几十年来,热流体,也称为传热流体(开支)或热油,已经广泛应用于液相循环系统控制过程的温度。由于他们的低维护和提供一致的、高效的加热没有生成高操作压力,这些系统者优先。
图片来源:伤风/ Oaklism
热的液体将不可避免地降低随着时间不断地暴露在高温时,和热流体的能力有效地传输热量会减少。一般来说,这种类型的退化的副作用之间缓慢出现,可以几个月和几年前它们对系统性能的影响变得明显。
由于低的建立和忘记这些操作单元的本质,降解产物的累积可以完全忽略掉到发生重大故障。这样的失败并不是无关紧要的——从流体泄漏和管路堵塞至少包括火灾、人身伤害和完整的系统在一个极端的关闭。
提出了明确的挑战中损害控制的基本价值观和可预测性维护操作。
工厂的利益相关者需要优先获得更大的前期了解热流体操作和流体退化的影响来克服这些挑战。本文将研究什么质量使热流体的独一无二的能力服务它的目的与其他工业油在设备使用。
图1所示。碳氢化合物的分子结构热液体。图片来源:Paratherm
图2。热流体污泥。图片来源:Paratherm
图3。严重的固体碳的累积。图片来源:Paratherm
看看流体发生降解,降解产生的,这些产品在哪里最有可能生成系统中,如何识别,发生热击穿和对跟踪液性能的影响。
流体退化的深入了解有助于创建一个高效的信心,可预测传热操作可以发生在不减少低维护这些系统的优点是设计来提供。
本文将探索热液降解的关键方面有这个目标。
仔细看看降解动力学
热流体退化的定义流体的不可逆转的分解是由于热应力和长时间接触氧气在提高温度。
固有的分子结构流体被暴露于热能随着时间改变。这最终导致重大改变其物理和生化的特性。关键中断流体性能、使用寿命和设备功能的结果由于这些反应降解产物的积累。app亚博体育
两个主要热裂解液降解模式(过热)和氧化。两种模式发生在反应机制和受历史悠久的热力学原理,反应速率和热物理的属性相关性。
热流体化学
大多数工业传热产品创建使用碳氢化合物化学反应。它有助于理解的化学液体从这个角度来看,降解反应发生在分子尺度。
视觉表征的两个常见的分子结构自然有机烃类(矿物油)和有机合成烃(基于合成/芳香族)热液提供如图1所示。的特定分子安排各种碳氢化合物液体类型将决定性能,反应动力学和降解产物。
石油产品蒸馏、矿物油的热流体(天然有机碳氢化合物)是由精炼比烷烃(石蜡)和环烷(环烷烃)和目标范围的链长度和安排。图1展示了烷烃的C20.H42只是烃链的一个例子可能会发现在矿物油流体的体积分布。
产品的化学合成,合成芳烃环结构特征和一定程度的双重结合。每个流体类型的化学成分直接关联到每个流体行为如何在热操作,如何降低和执行。
真正合法的热流体是专门设计来优化传热效率,质量,和热稳定性。多余的添加剂和杂质加热后会犯规,可以催化降解反应。
选择性的物理性质决定了有效平衡流体将热源的热能转移到液体,然后到操作单元。在升高的温度下,制定产品使用健壮的基础化学反应会更耐热降解。
降解产物
以下降解产物生成这些最常见的由于热裂解和氧化:
- 锅炉低:分子时生成烃链分解成更小的分数与沸点低于原始流体分子的分布。一般来说,增加锅炉低导致流体粘度下降。
- 高锅炉:分子烃链被打破时生成,然后与其他分子反应生成产品的沸点高于原始流体分子的分布。通常,增加锅炉高将导致流体粘度增加。
- 热流体污泥(见图2):酸性、高粘性产生的焦油样材料氧化流体和固体碳颗粒的组合。yabo214
- 固体碳(参见图3):正在进行的碳氢化合物裂解的产物为单质碳。这可以是一个碳的形式“壳”犯规到设备表面,由于暂停好碳烟灰(黑暗的散装液体的外观),或更大的固体颗粒。app亚博体育yabo214
- 污染物:通常,高浓度的天然杂质细化低劣的原材料和添加剂将犯规的散装液体远之前正常退化因素发挥作用。流体替换后残留的降解产物留在一个系统也被认为是污染物,可以加速降解反应在新的流体。
在某种程度上,所有降解产物会损害热流体的性能。通常,低锅炉将有助于减少热能力,会导致泵穴蚀现象,压力波动,和其他操作的挑战。
固体可以创建一个绝缘层热源和热流体通过屏蔽线和污染设备表面。app亚博体育高沸点的材料和污泥将插头线亚博网站下载,限制流体流动,可以完全固化或“凝胶”系统温度下降。
尽管降解随时间变化是不可避免的,理解的因素导致如此严重的后果可以帮助减少它发生的速度。
关注因素:热裂解(过热)
在最基本的层面上,热流体是为了执行一个可以说是复杂的一系列任务。
能量以热的形式转化的热源(火焰加热器、电动浸元素等)到散装液体通过导电表面(即线圈的墙)。所需的流体然后持有能量流经管道,直到到达操作单元和转移到流程的能量。
图4。退化热点:热裂解液膜层。图片来源:Paratherm
根据热力学第一定律的原则,最终,没有任何热能转移的加热器通过散装液体运动消耗的流程应用程序(或浪费的热量排)最终将消耗能源打破液体分子键。
这被称为过热或热裂解液。热源是流体的主要领域是最容易发生热裂解,它的面积是能源系统中的浓度最高。
热裂解是流行在膜层的热流体加热表面接触(如图4所示,随着加热盘管的内侧壁)。
因此,膜层的面积最高的热通量,除了点流量限制是最流体摩擦是最高。允许流体“洗”热能远离管道流体的加热器,湍流流动是至关重要的。一定程度的局部热裂解会从任何因素,有效地抑制流体从转移的热能加热表面。
限制因素包括传热效率差(固有热流体设计不良或因持续退化改变原始流体性质),流体流动设置点不足,污染转移表面,屏蔽线和不当系统启动和关闭程序。
图5 C使用前面的例子20.H42代表一个典型的烷烃分子中一个基本的石蜡基矿物油热流体证明烃链分解成更小的分数由于过热,每个沸点较低的比原来的分子。
生成的低的锅炉将继续积累,大部分流体性质将发生翻天覆地的变化由于开裂,传热效率递减。最终,这种效率下降将体现为损失的温度输出操作。
典型的核电站运营商的即时反应,当这一切发生的时候,增加加热器出口设置点来弥补损失。然而,这只会加速降解速率越来越复合问题(阿仑尼乌斯方程适用于退化的原则,这意味着每10˚C增加温度双打反应速率)。
这种恶性循环的事件将分解液,最终生成固体碳和影响系统的功能。
关注因素:氧化
氧化是发生化学反应的名字如果加热热流体不断接触新鲜空气。分子容易进一步反应热能提升者打破烃链。
退化的碳氢化合物与氧气反应分子和其他稳定的碳氢化合物接触新鲜空气时温度升高,形成各种新的高活性中间体和副产品。
的唯一地区传统的热流体系统产生潜在的这些因素一起在膨胀罐(图6),链式反应,持续暴露在热和空气在这些条件下,会形成酸性物质(羧酸)。
最终,这些酸降低pH值,增加散装液体的粘度,并生成高锅炉。酸性和高粘度材料最终结合任何细碳固体污染的液体来创建热流体污泥。
回到图3,有明显的负面影响积累的污泥系统中可以看到这种材料的物理性质。当不受氧化达到极端,减少水流动力条件、系统冷点,插线,以及广泛的维护程序和高潜力完成系统关闭,是常见的。
图5。热裂解反应机理的例子。图片来源:Paratherm
图6。氧化降解热点:发生在系统膨胀水箱。图片来源:Paratherm
进化:应用知识和采取行动
本文旨在提供一个深入的了解,在哪里,何时和为什么发生热降解。将这些知识应用到实际操作是关键,尽管液恶化是不可避免的,这样的知识限制的速度,并显著降低了潜在的身份不明的问题合并成一个大失败。
然而,这些知识只是有效的如果是用于转换传统热流体运行操作方法。必须选择一个流体是故意设计给效率质量的最佳组合,化学和热稳定性,这。
通过维护和监控设计流速和温度设置点,可以控制热源的热裂解,这样不会超过最大薄膜温度能力的液体。
慢慢地加速系统温度设置点是很重要的,直到流体粘度达到一个阶段,湍流是可能的,因为液体是最容易过热在系统启动和关闭(检查与液供应商详细讨论这一点)。
系统的循环泵应继续运行加热器关闭后去除残留的热量室时关闭系统。如果这不会发生,停滞不前的流体将离开“烤”管内部的线圈。
本文研究了液体氧化,并深入研究正是它发生的地方,在哪些条件下:热液+热+空气=氧化。本文还讨论了的样子热流体污泥如何是有害的一个系统。
氧化反应不能加速,如果膨胀水箱冷却(理想情况下低于70˚C)。吹扫用惰性气体膨胀罐的顶部空间消除氧气的存在可能是一个考虑因素,消除氧化的方程。
结论
操作员监视系统是很重要的:看,听,并记下任何红旗,以及查询变化在正常系统操作,如压力波动、热损失,改变水流动力条件。
它可能会损害试图弥补这种变化用一个简单的温度或流量调整(一个简单的10˚C增加设定值就能降解率的两倍)。因此,找到一个测试实验室的关键合作伙伴专业热流体(而不是一个标准的润滑油分析),每年送液样本。
这是最有效的方法来捕捉降解产物的生成足够的时间做出明智的决定,因此,为了避免重大失败。不需太多的增加有很大影响,和意识是至关重要的维持一个持久、高效和可预测的热流体操作。
确认
从材料最初由瑞安·里兹从Pa亚博网站下载ratherm传热液体。
这些信息已经采购,审核并改编自Paratherm提供的材料。亚博网站下载
在这个来源的更多信息,请访问Paratherm。