Химия и химические технологии

Фундаментальные проблемы создания новых материалов и технологий

Белецкий Э.В., Дроботенко Е.А.

Торгово-экономический институт КНТЭУ

г. Харьков, Украина

Использование кремнийорганических теплоносителей в теплообменном оборудовании

Вещества, получающие теплоту от источника и отдающие его через стенку теплообменника нагреваемой среде, называются промежуточными теплоносителями. Вещества, используемые в качестве промежуточных теплоносителей, должны отвечать следующим требованиям: обеспечить достаточно высокую интенсивность теплообмена при небольших массовых и объемных его расходах, обладать малой вязкостью, но высокими плотностью, теплоемкостью и теплотой парообразования, быть негорючими, нетоксичными, термически стойкими, не оказывать разрушающего воздействия на материал теплообменника и вместе с тем быть достаточно доступными и дешевыми.

В настоящее время в пищевых производствах широкое применение в качестве промежуточных теплоносителей получил водяной пар. К его основным достоинствам относятся высокий коэффициент теплоотдачи, постоянство температуры конденсации (при данном давлении), пожаробезопасность и др.

Несмотря на имеющиеся преимущества данных теплоносителей у потребителя возникают проблемы с их использованием связанные в основном с взаимодействием с металлическими поверхностями тепловых аппаратов. К числу таких проблем относятся коррозия металла под воздействием теплоносителя, образование накипи на стенках оборудования, а также наличие высоких избыточных давлений, что обуславливает необходимость утолщения стенок трубопроводов и греющих полостей аппаратов, что вызывает удорожание их конструкции.

Если на эти проблемы своевременно не обращать внимания, то они приводят к сокращению сроков службы теплового оборудования, значительное увеличение затрат на проведение профилактических и ремонтных работ.

В последнее время во многих отраслях народного хозяйства наблюдается тенденция к замене традиционных теплоносителей на более эффективные, надежные в эксплуатации.

К таким теплоносителям можно отнести кремнийорганические жидкости, в частности поли- и олигоорганосилоксаны серийный выпуск которых освоен химической промышленностью Украины.

Кремнийорганические жидкости отличаются низкой температурой застывания (от -60 до -140ºС), высокой теплопроводностью, стойкостью к окислению, хорошими диэлектрическими свойствами, малой вязкостью, взрывобезопасностью, не обладают запахом и коррозионной активностью, являются экологически безопасными. Необходимо также отметить положительные технико-экономические показатели – это относительно небольшая стоимость длительный срок использования (несколько десятилетий).

Использование кремнийорганических жидкостей в качестве промежуточного теплоносителя дает возможность получить современную энергоэкономическую систему тепловых аппаратов с промежуточным теплоносителем, проводить тепловую обработку пищевых продуктов в широком диапазоне температур, обеспечить надежность и безопасность работы тепловых аппаратов, повысить качество готовой продукции, снизить энергоемкость тепловых аппаратов и улучшить условия труда на предприятиях питания.

Исходя из этого, в настоящее время в Харьковском торгово-экономическом институте КНТЭУ проводятся исследования по изучению всего комплекса физико-химических свойств, кремнийорганических жидкостей, проводятся эксперименты, имитирующие различные условия их эксплуатации в теплообменном оборудовании.