Watter warmte-oordragvloeistowwe word in Demax se sontermiese stelsels gebruik?

Kernopsies vir warmte-oordragvloeistowwe vir Demax se sontermiese stelsels

Water: Die beste keuse vir lae-temperatuur, onder-druk Demax-installasies

Vir sontermiese toepassings wat onder 100 grade Celsius bedryf word, bly water een van die mees ekonomiese en doeltreffende opsies beskikbaar as 'n hitte-oordragvloeistof. Water se voordelige eienskappe is die gevolg van sy relatief hoë spesifieke warmtekapasiteit (ongeveer 4,18 kJ per kg·K), terwyl dit min pompmag vereis. Wanneer verkoeling met 'n gedrukte Demax-stelsel gedoen word, is water ideaal omdat dit nie kan kook nie en dit is veilig en omgewingsvriendelik. Egter vries water by 0 grade Celsius, en as gevolg hiervan is hierdie stelsels slegs bedryfsklaar in vorstvrye streke. Wanneer stelsels deur winteromstandighede aan die risiko van bevriesing blootgestel word, moet tegnici die water volledig aftrek om skade te voorkom. Prestasiecijfers van kontinentale Middellandse See-huise toon dat die ESTIF (Europese Sontermiese Nywerheidsfederasie) in 2023 bewys het dat watergebaseerde opstellings 'n seisoenale doeltreffendheid van ongeveer 60% bereik het.

Oplossings wat op Veiligheid en Beskerming teen Bevriesing fokus

Wanneer dit kom by vriesbeskerming, toon mengsels van propileenglikool en water baie belowe. Hulle bly werk tot by minus 30 grade Celsius en is minder gevaarlik as die ander beskikbare opsies wat etileenglikool gebruik en wat gevaarlik kan wees indien dit lek. Hierdie mengsels keer ook korrosie wanneer die stelsels volgens die gepasste riglyne met roestvrystaal en sekere ander plastieke gebou word. Aan die ander kant kan propileenglikool/water-mengsels by 20 grade Celsius 30 tot 50 persent dikker as water wees, wat beteken dat die pompe baie harder moet werk. Tog is hulle, as gevolg van hul uitstekende hantering van lae temperature, die voorkeurhitte-oordragvloeistof vir die meerderheid van die plekke in Noord-Amerika en Noord-Europa. Onlangs het vervaardigers ook verbeteringe bereik deur spesifieke eienaarskaplike chemikalieë aan die vloeistowwe by te voeg wat die tempo van vloeistofafbreek verminder. Wanneer die vloeistowwe volgens die voorgeskryfde nywerheidsstandaarde in geslote-lus Demax-stelsels getoets word, word daar geraam dat die vloeistowwe 5 tot 7 jaar sal duur.

Termies Stabiele Silikoonvloeistowwe en Lug: Spesialiseerde Gebruike in Sontermiese Toepassings Sonder Druk en by Verhoogde Temperature

Hitte-oordrag silikoonvloeistowwe is die enigste vloeistowwe wat oor lang tydperke bedryfsbereid bly in nie-gedrukte, oop-lus gekonsentreerde sontermiese stelsels wat by verhoogde temperature tussen 200 en 400 °C bedryf word. Silikoonvloeistowwe het ook die nodige hitte-oordragvermoë vir gebruik in die hoë-temperatuurreeks van gekonsentreerde sontermiese stelsels. Die hitte-oordragvloeistowwe word egter nie in stelsels gebruik waar lug die werklike vloeistof is nie. Lug, in kombinasie met oop-lus stelsels, verskaf bedryfsbetroubaarheid en gemak van onderhoud in nie-gedrukte sontermiese stelsels. Die kombinasie van hierdie spesialiseerde vloeistowwe, selfs al is dit geoptimaliseer, verteenwoordig minder as 15 persent van die wêreldwye totaal van sontermiese installasies.

Daardie getal kom van die mees onlangse markontleding van die Internasionale Energieagentskap se 2024 SolarPACES-inisiatief.

Belangrikste keuringskriteria vir sontermiese hitteoordragvloeistowwe

Termiese stabiliteit en degradasieweerstand

Met warmte-oordragvloeistowwe (HTF's) in sontermiese toepassings word verwag dat hulle oor die lang termyn chemies stabiel sal wees, aangesien hulle in sommige gevalle vir lang tydperke (selfs jare) naby 200 grade Celsius moet wees. Wanneer vloeistowwe chemies onstabiel is, het dit negatiewe implikasies vir die stelsel as 'n geheel, insluitend 'n vermindering in termiese prestasie. In sommige gedokumenteerde gevalle het vloeistowwe 'n vermindering in termiese prestasie van 22% oor 'n vyfjaar-periode ondergaan. Dit word dikwels veroorsaak deur toenemende viskositeit as gevolg van vloeistofoksidasie en die daaropvolgende slymporming. Sulke toestande lei ook tot verhoogde onderhoud en verminderde warmte-uitruilerprestasie. Al kan oksidasie-inhibitors sommige van die bogenoemde probleme verlig, is 'n groter fokus nodig op vloeistofverdraagsaamheid met stelselmateriaal met verloop van tyd. Stelselmateriaal soos koper en aluminium, en selfs rubber in sommige klepseëls, kan met verloop van tyd 'n verskeidenheid chemiese reaksies met die vloeistof ondergaan. Veral by onder-druk Demax-stelsels word geskat dat die korrosietempo ongeveer 30% hoër is met vloeistowwe wat stabiel is in vergelyking met vloeistowwe wat onstabiel is.

Hierdie tipe slyt- en versletingsverskynsel verkort nie net die leeftyd van toerusting nie. Dit verhoog ook die onderhoudbegrotings aansienlik op die langtermyn.

Vloeistofkeuse volgens klimaatsones in die sontermiese mark in Noord-Amerika en Europa

Vloeistofkeuse moet streng nagekom word met betrekking tot die klimaatsuiterstes in die streek waar die installasie plaasvind.

1. Die Noordiese lande en Sentraal-Europa: Beskerming moet voorsien word teen –30 °C. Vir hierdie doel is ’n propileenglikool- en watermengsel in ’n verhouding van 50:50 die de facto-standaard vir koue klimaat Demax-deployments, aangesien dit meer as 85% van die hitteoordragdoeltreffendheid van water behou.

2. Die Middellandse See en die Suidwes-Verenigde State: Stagnasietemperature oorskry gereeld 300 °C. Stagnasietemperature vereis dus hoë-temperatuurstabiliteit gekombineer met 'n lae dampdruk. In hierdie opsig tree silikone beter as glikole op, aangesien hul dampdruk by piekbedryfstemperatuure 40% laer is as dié van glikole, wat die frekwensie van drukontlastingaktiverings verminder en dus die verlies van vloeistof verminder.

3. Die Noordoos-Verenigde State as voorbeeld van 'n gemengde klimaat: Dit is noodsaaklik om 'n dubbele-beskermingsontwerp te hê. Die jongste generasie waterstofkoolstofskume het die vermoë om onder –25 °C pompbaar te bly en teen termiese ontbinding by temperature so hoog soos 290 °C te weerstaan. Dit maak jaarlikse bedryfsveiligheid moontlik sonder dat doeltreffendheid gekompromitteer word.

Alhoewel hul gebruik die viskositeit verhoog deur 12–15%, wat lei tot ’n toename in pomppoging en groter pompboordeursnitte, is daar ’n neiging na die gebruik van meer termies stabiele vloeistowwe, ten spyte van die addisionele veiligheidsbeperkings wat hulle opdrag.

Vergelyking van Prestasie ten opsigte van Doeltreffendheid, Veiligheid en Stelselverenigbaarheid in Sontermiese Toepassings

Termofisiese Afwisselings met Betrekking tot Spesifieke Hitte, Viskositeit en Pompende Energie-oorwegings van Vloei met Betrekking tot die Sontermiese Opbrengs

Die algehele termiese prestasie van elke vloeistof is ontleed met betrekking tot drie van die vloeistof se fisiko-chemiese eienskappe: die vloeistof se termiese energie-opslagvermoë (spesifieke hitte), die vloeistof se dikte (viskositeit) en die vloeistof se termiese ontbinding (termiese stabiliteit). Water is 'n uitstekende termiese energie-absorbeerder (spesifieke hitte is ongeveer 4,18 kJ per kg per graad K). Probleme ontstaan egter met die gebruik van water in hierdie stelsels omdat temperature onder die vriespunt kan daal. In daardie gevalle is die gebruik van glikoolmengsels noodsaaklik, al is daardie vloeistowwe 30 tot 50 % meer viskeus as water. Hierdie addisionele viskeuse vloeistofweerstand vereis dat pompe meer werk moet doen, wat gewoonlik lei tot 'n verhoogde energieverbruik van 15 tot 30 % in groot industriële stelsels, wat die netto versamelde sonenergie verminder. Hoewel silikoonvloeistowwe nie so viskeus word wanneer dit verhit word nie, is hul spesifieke hitte beperk tot 'n reeks van 1,5 tot 1,8 kJ. 'n Operateur wat silikoonvloeistowwe gebruik, sal dus twee keer soveel vloeistofvloei moet bevorder as wat met water nodig sou wees. Hierdie vloeistofbestuur verhoog die behoefte aan groter pompe, verhoog die elektrisiteitskoste en verhoog die onderhoudlas.

Dit is deur werklike wêreldtoetse by paraboliese trog-solwerke bevestig dat onpasende vloeistowwe en pompe die termiese uitset met 12–18 persent kan verminder met verloop van tyd. Belangrik genoeg breek ondermaatse vloeistowwe vinniger af en kan dit na slegs vyf jaar 50–80 persent meer viskeus word, wat die vloei beïnvloed. Gevolglik moet ingenieurs dus elke nuwe vloeistof in wese evalueer met al die komponente van die stelsel waarmee dit in aanraking sal kom, insluitend uitbreidingskompartemente, kleppe en veral die gelotte plaatwarmte-uitruilers.

Gereelde vrae

Wat is die primêre voordeel van die gebruik van water as 'n warmte-oordragvloeistof in Demax-stelsels?

Water is doeltreffender vir die oordrag van hitte omdat dit 'n hoër spesifieke warmtekapasiteit het as ander vloeistowwe. Sy toepassings by lae temperature in vorstvrye streke en sy lae pompenergieverliese maak dit 'n baie gewilde vloeistof.

Wat is die voordele van die gebruik van propileenglikool/watermengsels in koue klimaatstreke?

Hierdie mengsels is dikker as water en veiliger as etileenglikoolopsies. Hulle is die verkose opsie in koue streke as gevolg van hul lae-temperatuurweerstand en verhoogde viskositeit, veral in Noord-Amerika en Noord-Europa.

Wat is die eienskappe van silikoonvloeistowwe wat dit moontlik maak om dit in hoë-temperatuurtoepassings te gebruik?

Silikoonvloeistowwe besit opmerklike termiese stabiliteit, wat dit moontlik maak om dit in hoë-temperatuurtoepassings soos gekonse­n­treerde sontermiese stelsels te gebruik. Verder het silikoonvloeistowwe lae dampdrukke, wat die kans op aktivering van drukontlasting by piektemperature tot 'n minimum beperk.

Wat is die implikasies van keurkriteria op die streek se klimaat wanneer 'n hitteoordragvloeistof gekies word?

Om die betroubaarheid en doeltreffendheid van die stelsel te maksimeer, moet vriesbeskerming deur hitteoordragvloeistowwe in koue streke gebruik word, terwyl vloeistowwe met hoë termiese stabiliteit in warm streke gebruik moet word.