info@alhgr.ru
Водный раствор этиленгликоля – это теплоноситель?
Этиленгликоль — это органическое соединение, бесцветная жидкость без запаха со сладковатым вкусом. Токсичен. Известен также как этан-1,2-диол или 1,2-этандиол.
Температура кипения концентрированного этиленгликоля (98%): +197,85°C
Температура кристаллизации концентрированного раствора этиленгликоля (98%): -12,6°C
Разбавление концентрированного этиленгликоля водой меняет его физические свойства: температура замерзания раствора увеличивается, а вязкость уменьшается. Эта особенность позволяет водные растворы этиленгликоля использовать в качестве теплоносителя.
Рассмотрим две сравнительные таблицы с физическими свойствами этиленгликоля и его водных растворов разной концентрации.
Теплофизические характеристики этиленгликоля
|
|
Плотность, кг/м³ |
Удельная теплоемкость, кДж/(кг·К) |
Кинематическая вязкость, м²/с·10⁶ |
Теплопроводность, Вт/(м·К) |
|
0°C |
1130,1 |
2,294 |
67,62 |
0,242 |
|
20°C |
1116,1 |
2,382 |
19,17 |
0,249 |
|
100°C |
1057,9 |
2,742 |
2,03 |
0,263 |
Плотность – важная характеристика теплоносителя. Она зависит от температуры: при её понижении, плотность жидкости увеличивается. Чем выше плотность теплоносителя, тем ниже температура его кристаллизации.
Удельная теплоемкость показывает какое количество тепла необходимо затратить на нагревание 1 кг вещества на 1 градус. Чем больше удельная теплоемкость теплоносителя, тем больше тепла нужно будет затратить на его нагрев, но и тем больше тепла теплоноситель отдаст при охлаждении.
Кинематическая вязкость. Этот параметр показывает текучесть теплоносителя при разных температурах. Чем она выше, тем больше нагрузка на насосное оборудование системы.
Теплопроводность – это способность вещества передавать тепло. Она характеризует скорость, с которой тепло распространяется внутри вещества.
Теперь перейдем к водным растворам этиленгликоля и посмотрим, как меняются указанные выше параметры в зависимости от концентрации раствора.
Значения плотности водных растворов этиленгликоля
|
|
Концентрация |
||
|
Температура |
30% |
40% |
60% |
|
10°C |
998,3 кг/м³ |
998,5 кг/м³ |
998,8 кг/м³ |
|
37°C |
992,3 кг/м³ |
992,5 кг/м³ |
992,8 кг/м³ |
|
93°C |
962,9 кг/м³ |
963,2 кг/м³ |
963,2 кг/м³ |
Значения теплоемкости водных растворов этиленгликоля
|
|
Концентрация |
||
|
Температура |
30% |
40% |
60% |
|
10°C |
3785 Дж/(кг*°C) |
3621 Дж/(кг*°C) |
3249 Дж/(кг*°C) |
|
38°C |
3845 Дж/(кг*°C) |
3694 Дж/(кг*°C) |
3346 Дж/(кг*°C) |
|
93°C |
3965 Дж/(кг*°C) |
3839 Дж/(кг*°C) |
3540 Дж/(кг*°C) |
Значения теплопроводности водных растворов этиленгликоля
|
|
Концентрация |
||
|
Температура |
30% |
40% |
60% |
|
10°C |
0,475 Вт/(м*°C) |
0,445 Вт/(м*°C) |
0,389 Вт/(м*°C) |
|
38°C |
0,492 Вт/(м*°C) |
0,453 Вт/(м*°C) |
0,384 Вт/(м*°C) |
|
93°C |
0,506 Вт/(м*°C) |
0,456 Вт/(м*°C) |
0,367 Вт/(м*°C) |
С увеличением концентрации этиленгликоля в растворе его теплопроводность снижается.
Температура кипения водных растворов этиленгликоля
|
Раствор |
Температура кипения |
|
вода (без этиленгликоля) |
100°C |
|
10 % раствор этиленгликоля |
101°C |
|
30% раствор этиленгликоля |
104,4°C |
|
50% раствор этиленгликоля |
107,2°C |
|
60% раствор этиленгликоля |
110°C |
|
95% раствор этиленгликоля |
158,3°C |
Температура кристаллизации водных растворов этиленгликоля
|
Раствор |
Температура кристаллизации |
|
вода (без этиленгликоля) |
0°C |
|
10 % раствор этиленгликоля |
-3,2°C |
|
30% раствор этиленгликоля |
-14,1°C |
|
50% раствор этиленгликоля |
-33,8°C |
|
60% раствор этиленгликоля |
-48,5°C |
Как видим, при концентрации от 10 до 20% температура кристаллизации водного раствора этиленгликоля понижается плавно и незначительно. А при дальнейшем увеличении концентрации раствора от 30 до 60% температура кристаллизации резко и заметно снижается до -48,5°C. Именно это свойство и особенность растворов этиленгликоля дает возможность использовать их как теплоноситель.
Источники:
-
“Справочник веществ”, 2011, Титова Г.И., Кипер Р.А.
-
"Таблицы физических свойств химических веществ." Химия Online.
-
Инженерный справочник DVPA