DE2839514C2 - Use of substances as a heat transfer medium - Google Patents
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Description
2020th
1010
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von Stoffen als fließfähige Wärmeübertragungsmittel, die vor allem für einen Wärmeaustausch bei niederen und mittleren Temperaturen im Bereich von —20 bis +180° C geeignet sind.The invention relates to the use of substances as flowable heat transfer media which especially for heat exchange at low and medium temperatures in the range from -20 to + 180 ° C are suitable.
. Fließfähige Medien auf der Basis von Wasser oder Wasser-GIykol-Gemischen werden allgemein für die Gewinnung von Sonnenenergie mit Hilfe von ebenen Kollektoren eingesetzt. Sehr nachteilig an diesen Medien ist jedoch, daß sie korrodierend wirken.. Flowable media based on water or water-glycol mixtures are generally used for the Generation of solar energy used with the help of flat collectors. Very disadvantageous about these Media, however, is that they are corrosive.
Wärmeübertragungsmittel für die Gewinnung von >. Sonnenenergie sollen eine möglichst niedrige Viskosität, einen möglichst hohen Brennpunkt von mindestens 100° C und einem möglichst niedrigen Kristallisationspunkt aufweisen und Metalle sowie Kautschuk nach Möglichkeit nicht angreifen.Heat transfer medium for the extraction of>. Solar energy should have the lowest possible viscosity, have the highest possible fire point of at least 100 ° C and the lowest possible crystallization point and metals and rubber after Do not attack possibility.
Erfindungsgemäß wurde nun gefunden, daß das hydrierte Pentamere von Propylen allein oder im Gemisch mit bis zu 50Vol.-% Dicyclohexan, das keinerlei Korrosivität gegenüber den meisten Metallen und Elastomeren und dabei einen Brennpunkt oberhalb 100°C aufweist, besonders gut die Anforderungen an fließfähige Wärmeübertragungsmittel erfüllt. Aliphatische gesättigte Kohlenwasserstoffe, die frei sind von bei 0°C bis Raumtemperatur festen Paraffinen und die einen Siedepunkt nicht unter 150 bis 180°C aufweisen, werden anstelle von Wasser als Wärmeträger in Heizkörpern verwendet (DE-PS 3 02 189,CH-PS 79 175 und 1 08 433). Bekannt sind auch verzweigte gesättigte Ci5-Kohlenwasserstoffe mit Siedepunkten im Bereich von etwa 235 bis 270°C (Beüstein, Handbuch der organischen Chemie, 4. Auflage, 4. Ergänzungswerk, Bd. 1, S. 526, 531-536). Der Stand der Technik bietet aber keinerlei Anregung dafür, wie eine spezielle Auswahl getroffen werden soll, um den oben genannten, hinsichtlich der Konstitution der Kohlenwasserstoffe gegensätzlichen Anforderungen zu genügen.According to the invention it has now been found that the hydrogenated pentamer of propylene alone or in the Mixture with up to 50% by volume dicyclohexane, which is not corrosive to most metals and elastomers and has a focal point above 100 ° C, particularly well meets the requirements Meets flowable heat transfer medium. Aliphatic saturated hydrocarbons that are free from at 0 ° C to room temperature solid paraffins and which have a boiling point not below 150 to 180 ° C, are used instead of water as a heat carrier in radiators (DE-PS 3 02 189, CH-PS 79 175 and 1 08 433). Branched, saturated Ci5 hydrocarbons with boiling points in the range are also known from about 235 to 270 ° C (Beüstein, Handbook of Organic Chemistry, 4th edition, 4th supplementary work, Vol. 1, pp. 526, 531-536). However, the state of the art does not offer any suggestion as to how a special one Selection should be made around the above, with regard to the constitution of the hydrocarbons to meet conflicting requirements.
Die erfindungsgemäß vorgesehenen Wärmeübertragungsmittel, deren Siedeintervalle im Bereich von 235 bis 290° C liegen, haben folgende physikalische Eigenschäften: The heat transfer media provided according to the invention, the boiling intervals of which are in the range of 235 up to 290 ° C have the following physical properties:
35 Viskositäten bei 50° C von 2 bis J.5 mm2/s ICristallisationspunkte unterhalb — 24°C und Brennpunkte im Bereich von 100 bis 135° C 35 viscosities at 50 ° C from 2 to J.5 mm 2 / s ICrystallization points below -24 ° C and focal points in the range from 100 to 135 ° C
Das hydrierte Pentamere von Propylen wird als hydriertes Erdöldestillat auf einfache Weise erhalten. .The hydrogenated pentamer of propylene is easily obtained as a hydrogenated petroleum distillate. .
Die erfindungsgemäß vorgesehenen Wärmeübertragungsmittel sind aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften und aufgrund ihres nichtkorrodierenden Verhaltens gegenüber Metallen und Elastomeren sehr gut geeignet für den Wärmeaustausch in einem Tempei-aturbereich von —20 bis +18O0C. Sie eignen sich besonders gut zum Abkühlen von Motoren sowie zur Gewinnung von Sonnenenergie mit Hilfe ebener Kollektoren und sind zudem mit energiespeichernden Stoffen wie Hydraten anorganischer oder Mineralsalze und deren eutektischen Gemischen verträglich.The inventively provided heat transfer agents are due to their physical properties and because of their non-corrosive behavior towards metals and elastomers very suitable for heat exchange in a -20 C. Tempei-aturbereich to + 18O 0 are particularly suitable for cooling engines and attracting solar energy with the help of flat collectors and are also compatible with energy-storing substances such as hydrates of inorganic or mineral salts and their eutectic mixtures.
Die erfindungsgemäß vorgesehenen Wärmeübertragungsmittel können verschiedene Zusätze enthalten, beispielsweise Antioxidantien, wie sie üblicherweise in. anorganischen oder organischen Flüssigkeiten eingesetzt werden, beispielsweise Phenole und aromatische Amine, weiterhin färbende Stoffe wie Kohlenstoff bzw. Ruß sowie Verbrennungsrückstände allgemein und Motorenschlamm.The heat transfer media provided according to the invention can contain various additives, for example antioxidants such as are usually used in inorganic or organic liquids such as phenols and aromatic amines, coloring substances such as carbon or Soot and combustion residues in general and engine sludge.
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung.The following examples serve to explain the invention in more detail.
Beispiele 1 bis 3Examples 1 to 3
In der folgenden Tabelle sind die Merkmale für verschiedene fließfähige Wärmeübertragungsmittel angegeben, die erfindungsgemäß in Frage kommen. Im Vergleichsbeispiel wird gezeigt, daß bei Zusatz von mehr als 50 Vol.-% Dicyclohexan die Kriterien hinsichtlich Brennpunkt und Kristallisationspunkt nicht mehr erfüllt sind.The following table shows the characteristics for various flowable heat transfer media, which come into question according to the invention. In the comparative example it is shown that when adding more than 50% by volume of dicyclohexane no longer meets the criteria for focus and crystallization point are fulfilled.
Die Korrosion dieser Flüssigkeiten gegenüber Metallen wurde in der Weise bestimmt, daß man in einem Kolben Metall-Probestücke mit dem im Vakuum entgasten flüssigen Wärmeüberträger während 500 h bei 180° C zusammengab und die Oberflächenbeschaffenheit und das Gewicht der Prüfkörper vor und nach dieser Zeitspanne bestimmte und miteinander verglich.The corrosion of these liquids on metals was determined in such a way that one in a Piston metal specimens with the liquid heat exchanger degassed in a vacuum for 500 h together at 180 ° C and the surface quality and weight of the test specimens before and after this period was determined and compared with one another.
Die Verträglichkeit der flüssigen Wärmeübertragungsmittel mit Elastomeren wurde bestimmt, indem kleine Elastomerstücke während 500 h bei einer konstanten Temperatur von 80° C in den Wärmeübertragungsmitteln gehalten wurden und die Abmessungen, die Masse und die Härte der Elastomer-Prüfkörper und ihre Oberflächen vor und nach dieser Behandlung bestimmt und miteinander verglichen wurden.The compatibility of the liquid heat transfer media with elastomers was determined by small pieces of elastomer for 500 h at a constant temperature of 80 ° C in the heat transfer media were kept and the dimensions, the mass and the hardness of the elastomer test specimens and their surfaces were determined before and after this treatment and compared with one another.
1Examples
1
3070
30th
5050
50
von Propylen Vol.-%
Dicyclohexan Vol.-%hydrogenated pentameres
of propylene% by volume
Dicyclohexane vol .-%
0100
0
6040
60
Fortsetzungcontinuation
1 21 2
Vergleichcomparison
Brennpunkt 0C Kristallisatioiaspunkt ° CFocus 0 C Crystallization point ° C
Destillation CNF MO/7-002)* 0C 1Distillation CNF MO / 7-002) * 0 C 1
5ml 95 ml5ml 95 ml
Korrosion bei Kupfer bei AluminiumCorrosion in copper in aluminum
132 -40132 -40
250 256 276250 256 276
104
<-30104
<-30
247
249
280247
249
280
vernachlässigbarnegligible
104
-25104
-25
238
240
280238
240
280
-15-15
227 233 280227 233 280
1 21 2
;\ferträgliciikeit mit den (Elastomeren; \ compatibility with the (Elastomers
Nitrilkautschuk
Acrylkautschuk
fluorierte ElastomereNitrile rubber
Acrylic rubber
fluorinated elastomers
* NF = französische Norm Die Wärmeübertragungsmittel der Beispiele 1 bis 3 wurden in einem flachen Kollektor für Sonnenenergie zum Beheizen von Wasser verwendet* NF = French standard The heat transfer media of Examples 1 to 3 were used in a flat collector for solar energy to heat water
Mit Hilfe des Wärmeübertragungsmittels des Beispiels 1 wurden 42 bis 43% Energie gewonnen und mit [Hilfe des Wärmeübertragungsmittels des Beispiels 3 45 bis 46%. !Diese Werte kommen den Werten nahe, die ;25 mit Wasser(50%) oder mit einem 70-30-Gemisch aus Wasser und Frostschutzmitteln (48 bis 49%) erzielt werden, wobei aber diese bekannten Mittel korrodierend wirken.With the help of the heat transfer medium of Example 1, 42 to 43% energy was obtained and with [Aid of the heat transfer agent of Example 3 45 to 46%. ! These values come close to the values that ; 25 with water (50%) or with a 70-30 mixture of Water and antifreeze agents (48 to 49%) can be achieved, but these known agents are corrosive works.
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