Тип теплоносителя wtr что это

Виды теплоносителей

Теплоноситель — жидкость, обладающая улучшенными характеристиками по сохранению и переносу тепла по трубопроводу.

Виды незамерзающих теплоносителей

Особенности применения незамерзающих теплоносителей:

Как правило, все котельное оборудование производится для использования воды в качестве теплоносителя. Поэтому, как поведут себя различные сальники, резиновые уплотнители и прочие конструктивно важные детали системы при заливе ее незамерзающим теплоносителем даже производители этого оборудования не могут предположить. Все без исключения незамерзающие теплоносители обладают высокой текучестью и способны протекать сквозь малейшие щели системы. Поэтому при монтаже котельного оборудования нужно соблюдать предельную внимательность.

Максимальный срок службы любого незамерзающего теплоносителя около 5 лет. По истечении срока службы теплоносители утрачивают свои свойства. При этом химические присадки могут вступать в реакцию с котельным оборудованием, нарушая работу всей системы. Незамерзающий теплоноситель способен уберечь от размораживания только те части котельного оборудования, в, которые он залит. Все прочее оборудование: фильтры, насосы, бойлеры, автоматика водоснабжения и прочее при сильном промерзании дома придется менять. Этиленгликолевые теплоносители обладают высоким гидродинамическим сопротивлением, поэтому котельное оборудование потребует установки более мощного циркуляционного насоса. Такие теплоносители, первое, обладают низкой теплоемкостью (на 10-15% меньше, чем у воды), поэтому для улучшения теплообмена потребуется установка более мощных радиаторов. И второе, их нельзя перегревать, так как из-за перегрева меняется химический состав присадок, образуется осадок и происходит закупорка системы. Для электрических котлов ионного типа необходимо использовать специальные незамерзающие теплоносители.

Незамерзающие теплоносители на основе пропиленгликоля имеют похожие эксплуатационные характеристики, но они более безопасны для человека. Поэтому их использование предпочтительнее. Теплоносители на основе глицерина также безопасны для здоровья и, кроме того, инертны к оцинкованным деталям системы.

Применение незамерзающих теплоносителей

Незамерзающие теплоносители на основе пропиленгликоля и глицерина применяют в помещениях, зданиях с повышенными требованиями к безопасности здоровья : пищевая промышленность, на предприятиях фармацевтической промышленности, в торговых и детских центрах и т. д.
Антифризы на основе этиленгликоля применяют повсеместно: на дачах и загородных домах для сохранения трубопроводов, котлов и радиаторов от размораживания.
При покупке незамерзающих теплоносителей остерегайтесь подделок! Приобретая незамерзающий теплоноситель прежде, чем заливать его в систему, проверьте специальным оттарированным ареометром реальную температуру его замерзания.

Источник

Обзор теплоносителей для отопительных систем

Для того чтобы отопительная система работала безукоризненно и максимально эффективно, для нее должно быть использовано только качественное оборудование. Но при этом не стоит забывать о веществе, которое будет заниматься в системе теплообменом между различными ее элементами, поскольку все системы работают по единому принципу: есть источник тепла, есть несколько радиаторов и есть вещество, которые передает к ним тепло из источников. Следовательно, теплоноситель для систем отопления также играет немаловажную роль.

О технических характеристиков основных видов радиаторов читайте тут

Но для начала давайте разберемся с тем, какие вообще бывают теплоносители.

Виды теплоносителей

Существуют некоторые требования, выдвигаемые к любому теплоносителю вне зависимости от его типа. Вот они:

Следуя из этого, можно выбелить следующие категории теплоносителей для отопления:

К жидким относится вода и антифриз, о которых мы поговорим далее. Газообразные же – это в большинстве случаев обычный воздух или пар. Собственно, разогретый воздух – это и есть первый теплоноситель. Сейчас они используются крайне редко, так что рассматривать их детально мы не будем.

Вода – это самый простой и вместе с тем самый недорогостоящий способ передать тепло от источника до радиаторов. Если сравнивать воду с другими веществами в процентном соотношении, то на нее приходится порядка 70 процентов. Собственно, и неудивительно, поскольку вода не токсична, хотя недостатки у нее все же имеются. Прежде всего, это высокая коррозийная активность во время соприкосновения с металлами, а также то, что на поверхности теплообменника со временем образуется накипь.

Но и преимущества, которыми обладает такой теплоноситель для систем отопления, тоже существенны: дешевизна и относительная простота в обращении. Более того, сегодня продается масса ингибиторов, которые в несколько раз уменьшают губительное воздействие воды на элементы отопительной системы. Она с использованием ингибиторов становится инертной, что положительно сказывается на сроке службы оборудования.

Теперь о стоимости. Использование воды практически ничего не стоит, разве что дополнительно вы купите ингибитор, но это уже, повторимся, дополнительно. Но если в зимнее время отопление не будет использоваться регулярно, то желательно отказаться от воды вовсе и прибегнуть к антифризам.

Антифриз

Итак, если вы остановили свой выбор на антифризе, то вам следует знать, что он не должен быть легко возгораемым, а также в нем не должны содержаться ядовитые или токсичные вещества.

Важно! Не используйте в качестве теплоносителя для отопления тосол, этиловый спирт или же масло для трансформаторов! Ознакомившись с техникой безопасности, вы сами выясните, что для отопления должны быть использованы лишь те вещества, которые специально для этого создавались.

Желательно применять специальный сертифицированный антифриз, к примеру, очень популярен сегодня dixis 65. Зачастую все теплоносители этого вида производятся на основе двух веществ:

Этиленгликоль

Стоит знать, что этиленгликоль очень опасен, так что использовать его следует с максимальной осторожностью. Так, если стенки системы будут повреждены, то последствия могут быть самыми печальными. Так что применение его в двухконтурных котлах нежелательно. Помимо того, этиленгликоль строго запрещено использовать в случаях с открытыми расширительными баками, поскольку если он попадет в человеческий организм (в особенности, вещество с третьим классом опасности), то это негативно скажется на здоровье. Хотя узнать его по запаху невозможно ввиду его отсутствия, есть лишь легкий сладковатый привкус. Так что все это очень опасно и требует осторожности.

На сегодня почти все антифризы мира делают на основе этиленгликоля. Его стоимость – примерно 80 рублей за килограмм.

Пропиленгликоль

Но более безопасным в плане токсичности является пропиленгликоль, то есть, он вовсе нетоксичен, так что его разрешается использовать во всех странах. Более того, его даже нередко можно встретить в пище (ищите его под кодом Е 1520). Итак, к преимуществам вещества мы относим полную безопасность в плане экологическом, а также превосходные физические характеристики (такие, как очень низкая температура кристаллизации – минус 40 градусов). Но все преимущества блекнут перед главным недостатком – очень высокой стоимостью (от 150 рублей за килограмм). Именно поэтому пропиленгликоль встречается так редко.

Смеси воды с этиловым спиртом

Очень часто с этой целью используются смеси этилового спирта с водой, в которых процент спирта колеблется между 40 и 55 %. Смеси кристаллизуются при минус тридцати градусах. Но есть одно НО: такие смеси рекомендуется использовать исключительно в закрытых отопительных системах, оснащенных принудительной циркуляцией теплоносителя. Дело в том, что если этого не будет, то спирт будет очень быстро испаряться. Да и кипит этиловый спирт при 90 градусах, что не очень подходит для стандартных систем. Это особенно важно в системах с автоматикой, которая исчисляет температуру воздуха в здании, а не температуру теплоносителя.

Цена такой смеси – от 65 рублей за литр.

В целом, выбрать теплоноситель для систем отопления выбрать просто, главное – учесть все необходимые факторы.

Теплоноситель для гелиосистем

Это обосновано тем, что в последние годы особое распространение приобрели системы солнечного отопления. Теплоносители для отопительных систем в таком случае характеризуются повышенной термоустойчивостью. Они должны справляться с самыми критичными перегревами, достигающими порой двухсот градусов по Цельсию.

Если же говорить более конкретно о теплоносителе для таких систем, то самый оптимальный вариант – все тот же пропиленгликоль. Но само по себе данное вещество не способно выдерживать критические температуры, по этой причине в него необходимо добавлять особые смеси, содержащие соль, силикон или масло. А чего вы хотели? Гелиосистемы – крайне высокотемпературные системы, температура в которых порой достигает и 300 градусов!

Выбор теплоносителя для отопления

Определиться с тем, какой теплоноситель будет использоваться в будущем, необходимо еще на стадии проектирования отопительной системы. Ведь именно от того, чем заполнены трубы – водой или антифризом – будет зависеть выбор котла отопления, особенности других элементов, производительность насоса и прочее.

Важно! Если есть вероятность того, что система разморозится (к примеру, при непредвиденной остановке отопительного котла), то лучше, конечно же, выбрать именно воду.

Стоит отметить, что антифриз, если сравнивать его с водой, хуже поглощает и отдает тепло. Следовательно, если планируется его использование, то нужно позаботиться о высокой мощности радиаторов. Зато вязкость у антифриза выше, по причине чего его труднее перегонять по трубам. Что нужно сделать? Позаботиться о хороших и мощных циркуляционных насосах. Помимо этого, существует целый ряд других факторов:

Собственно, вот мы с вами и рассмотрели, какие бывают теплоносители, а также как правильно выбрать тот или иной их тип.

Источник

Особенности применения водногликолевых теплоносителей в автономных системах теплоснабжения

П. А. Хаванов, доктор техн. наук, профессор, заведующий кафедрой теплотехники и котельных установок Московского государственного строительного университета (МГСУ), ведущий специалист компании «Селект»;

К. П. Барынин, технический директор компании «Селект»

Расположение России в северной климатической зоне и стремление потребителя защитить автономные инженерные сиcтемы здания от размораживания при аварийных отключениях электроэнергии или при периодической работе инженерных сиcтем часто являются причиной замены воды, используемой в качестве теплоносителя, на «незамерзающий» теплоноситель. Однако это позволяет только частично решить проблему защиты инженерных коммуникаций здания, т. к. не обеспечивает защиту систем холодного и горячего водоснабжения, а также оборудования систем канализации.

Не ставя в данной публикации рекламных целей и не проводя конкурентных сопоставлений «незамерзающих» теплоносителей различных производителей, необходимо дать объективную оценку особенностей их применения в различных инженерных системах, информировать и подготовить потребителя к тем проблемам, которые возникают при их эксплуатации.

В качестве «незамерзающего» теплоносителя наиболее часто используется довольно широкий спектр водных смесей на основе моноэтиленгликоля с комплексными присадками, обеспечивающими стабильность свойств, низкую коррозионную активность, антивспенивающиеся, антиокислительные свойства и безнакипный режим работы системы. Вместе с тем гидравлические и тепловые расчеты инженерных систем здания выполняются для воды, а достаточно высокие концентрации моноэтиленгликоля в теплоносителе существенно изменяют его наиболее важные физические свойства:

— коэффициент объемного расширения и др.

Нарушение гидравлического режима работы системы отопления потребитель начинает обнаруживать как по косвенным признакам – интенсивно забиваются сетчатые фильтры системы отопления, зарастает шламовыми отложениями крыльчатка циркуляционных насосов, так и по снижению теплоотдачи отдельных отопительных приборов из-за гидравлической разрегулировки и попадания воздуха в систему, по сбоям в работе теплогенератора, сопровождающимся падением его тепловой мощности или даже разрушением поверхностей нагрева вследствие образования внутренних отложений. Для правильной оценки влияния специфических свойств водногликолевых теплоносителей (ВГТ) на работу инженерных систем здания необходимо проанализировать и систематизировать гидравлические процессы и теплообмен в них по самым важным параметрам работы – температурному уровню и удельным тепловым потокам. Так, для первой группы оборудования – теплоутилизаторов и воздухоохладителей систем вентиляции и кондиционирования воздуха, гелиоприемников, отопительных приборов и элементов теплых полов, теплообменников закрытых систем горячего водоснабжения – режимы работы ВГТ характеризуются относительно низкими температурами и теплообменными процессами, по своей интенсивности близкими к свободной конвекции. Процессы же нагрева теплоносителя во второй группе оборудования – электронагревателях, котлах и теплогенераторах (особенно проточного типа) – сопровождаются значительными градиентами температур и мощными удельными тепловыми потоками.

D Р – потери давления, Па

t – температура, °C

w – скорость движения теплоносителя, м/с

r – плотность теплоносителя, кг/м 3

l – коэффициент теплопроводности, Вт/м•°C

c – изобарная массовая теплоемкость, КДж/кг•°C

n – кинематический коэффициент вязкости, м 2 /с

d_э – эквивалентный диаметр, м

a – коэффициент конвективной теплоотдачи, Вт/м 2 •°C

F – поверхность теплообмена, м 2

Q – тепловой поток, Вт

в – вода

т – водногликолевый теплоноситель

вн – внутренний

н – наружный

ст – при температуре стенки

Попытки анализа влияния на теплогидравлический режим работы системы отопления свойств водногликолевого теплоносителя проводились многими авторами, и, в частности, в работе [1] наиболее полно проведено сравнение расходов теплоносителя, потерь давления и особенностей выбора объема расширительного сосуда в системе отопления на примере ВГТ Dixis-30 и Dixis-65. Вместе с тем в указанной работе сделаны не вполне корректные количественные выводы о росте гидравлического сопротивления только по величине потерь давления на трение в гидравлически гладких трубах, без учета местных сопротивлений и для условий постоянной температуры сопоставления свойств воды и ВГТ, равной 80 °C. Столь высокий температурный уровень практически имеет место в подающих магистралях радиаторных систем отопления в периоды с низкими отрицательными температурами наружного воздуха, близкими к расчетным температурам отопления. Поэтому при сопоставлении не следовало ограничиваться одним значением температуры, далеко не самым характерным в режимах эксплуатации, а рассмотреть и «крайние» режимы, например, режим запуска после останова, с температурой теплоносителя t=20 °C. В этом случае рост потерь давления в системе отопления при сопоставлении с налогичной величиной при использовании воды с температурой 80 °C составит уже не 1,54 (при расчете по методике изложенной в [1]), а значение:

т. е. гидравлические потери в системе возрастут почти в два раза.

Однако для относительно «вялых» гидравлических режимов и условий теплообмена в оборудовании первой группы и, в частности, в отопительных приборах наибольшее термическое сопротивление имеет место на внешней поверхности. Так, внешний коэффициент теплоотдачи при естественной конвекции в воздухе a _н не превышает 20 Вт/м 2 •°C, а внутренний коэффициент теплоотдачи со стороны теплоносителя a _вн

400–600 Вт/м 2 •°C. Поэтому даже существенное ухудшение условий теплообмена на внутренней поверхности не окажет решающего влияния на процесс теплопередачи (не более чем на 2–3 %).

Рис. 1.

Внешний вид комбинированного (двухконтурного) теплообменника проточного газового котла

Зона перегрева. Начало процесса образования внутренних отложений продуктов деструкции моноэтиленгликоля

а аналогичная величина в расчете на гладкую поверхность охлаждаемой трубки теплообменника составляет:

Столь значительные тепловые потоки для трубок теплообменника приводят к существенным перепадам температур по толщине стенки и между стенкой и потоком теплоносителя, в значительной степени зависящим от условий охлаждения. Чем эффективнее охлаждение, т. е. чем больше значение коэффициента теплоотдачи от стенки к теплоносителю, тем ниже температура металла стенки при идентичной тепловой нагрузке. Поэтому при осуществлении перевода теплогенератора на ВГТ необходимо, прежде всего, предварительно оценить изменение условий теплообмена на внутренней стороне тепловоспринимающей поверхности котла. Для сравнительной оценки используется уравнение подобия [2] для турбулентного течения (R_e > 10 000) жидкости в гладких трубах:

в котором за определяющий размер принят эквивалентный диаметр (d_э), за определяющую температуру – средняя температура жидкости.

Nu = a d_э / l – число Нуссельта;

Re = w d_э /v – критерий Рейнольдса;

Pr = v c r / l – критерий Прандтля.

Для идентичных условий течения теплоносителей (одинаковый объемный расход, а следовательно, и скорость движения теплоносителя) в аналогичных поверхностях нагрева котлов, после записи входящих величин в явных переменных, можно получить относительные значения искомых величин:

Соотношение коэффициентов конвективной теплоотдачи для ВГТ ( a _T) и воды ( a _в) при принятых значениях составляет:

(1,029/0,972) 0,43 • (3,680/4,195) 0,43 = 0,488.

Таким образом, использование ВГТ (-30) вместо воды при идентичных условиях приводит к снижению коэффициента конвективной теплоотдачи более чем в два раза, что обуславливает рост температуры металла стенки и теплоносителя в пограничном, пристенном слое потока ВГТ. Используя то же уравнение подобия можно определить необходимое увеличение скорости движения ВГТ (-30) для достижения идентичных с водой условий конвективного теплообмена:

Полученное значение показывает, что для достижения одинаковых условий теплоотдачи на поверхности, скорость потока ВГТ (-30) должна почти в 2,5 раза превосходить скорость движения воды. Столь существенный рост скорости движения теплоносителя вызывает увеличение гидравлического сопротивления системы (участка):

D Р

f ( w 2 )

С учетом выводов, сформулированных в работе [1], полученное значение роста гидравлического сопротивления по отношению к гидравлическому сопротивлению системы при использовании воды должно быть увеличено для более вязкого ВГТ (-30) еще в

2,5 раза, что потребует питательный насос с напором, в

8,7 раза превышающим напор, развиваемый аналогичным насосом при использовании воды. Ухудшение теплообмена на поверхностях нагрева котлов приводит к перегреву стенки и росту температуры ВГТ в примыкающих к поверхности теплообмена слоях теплоносителя, что, несмотря на использование присадок в ВГТ, при температуре около 150 °C приводит к деструкции моноэтиленгликоля, сопровождающейся образованием отложений на поверхности нагрева и последующим частичным переносом их в объем теплоносителя. Начало процесса отложения продуктов деструкции моноэтиленгликоля вызывает еще больший перегрев стенки котла, сопровождающийся дальнейшей интенсификацией негативных процессов.

Рис. 2.

Поперечный разрез комбинированного теплообменника в зоне внутренних отложений

Полученные результаты показывают, что для теплогенераторов с высоконапряженными топками невозможна простая замена воды на ВГТ. Это, в первую очередь, относится к проточным конструкциям котлов (одно- и двухконтурные термоблоки), с наиболее форсированными тепловыми режимами в теплообменниках с высокой степенью оребрения. В то же время необходимо учитывать и режимные особенности работы котлов. Так, для проточных (малоинерционных) котлов, включая настенные, характерно позиционное регулирование «включено/выключено» с максимальными нагрузками, сопровождающими режимы пуска/останова циркуляции теплоносителя, при которых имеют место кратковременные перегревы стенок теплообменника. Это еще более остро ставит задачу исключения перегрева теплоносителя, поэтому в проточных котлах (в том числе одно- и двухконтурных термоблоках) практически однозначно необходимо исключить использование ВГТ.

Отложение продуктов термической деструкции моноэтиленгликоля в отопительном контуре комбинированного теплообменника Накипь в контуре горячего водоснабжения комбинированного теплообменника, вызванная перегревом внутренних трубок в зоне отложений В топку теплогенератора

Рис. 3.

Продольный разрез комбинированного теплообменника в зоне отложений (смешанные отложения накипи и продуктов деструкции моноэтиленгликоля), отопительный контур

Особое внимание к условиям работы теплогенератора на ВГТ нужно уделять при эксплуатации чугунных котлов, очень чувствительных к перегреву металла и воздействиям термической деформации на секционную конструкцию. Для них наиболее «жесткими» оказываются режимы запуска системы из относительно холодного состояния при низких температурах теплоносителя, сопровождающиеся повышенной вязкостью ВГТ. Так, используя приведенные в таблице данные по теплофизическим свойствам теплоносителя ВГТ (-30) и воды при температуре 20 °C, можно провести оценку снижения коэффициента теплоотдачи в ВГТ (-30). Сравнение показывает, что если даже допустить турбулентное течение теплоносителя, коэффициент теплоотдачи на поверхности нагрева котла будет более чем в два раза ниже (как и для 80 °C) из-за пропорционального роста вязкости воды и ВГТ (-30). Однако более чем 3,5-кратный рост вязкости ВГТ (-30) при 20 °C существенно снижает подачу циркуляционного насоса, что не позволяет до прогрева системы обеспечить требуемый для надежного охлаждения поверхностей нагрева котла расход теплоносителя. Поэтому запуск чугунных котлов при использовании ВГТ необходимо производить на минимальной мощности топочного устройства с постепенным выходом на режим. Процессы образования отложений продуктов термической деструкции моноэтиленгликоля на поверхностях нагрева емкостных котлов связаны с низкими рабочими скоростями движения в них теплоносителя (обусловленными большим живым сечением котла, что характерно как для стальных жаротрубных, так и для чугунных секционных котлов) – порядка 0,01–0,05 м/с, сопоставимыми с естественной конвекцией в стесненных условиях. В этом случае локальный перегрев возможен на участках с максимальными тепловыми потоками, т. е. в топке котла в зонах максимальных температур факела и повышенной турбулентности газового потока продуктов сгорания высокой температуры. Образование локальных отложений продуктов деструкции моноэтиленгликоля приводит не только к перегреву стенки котла, но и к смыванию потоком теплоносителя части отложений и переносу их в фильтры и грязевики систем теплоснабжения, зарастанию теплообменников, налипанию на крыльчатку циркуляционного насоса, приводящему к дальнейшему ухудшению циркуляции теплоносителя. Поэтому в ряде случаев весьма ограничена возможность применения теплоносителей на основе моноэтиленгликоля, а в случае их использования необходима регулярная замена теплоносителя (не реже одного раза в два года) в связи со «старением» и уменьшением активности пакета присадок.

Еще более осторожно необходимо подходить к применению незамерзающих жидкостей на основе пропиленгликоля – они экологически более безопасны, но имеют еще большую вязкость при меньшей теплопроводности по отношению к теплоносителям, содержащим моноэтиленгликоль.

Литература

1. С. Е. Беликов, С. А. Зубов, Н. Н. Турбанов. Некоторые вопросы применения незамерзающих теплоносителей // Аква-Терм. 2001. Май.

2. В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел. Теплопередача. М.: Энергия, 1975.

Источник

• ← Сайдинг j профиль для чего
• Тушение воспламеняющегося изделия →

Смешанные отложения накипи и продуктов деструкции моноэтиленгликоля