Ulja za prenos toplote

1.1.Ulja za prenos toplote

U indirektnim sistemima zagrevanja mogu da se koriste različita sredstva za prenos toplote: topla voda, para, mineralno ulje i sintetičke hemijske mešavine. Upoređujući njihove karakteristike, a imajući u vidu sve veću zastupljenost modernih procesa sa visokim temperaturama zagrevanja (200 do 300 0C) mogu se iskazati neke značajne prednosti mineralnih ulja od kojih su najvažnije:

  • manji pritisak pare na povišenim temperaturama,
  • ne postoji problem korozije i taloženja,
  • niska tačka stinjavanja,
  • mogućnost postizanja velike tačnosti regulisanja temperature (2 do 5 0C)

Ulja za prenos toplote se koriste u tekstilnoj, papirnoj, hemijskoj i prehrambenoj  industriji kao i kod sušara i asfaltnih baza.

Tabela 1: Klasifikacija ulja za prenos toplote prema ISO standardu

Oznaka
ISO- L
Tip proizvoda i zahtevana svojstva
Posebna
primena1)
Specifična primena
Tipična
primena
Napomena
QA
Oksidaciono stabilno mineralno ulje i sintetički  fluid
Maksimalna  temperatura 250oC
Otvoren sistem
Otvoreni uljni rezervoari za grejanje mehaničkih ili elektronskih delova
Za pojedinačnu primenu mora se uzeti u obzir opasnost od požara, uključujuću u obzir sistem, radnu okolinu i sam fluid.
1.- jedinice sa sistemom sa fluidom za  prenos toplote moraju biti snabdevene efikasnim ekspanzionim sudom, sistemima za ventilaciju i filtriranje.
2.- Za jedinice sa izmenom toplote za grejanje namirnica, fluid za prenos toplote mora biti u skladu sa nacionalnim zdravstvenim i bezbednosnim propisima.
QB
Termički  stabilno mineralno ulje i sintetički  fluid
Maksimalna temperatura 300oC
Zatvoreni sistem sa ili bez prinudne cirkulacije
Sistem za grejanje sa fluidom za prenos toplote.
Zatvoren sistem sa vodenim kupatilom
QC
Termički  stabilno mineralno ulje i sintetički  fluid
Maksimalna temperatura od 300oC  do 320oC
Zatvoreni sistem sa prinudnom cirkulacijom
 
QD
Izrazito termički stabilan sintetički fluid
Maksimalna temperatura:                  > 320oC
Zatvoreni sistem sa prinudnom cirkulacijom
Sistem za grejanje sa fluidom za prenos toplote
QE
Termički  stabilno mineralno ulje i sintetički  fluid, male viskoznosti na niskim temperaturama
Temperatura  u opsegu:  od - 30oC  do  200oC
Kružni rashladni sistem
Jedinica za grejanje sa toplim protokom / ili hlađenje sa hladnim protokom
1) Temperature date u ovoj koloni  su temperature fluida u masi, merene na liniji pražnjenja iz grejača. To nisu temperature uljnog filma u dodiru sa grejačem, koje mogu biti znatno više.

Nedostaci ulja kao što je: manji koeficijent prenosa toplote, sklonost ka koksovanju i oksidaciji koja ograničava vreme trajanja, potreba za prinudnom cirkulacijom i radom bez prisustva vazduha, kao i veća cena koštanja, ne predstavlja ozbiljne poteškoće, pogotovo kod ispravno konstruisanih sistema koji zadovoljavaju osnovne kriterijume turbulentnog strujanja, velike brzine protoka i kontrolisane cirkulacije. Ukoliko se temperatura ulja poveća iznad 3000C, dolazi do pojave termičke razgradnje, krekovanja, što ima za posledicu stvaranje lakših ugljovodonika i izdvajanje, odnosno taloženje koksa. Ovakve pojave u mineralnom ulju su nepoželjne, jer se taloženje koksa na zidovima izmenjivača smanjuje prenos toplote, čime se stvaraju uslovi za nastajanje novih pregrejanih zona, koje dalje iniciraju proces krekovanja. S druge strane, lakši ugljovodonici osim što snižavaju tačku paljenja, mogu isparavanjem stvoriti gasovite faze koje otežavajući cirkulaciju opet dovode do lokalnog pregrevanja i krekovanja. Nepoželjna posledica stvaranja gasovite faze može biti i kavitacija na pumpi. Zbog toga se uređaji za prenos toplote osiguravaju aparatima za automatsko merenje temperature i kontrolu cirkulacije koje su povezane sa grejačem i u slučaju nedozvoljenog porasta temperature ili greške u cirkulaciji zaustavljaju unošenje toplote u sistem. Brzina cirkulacije ulja mora biti najmanje 1 m/s. Ako se koriste električni grejači, njihova snaga mora biti ograničena na  1 W/cm2.

Starenje ili oksidacija, kao jedan od faktora koji utiču na vek trajanja uljnog punjenja, takođe se mogu pravilnom konstrukcijom sistema ili uz njegovu korekciju svesti na prihvatljivu meru. Mineralno ulje za prenos toplote povećava svoju zapreminu zagrevanjem na maksimalnu radnu temperaturu za 20 – 25 %, što zahteva postojanje ekspanzione posude, koja je jedino mesto u sistemu gde ulje dolazi u dodir sa vazduhom usled čega pri povišenim temperaturama reaguje sa kiseonikom tj. oksidira. Tipični produkti oksidacije parafinskih ulja su kiseline niže molekulske težine, koje deluju veoma korozivno na neke metale i doprinose povećanju viskoznosti. Da bi se usporio proces oksidacije, temperatura ulja u ekspanzionoj posudi mora biti što niža, i ne bi smela da pređe 60 0C jer se prekoračenjem ove temperature za svakih 100C proces oksidacije dvostruko ubrzava. U nekim sistemima ekspanziona posuda se puni inertnim gasom, naročito kod temperatura većih od 60 0C, kako bi se oksidacija svela na minimum. Ulje i postrojenje mogu biti dužeg veka ako se temperatura održava oko 40 0C ispod temperature krekovanja. Početna tačka ključanja mora biti najmanje 20 0C viša od temperature zagrevanja ulja u sistemu. Iskustvo je pokazalo da ulje, ako se koristi na propisanim temperaturama, može izdržati 4.000 do 5.000 radnih sati.