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Kälte- und Wärmeträger, insbesondere Kühlsole Die Erfindung bezieht
sich auf einen Kälte- und Wärmeträger, insbesondere Kühlsolen, aus einer wäßrigen
Metallsalzlösung oder einem Metallsalz_ lösungsgemisch.
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Kälte- und Wärmeträger dieser Art sollen so beschaffen sein, daß ihre
Wasserstoffionenkonzentration auf dem Neutralpunkt bzw. auf dem jeweils eingestellten
pH-Wert erhalten bleibt, da anderenfalls Korrosionen an den metallischen Werkstoffen
durch Kühlsolen u. d.gl. verursacht werden.
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Um diesem Nachteil vorzubeugen, sind bereits verschiedene Maßnahmen
vorgeschlagen worden, die eine inaktive Beschaffenheit der Kälte- und Wärmeträger
bezwecken, z. B. der Zusatz von Schutzkolloiden oder von solchen Pufferstoffen,
die sich in den Kühlsolen u. dgl. lösen und in diesen im gelösten Zustand verbleiben.
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Demgegenüber bezweckt die Erfindung die Schaffung von Kälte- und Wärmeträgern,
in welchen durch die Auswirkung besonderer Pufferstoffe die Inaktivierung und Rückführung
der Lösungen auf den Neutralpunkt oder auf den eingestellten pH-Wert erfolgt, sobald
die Lösungen das Bestreben zeigen, von letzterem oder vom Neutralpunkt abzuweichen.
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Die Erfindung kennzeichnet sich grundsätzlich dadurch, daß den Wärme-
und Kälteträgern feinverteilte Pufferstoffe zugesetzt sind, welche einerseits bei
dem Neutralpunkt bzw. dem eingestellten pH-Wert in den Lösungen (Kühlsolen od. dgl.)
unlöslich sind, andererseits aber beim Abweichen vom Neutralpunkt oder dem eingestellten
pH-Wert in Lösung gehen.
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Die zugesetzten Pufferstoffe sollen zweckmäßig über den Gesamtarbeitsbereich
des Kälte- und Wärmeträgers fein verteilt bleiben. Die Verteilung kann unter Zuhilfenahme
von Netzflüssigkeiten erfolgen, welche geeignet sind, die Pufferstoffe in
feiner
Verteilung im Schwebezustand in der Lösung zu halten: Als Netzflüssigkeiten kann
man die aus der Textilindustrie bekannten Netzmittel; beispielsweise Fettalkoholderivate
und ähnliche Emulgatoren, verwenden. Zusätzlich zu den genannten Pufferstoffen können
noch bekannte korrosionshemmende Mittel Verwendung finden.
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Es können solche Pufferstoffe .gewählt werden, die entweder für den,
sauren oder für den basischen Bereich. einzeln oder in Kombination oder auch amphoter
wirksam werden: Mit dem Auflösen gehen diese Stoffe entweder mit den Wasserstoffionen
der Säuren oder mit den Hydroxylionen der Basen. Verbindungen ein, wodurch die korrodierende
Wirkung von freien Säuren bzw. freien Basen unterbunden wird.
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Die in den wäßrigen Metallsalzlösungen der Kälte- und Wärmeträger
gemäß der Erfindung ungelösten und in feiner Verteilung vorhandenen Pufferstoffe
unterliegen den Gesetzen der Kataphorese und sind deshalb gegenüber den Pufferstoffen
bekannter Art, welche sich unabhängig von einer chemischen Reaktion in den Metallsalzlösungen
auflösen, von überlegener Wirkung, und zwar nicht nur hinsichtlich ihrer Puffereigenschaften,
sondern auch gegenüber fremden Korrosionserregern.
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So konnte beispielsweise bei Kühlanlagen wiederholt beobachtet werden,
daß vagabundierende elektrische Ströme eine korrodierende Wirkung herbeiführen.
Die Anode und auch die Kathode solcher Ströme werden dabei zum Herd von Säure- bzw.
Laugenbildung. Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung wandern jedoch die feinverteilten
ungelösten Pufferstoffe infolge der auftretenden Kataphorese im elektrischen Feld
zu der jeweiligen Anöde oder Kathode, häufen. sich hier an und lösen sich infolge
der mit dem Auftreten elektrischer Ströme verbundenen Gleichsgewichtsstörung der
Wasserstoffionenkonzentration in der Metallsalzlösung auf. Durch diesen Vorgang
werden die mit den .Metallsalzlösungen in Berührung stehenden metallischen Werkstoffe
solcher Anlagen weitaus wirksamer vor korrodierenden Einflüssen geschützt, als dies
bei bekannten Kälte- und Wärmeträgern der Fall war.
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Gemäß der Erfindung können beispielsweise folgende Pufferstoffe zur
Anwendung gelangen: A. Wasserstoffionenabpuffernde Stoffe: Ni 0 (Nickel-II-Oxyd),
MnO (Mangan-II-Oxyd), Oxychloride der Erdalkalimetalle. Diese Pufferstoffe sind
in Wasser unlöslich, sie sind dagegen leicht in Säure löslich sowie in Metallsalzlösungen,
bei denen der px-Wert in das saure Gebiet abwandert.
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B. Eine Abwanderung des pH-Wertes der Kühlsole in das basische Gebiet
findet praktisch nur dann statt, wenn bei Kühlanlagen mit indirekter Kühlung, in
denen Ammoniak als Kältemedium Verwendung findet, durch Undichtigkeit des Verdampfersystems
Ammoniak in die Kühlsole gelangt. Im allgemeinen genügt daher der Zusatz von solchen
hydroxylionenabpuffernden Stoffen in feiner Verteilung, die in Ammoniak .oder Ammonsälzlösungen
löslich, im übrigen aber unlöslich sind. Als Beispiel seien genannt Ni4 P2 07 (Nickel-Pyrophosphat),
Ni (0H)2 (Nickel-II-Hydroxyd), Co (0H)2 (Kobalt-II-Hydroxyd).
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C. Amphoter abpuffernde Stoffe (Säure- und Basenpuffer) : Zn (0H)2
(Zinlirhydroxyd), A1(OH)3 (Aluminiunihydroxyd), (Aibilla pura), Oxyde oder Hydroxyde
der seltenen Erden.
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Diese Pufferstoffe lösen sich in. Wasser und in wäßrigen Metallsalzlösungen,
sobald die Wasserstöffionenkonzentration einem sauren oder alkalischen Einfluß unterliegt.
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Die vorstehend aufgeführten Pufferstoffe sind nur beispielsweise angegeben
worden. Es ist, wie ersichtlich, im Rahmen des der Erfindung zugrunde liegenden
Gedankens möglich, noch eine große Anzahl -weiterer Stoffe anzuwenden. Die zu verwendenden
Mengen der oben angeführten Verbindungen können etwa zwischen o,o,i und o,i 9/o
schwanken.
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Die genannten, Pufferstoffe gehen schon bei geringen Abweichungen
der für den Kälte- oder Wärmeträger verwendeten Metallsalzlösungen von dem eingestellten
pH-Wert bzw. dem Neutralpunkt in Lösung und steuern damit die Wasserstoffionenkonzentration
innerhalb eines bestimmten pn-Wertes in dem Sinne, daß die Wasserstoffionenkonzentration
wieder auf den ursprünglichen eingestellten pH-Wert bzw. den Neutralpunkt zurückgeführt
wird.
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Einer Kühlsole, die beispielsweise 19,4 bis 23,70/0 Magnesiumchlorid
(Mg C12), 11,3 bis 6,9% Calciumchlorid (Ca Cl 2) und 69 % Wasser enthält, können
gemäß der Erfindung o,oi bis o,i % der oben genannten Pufferstoffe in disperser
Phase zugesetzt werden, wobei je nach den praktischen Erfordernissen auch Kombinationen
der unter A, B und C genannten Stoffe angewendet werden können. Als Netzmittel können
o,o2 bis o, i % eines bekannten Textilhilfsmittels, wie z. B. Türkischrotöl, verwendet
werden, doch ist die Anwendung solcher Netzmittel zur Stabilisierung der dispersen
Phase nicht in jedem Falle notwendig, da sich gezeigt hat, daß einige Verbindungen
in einer so feinverteilten Form vorliegen können, daß auf die- Anwendung eines besonderen
Dispersionsmittels verzichtet werden kann.
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Neben diesen Stoffen können zum Zwecke einer erweiterten Hemmung korrosiver
Einflüsse organische oder anorganische Inhibitoren, wie beispielsweise mehrwertige
Alkohole, Borate und Nitrite, ferner bekanrge lösliche Pufferstoffe, wie Alkaliphosphate
und Alkaliacetate und schließlich auch bekannte Schutzkolloide, wie Gelatine und
Pektin, in Mengen zwischen etwa o,o2 und o,2% in der Lösung angewendet werden.
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Ein weiterer Korrosionsschutz kann unter Umständen durch Zusatz von
Alkalichloriden in Mengen von o,o,i bis o, i % zur Kühlsole erreicht werden. Die
Kationen der Alkalichloriäe setzen, wie sich gezeigt hat, in Lösungen der Erdalkalichloride
die Ionenbeweglichkeit und damit innerhalb gewisser Grenzen das elektrolytische
Leitvermögen solcher Lösungsgemische herab.
Die Pufferstoffe gemäß
der Erfindung können dem Kälte- oder Wärmeträger, z. B. der Kühlsole, bei der Herstellung
oder später, wenn z. B. im Laufe des Gebrauchs eine Änderung des PH-Wertes eingetreten
ist, zugesetzt werden. In dem letzten Fall kann der Zusatz in Form sogenannter Regenerationslösungen
erfolgen.