CZ289514B6

CZ289514B6 - Chladicí kapalina

Info

Publication number: CZ289514B6
Application number: CZ19984169A
Authority: CZ
Inventors: Walter Doc. Ing. Csc. Schwarz; Radomír Ing. Kučera; Miroslav Rndr. Panoch; Vladislav Marek; Vladimír Novák
Original assignee: Setuza A. S.
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 2002-02-13
Also published as: CZ9804169A3; EP1010740A1

Abstract

Chladic kapalina obecn pro v²m n ky tepla, zejm na pro chladic syst my spalovac ch motor , plynov²ch kompresor , chlad rensk syst my, v²m n ky tepla syst m pro vyu it sol rn energie obsahuje 80 a 86,99 % hmotn. glycerolu, 2,0 a 5,0 % hmotn. alespo dvou p° sad vybran²ch ze skupiny zahrnuj c inhibitory koroze, stabiliza n p° sady, p° sady pro ·pravu pH, zu lech uj c p° sady a p° sady zabra uj c necht n z m n s jin²mi kapalinami. S v²hodou obsahuje 1,5 a 3,5 % hmotn. inhibitoru koroze tvo°en ho alkalickou, s v²hodou sodnou, sol mono- a/nebo dikarboxylov²ch kyselin C.sub.6.n. a C.sub.12.n., d le obsahuje p° sadu pro ·pravu pH, kterou je alkalick , s v²hodou sodn , s l kyseliny glycerylborit v mno stv 0,5 a 2 % hmotn. nebo alkalick² hydrogenuhli itan, s v²hodou hydrogenuhli itan draseln² v mno stv 0,1 a 1,0 % hmotn. Zbytek do 100 % hmotn. tvo° voda. Kapalina neobsahuje dn glykoly, je nejedovat a nekorozivn . M e b²t z°ed na demineralizovanou, u itkovou nebo pitnou vodou v objemov²ch pom rech 1 d l chladic kapaliny na 0,01 a 10 d l vody.\

Description

(57) Anotace:

Chladicí kapalina obecně pro výměníky tepla, zejména pro chladicí systémy spalovacích motorů, plynových kompresorů, chladírenské systémy, výměníky tepla systémů pro využití solární energie obsahuje 80 až 86,99 % hmotn. glycerolu, 2,0 až 5,0 % hmotn. alespoň dvou přísad vybraných ze skupiny zahrnující inhibitory koroze, stabilizační přísady, přísady pro úpravu pH, zušlechťující přísady a přísady zabraňující nechtěné záměně s jinými kapalinami. S výhodou obsahuje 1,5 až 3,5 % hmotn. inhibitoru koroze tvořeného alkalickou, s výhodou sodnou, solí mono- a/nebo dikarboxylových kyselin C₆ až C₎₂, dále obsahuje přísadu pro úpravu pH, kterou je alkalická, s výhodou sodná, sůl kyseliny glycerylborité v množství 0,5 až 2 % hmotn. nebo alkalický hydrogenuhličitan, s výhodou hydrogenuhličitan draselný v množství 0,1 až 1,0 % hmotn. Zbytek do 100 % hmotn. tvoří voda. Kapalina neobsahuje žádné glykoly, je nejedovatá a nekorozívní. Může být zředěna demineralizovanou, užitkovou nebo pitnou vodou v objemových poměrech 1 díl chladicí kapaliny na 0,01 až 10 dílů vody.

Chladicí kapalina

Oblast techniky

Vynález se týká kapaliny obecně pro výměníky tepla, např. chladicí systémy spalovacích motorů, plynových kompresorů, chladírenských systémů, výměníky tepla systémů pro využití solární energie a podobné, vyžadující kapalinu s teplotou tuhnutí < 0 °C.

Dosavadní stav techniky

Úkolem chladicích kapalin v technice je odvod přebytečného tepla, jako v případě chlazení spalovacích motorů, případně výměna tepla při jeho regeneraci, jak je tomu např. u výměníků tepla. Vzhledem ke klimatickým podmínkám v důsledku střídání ročních období je nutné, aby chladicí kapaliny zůstávaly v kapalném stavu i v zimním období při teplotách pod bodem mrazu, v úsecích dne, kdy nejsou spalovací motory v chodu. Další důležitou vlastností chladicích kapalin je ochrana konstrukčních materiálů chladicích systémů před korozí. V neposlední řadě se na chladicích kapalinách vyžaduje i nezávadnost ve vztahu ke zdraví osob, tj. nejedovatost, jakož i k životnímu prostředí, tj. snadná biologická odbouratelnost při úniku do okolí. Většina známých používaných chladicích kapalin je koncipována na bázi glykolů, a to zejména ethylenglykolu a propylenglykolu. Ethylenglykol je látka s negativním působením na pokožku a podle platných předpisů je řazen mezi „ostatní jedy“. Propylenglykol za látku jedovatou považován není a uvádí se jako látka z hlediska životního prostředí nezávadná a biologicky rozložitelná. V patentové literatuře jsou dále popsány chladicí a nemrznoucí kapaliny obsahující navíc ke glykolům určité množství glycerolu, například v US 5 489 391 nebo RU 2 009 158. Nemrznoucí chladicí směs pro motory podle zveřejněné přihlášky vynálezu SU 1 551 717 obsahuje 30 až 70 % glycerolu a dále extrakt z buničiny v roztoku uhličitanu sodného a polymethylsiloxan, alkalickou rezervu

18,5 až 35,5, dobrou protikorozní ochranu pro měď a mosaz a bobtnání pryžových částí pouze 0,067 až 0,6 %. Patent US 4 404 113 uvádí chladicí kapalinu a zaměřuje se zejména na omezení kavitačního působení na slitinu AlCuMg₂. V dokumentu jsou kromě jiných přísad uváděny různé glykoly a obecně také glycerol v množství 87 % až 98 % hmotn. Abstrakt japonského patentu JP 58 210 983 A uvádí nemrznoucí kapalinu obsahující glycerol, kde jednou z přísad je hydrogenuhličitan sodný. Směs neobsahuje žádné karboxylové kyseliny.

Podstata vynálezu

Vynález řeší složení chladicí kapaliny na bázi glycerolu s neutrální nebo slabě alkalickou hodnotou pH po celou dobu životnosti a s minimální zátěží pro životní prostředí. Chladicí kapalinu je možné popřípadě ředit vodou podle požadavků konkrétní aplikace. Chladicí kapalina podle vynálezu obsahuje 80 až 86,99 % hmotn. glycerolu, 2,0 až 5,0 % hmotn. alespoň dvou přísad vybraných ze skupiny zahrnující inhibitory koroze, stabilizační přísady, přísady pro úpravu pH, zušlechťující přísady a přísady zabraňující nechtěné záměně s jinými kapalinami (barvivo, hořké látky), přičemž zbytek do 100 % hmotn. tvoří voda.

V jednom provedení podle vynálezu je výhodné, když chladicí kapalina obsahuje 80 až 86,99 % hmotn. glycerolu, 1,5 až 3,5 % hmotn. inhibitoru koroze tvořenou alkalickou, s výhodou sodnou, solí mono- a/nebo dikarboxylových kyselin Ce až Ci₂, 0,5 až 2 % hmotn. přísady pro úpravu pH tvořenou alkalickou, s výhodou sodnou, solí kyseliny glycerylborité a 0,02 ± 0,01 % hmotn. stabilizační přísady, tvořené benztriazolem. Zbytek do 100 % hmotn. tvoří voda.

V jiném provedení podle vynálezu je výhodné, když chladicí kapalina obsahuje 80 až 86,99 % hmotn. glycerolu, 1,5 až 3,5 % hmotn. inhibitoru koroze tvořeného alkalickou, s výhodou sodnou, solí mono- a/nebo dikarboxylových kyselin C₆ až Ci₂, 0,1 až 1,0 % hmotn. přísady pro úpravu pH tvořenou alkalickým hydrogenuhličitanem, s výhodou hydrogenuhličitanem draselným. Zbytek do 100 % hmotn. tvoří voda.

-1CZ 289514 B6

Chladicí kapalinu podle vynálezu lze ředit demineralizovanou, užitkovou nebo pitnou vodou v objemových poměrech 1 díl chladicí kapaliny na 0,01 až 10 dílů vody.

Chladicí kapalina podle vynálezu neobsahuje žádné glykoly, je nejedovatá a nekorozívní. Má vysokou hodnotu tepelné kapacity a tepelné vodivosti, nízkou teplotu tuhnutí, přičemž při 5 snížených teplotách vzniká kašovitá hmota, která nepoškozuje konstrukční prvky chladicího systému, vysokou teplotu varu, je nehořlavá, má malou viskozitu při nízkých teplotách, minimální pěnivost, korozivní působení na konstrukční materiály chladicích systémů je omezeno na minimum, dostatečnou hodnotu alkalické rezervy zajišťující dlouhodobou účinnost (dlouhou životnost náplně chladicího systému), pH v neutrální nebo slabě alkalické oblasti stálé po celou io dobu životnosti náplně chladicího systému (pH 8,0 až 8,5), minimální agresivitu vůči lakovaným povrchům, nízkou toxicitu a dráždivost sliznic a kůže, je bez zápachu, obsahuje hořké a barevné přísady zabraňující jejímu nechtěnému požití, je biologicky odbouratelná na neškodné zplodiny, je dobře mísitelná s ostatními typy chladicích kapalin, netvoří ůsady ani při smíchání s tvrdou vodou, je cenově výhodná, neboť využívá glycerol regenerovaný z odpadních produktů tukového 15 průmyslu.

U chladicí kapaliny nedochází ke změně uvedených parametrů přídavkem zušlechťujících přísad, např. silikonového odpěňovače, barevných indikačních látek, např. rhodaminu B, a hořkých chuťových, indikačních přísad, např. oktaacetylsacharózy a denatonium benzoátu v množstvích do 0,2 % hmotnostních.

Uvedená chladicí kapalina je neomezeně mísitelná s chladicími kapalinami na bázi ethylenglykolu a propylenglykolu beze ztráty užitných vlastností.

Příklady provedení

Příklad 1

Byla připravena chladicí kapalina obsahující:

glycerol voda sodná sůl kyseliny ethylkapronové dvojsodná sůl kyseliny sebakové sodná sůl kyseliny glycerylborité benztriazol

85,71% hmotn. 9,93 % hmotn. 1,96 % hmotn. 1,24 % hmotn. 1,14 % hmotn. 0,02 % hmotn.

Do hotového výrobku bylo přidáno:

rhodamin B 30 ppm oktaacetylsacharóza 25 ppm.

Korozní úbytky hmotnosti dle ASTM D 1384-80, vyjádřeno v g/m²:

měď <1, pájka <1, mosaz <1, ocel <1, litina <2, hliník <1.

Rezervní alkalita dle ASTM-D 1121, vyjádřeno jako ml HC1, c = 0,1 mol/1: >11.

Příklad 2

Byla připravena chladicí kapalina obsahující:

glycerol voda sodná sůl kyseliny ethylkapronové dvojsodná sůl kyseliny sebakové hydrogenuhličitan draselný

86,78 % hmotn.

9,98 % hmotn.

1,62% hmotn.

1,26 % hmotn.

0,34 % hmotn.

Do hotového výrobku bylo přidáno:

-2CZ 289514 B6 i

rhodamin B 30 ppm oktaacetylsacharóza 25 ppm.

Korozní úbytky hmotnosti dle ASTM D 1384-80, vyjádřeno v g/m²: měď <3, pájka <1, mosaz <2, ocel <1, litina <2, hliník <1.

Rezervní alkalita dle ASTM-D 1121, vyjádřeno jako ml HCI, c = 0,1 mol/1: >5.

Příklad 3

Byla připravena chladicí kapalina obsahující:

glycerol voda sodná sůl kyseliny kapronové dvojsodná sůl kyseliny sebakové sodná sůl kyseliny glycerylborité benztriazol

85,66 % hmotn.

9,90 % hmotn.

2,04 % hmotn.

1,22 % hmotn.

1,16 % hmotn.

0,02 % hmotn.

Do hotového výrobku bylo přidáno: rhodamin B 30 ppm oktaacetylsacharóza 25 ppm.

Korozní úbytky hmotnosti dle ASTM D 1384-80, vyjádřeno v g/m²: měď <2, pájka <2, mosaz <2, ocel <1, litina <2, hliník <2.

Rezervní alkalita dle ASTM-D 1121, vyjádřeno jako ml HCI, c = 0,1 mol/1: >11.

Příklad 4

Byla připravena chladicí kapalina obsahující:

glycerol voda sodná sůl kyseliny benzoové dvojsodná sůl kyseliny azelainové sodná sůl kyseliny glycerylborité benztriazol odpěňovač

85,95 % hmotn.

9,78 % hmotn.

1,71 % hmotn.

1,02 % hmotn.

1,34 % hmotn.

0,02 % hmotn.

0,18 % hmotn.

Korozní úbytky hmotnosti dle ASTM D 1384-80, vyjádřeno v g/m²: měď <1, pájka <2, mosaz <1, ocel <1, litina <2, hliník <2.

Příklad 5

glycerol voda sodná sůl kyseliny benzoové sodná sůl kyseliny ethylkapronové sodná sůl kyseliny glycerylborité benztriazol odpěňovač

85,42 % hmotn.

9,95 % hmotn.

1,36 % hmotn.

1,69 % hmotn.

1,36 % hmotn.

0,02 % hmotn.

0,20 % hmotn.

-3CZ 289514 B6

Korozní úbytky hmotnosti dle ASTM D 1384-80, vyjádřeno v g/m²:

měď <1, pájka <2, mosaz <2, ocel <2, litina <3, hliník <2.

Příklad 6

Byla připravena chladicí kapalina obsahující:

86,77 % hmotn.

8,77 % hmotn.

2,00 % hmotn.

1,27 % hmotn.

1,17 % hmotn.

0,02 % hmotn.

Do hotového výrobku bylo přidáno:

rhodamin B 30 ppm oktaacetylsacharóza 25 ppm.

Korozní úbytky hmotnosti dle ASTM D 1384-80, vyjádřeno v g/m²: měď <1, pájka <1, mosaz <1, ocel <1, litina <2, hliník <1.

Rezervní alkalita dle ASTM-D 1121, vyjádřeno jako ml HC1, c = 0,1 mol/1: >12.

86,99 % hmotn. 8,38 % hmotn. 1,99% hmotn. 1,26 % hmotn. 1,17 % hmotn. 0,02 % hmotn. 0,19 % hmotn.

Příklad 7

Byla připravena chladicí kapalina obsahující:

glycerol I voda sodná sůl kyseliny ethylkapronové dvojsodná sůl kyseliny sebakové sodná sůl kyseliny glycerylborité benztriazol silikonový odpěňovač

Příklad 8

Chladicí kapalina byla zředěna demineralizovanou, užitkovou nebo pitnou vodou v poměrech, vyjádřených v objemových dílech chladicí kapalina: voda 1:1 a 1:2,5. Výsledné kapaliny měly tyto hodnoty:

-4CZ 289514 B6 i

	pH	teplota varu	teplota tuhnutí
chladicí kapalina
podle příkladů 1 až 5	-	143 ± 1 °C	<-42°C
podle příkladů 6 až 7	-	>200 °C	<-20 °C
zředěná chladicí kapalina 1:1	7,7 až 8,5	104 ± 1 °C	<-32 °C
zředěná chladicí kapalina 1 :2,5	7,7 až 8,5	102±l°C	<-10 °C

Další naměřené charakteristiky chladicích kapalin podle vynálezu:

Hodnoty viskozity při zředění 1:1 v mm².s^_1:

při+80 °C	1,21	při+25 ^eC	5,38
při-15°C	36,27	při-20 °C	51,26
při-25 °C	77,05	při-30 °C	neměřitelné.

Teplota vzplanutí: 138 °C.

Hodnoty biologické odbouratelnosti:

specifické CHSKcr 1020 mg/g specifické BSK, 625 mg/g, BSK_s: CHSKcr 0,61.

Stupeň rozkladu:

jako úbytek CHSKcr 94 %; rychlost po 24 hod. = 9,2 mg/g/h.

Působení na pryž:

a) změna hmotnosti: 0,28 %;

b) změna objemu: 0,12 %.

Působení na organický nátěr: bez napadení.

Pěnivost:

a) objem pěny: 33,3 ml;

b) doba rozpadu pěny: 1,5 s.

c) Obsah vody: 1 %.

Všechny uvedený charakteristiky odpovídají požadavkům na chladicí kapaliny špičkové kvality, vyžadované zahraničními normami, např. VW TL 774/D.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Chladicí kapalina pro výměníky tepla, zejména pro chladicí systémy spalovacích motorů, plynových kompresorů, chladírenské systémy, výměníky tepla systémů pro využití solární energie, popřípadě zředěná vodou, vyznačující se tím, že obsahuje 80 až 86,99% hmotn. glycerolu, 2,0 až 5,0 % hmotn. alespoň dvou přísad vybraných ze skupiny zahrnující inhibitory koroze, stabilizační přísady, přísady pro úpravu pH, zušlechťující přísady a přísady zabraňující nechtěné záměně s jinými kapalinami, přičemž zbytek do 100 % hmotn. tvoří voda.
2. Chladicí kapalina podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje 80 až 86,99 % hmotn. glycerolu, 1,5 až 3,5 % hmotn. inhibitoru koroze tvořeného alkalickou, s výhodou sodnou, solí mono- a/nebo dikarboxylových kyselin C₆ až Cu, 0,5 až 2 % hmotn. přísady pro

-5CZ 289514 B6 úpravu pH tvořené alkalickou, s výhodou sodnou, solí kyseliny glycerylborité a 0,02 ± 0,01 % hmotn. stabilizační přísady, tvořené benztriazolem, přičemž zbytek do 100 % hmotn. tvoří voda.
3. Chladicí kapalina podle nároku 1,vyznačující se tím, že obsahuje 80 až 86,99 % hmotn. glycerolu, 1,5 až 3,5% hmotn. inhibitoru koroze tvořeného alkalickou, s výhodou

5 sodnou, solí mono- a/nebo dikarboxylových kyselin Ce až Cn, 0,1 až 1,0 % hmotn. přísady pro úpravu pH tvořené alkalickým hydrogenuhličitanem, s výhodou hydrogenuhličitanem draselným, přičemž zbytek do 100 % hmotn. tvoří voda.
4. Chladicí kapalina podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že obsahuje navíc demineralizovanou, užitkovou nebo pitnou vodu v objemových poměrech 1 díl chladicí kapaliny

10 na 0,01 až 10 dílů vody.
5. Chladicí kapalina podle nároků laž4, vyznačující se tím, že obsahuje zušlechťující přísady jako jsou odpěňovače, s výhodou silikonové, barevné indikační látky, s výhodou rhodamin B, chuťové indikační látky, s výhodou hořké, jako oktaacetylsacharóza nebo denatonium benzoát v množstvích do 0,2 % hmotn.