, чем у большинства известных водных растворов солей и спиртов, что позволяет предъявлять невысокие требования к сортности стали для оборудования и снизить стоимость используемого оборудования и трубопроводов во вторичном контуре холодильного оборудования. Относительно невысокий уровень теплофизических свойств пропиленгликолевого хладоносителя компенсируется их высокой стабильностью, обеспечиваемой способностью пропиленгликоля растворять накипь и продукты коррозии на стенках оборудования и трубопроводов.

Пропиленгликоль в виде водного раствора используется в различных отраслях промышленности в качестве хладоносителя (теплоносителя) холодильного (теплообменного) оборудования при охлаждении различных пищевых продуктов до температур в интервале от +12°С до -50°С, а также при погружном (экстренном) замораживании ягод, птицы, и др. продуктов. Несмотря на высокую стоимость, хладоносители на основе пропиленгликоля оказались конкурентоспособными на мировом и российском рынках хладоносителей для интервала рабочих температур от +2°С до -18°С.

Пропиленгликоль разрешен к применению во всех странах для использования в качестве пищевой добавки (Е 1520). Благодаря низкой токсичности пропиленгликоля попадание небольшого (до 0,25%) количества хладоносителя на его основе в результате случайных протечек в пищевой продукт не вызывает порчи последнего.

Содержание пропиленгликоля в % по объему . . 30 40 50 б0
Начало замерзания в °С ……………………………………—12,8 —20,8 —32,2 —52,0