01.08.2023 von Markieren
Die Kernfunktion eines jeden Wärmeträgerflüssigkeit besteht darin, thermische Energie effizient von einem Teil eines Systems zu einem anderen zu transportieren, um entweder in einem industriellen Prozess oder einer industriellen Anwendung zu heizen oder zu kühlen.
Während Wasser ist Obwohl es immer noch als die kostengünstigste und effizienteste Wärmeübertragungsflüssigkeit gilt, kann es den extremen Betriebsanforderungen der modernen Industrie nicht immer gerecht werden. Es weist mehrere physikalische und chemische Einschränkungen auf, die sich negativ auf wichtige Betriebsbereiche auswirken können. Dazu gehören die Zuverlässigkeit mechanischer Systeme, die thermische Leistung und die Wartungskosten. Aus diesem Grund haben die heute führenden Hersteller von Schmiermitteln und Industrieflüssigkeiten alternative Flüssigkeiten entwickelt, die die Wirksamkeit der Wärmeübertragung verbessern, aber auch die grundlegenden Eigenschaften von Wasser verbessern können.
Zu den alternativen Wärmeübertragungsflüssigkeiten zu Wasser gehört Propylenglykol. Propylenglykol ist nicht nur viskos und farblos, sondern auch nahezu geruchlos und hat nur einen leicht süßlichen Geschmack. Wie alle Glykole (auch Diole genannt) besteht es aus zwei Alkoholgruppen und ist mit einer Vielzahl unterschiedlicher Lösungsmittel, darunter auch Wasser, mischbar. Propylenglykol ist nicht reizend und ungiftig und weist außerdem eine außergewöhnlich geringe Flüchtigkeit auf.
In diesem Blog untersuchen wir sowohl Wasser als auch Propylenglykol und beantworten die häufig gestellte Frage, welches besser ist.
Wasser als Wärmeträgerflüssigkeit
Vorteile der Verwendung von Wasser als Wärmeträgerflüssigkeit
Reines Wasser bietet aus mehreren Gründen hervorragende Wärmeübertragungseigenschaften. Als relativ preiswerte Flüssigkeit ist sie weniger viskos als viele andere Medien, was zu einer verbesserten Pumpbarkeit und damit zu geringeren Pumpkosten beitragen kann.
Anwendungen, bei denen Wasser ungeeignet ist
Allerdings gefriert reines Wasser bei 0 °C und ist daher für den Einsatz in Systemen, die Temperaturen unter dem Gefrierpunkt ausgesetzt sind, und in Geräten, die für den Betrieb bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt ausgelegt sind, ungeeignet. Ein Beispiel hierfür sind Kühlsysteme. Bei solchen Anwendungen wird eine Wasser- und Glykollösung zum Schutz vor Frost eingesetzt. Propylenglykol ist mit Wasser mischbar und daher eine ideale Option für die Formulierung von Flüssigkeiten, da die richtige Glykolkonzentration im Wasser selbst bei Temperaturen von bis zu -51 °C einen Frostschutz bieten kann.
Frostschutz in Wärmeübertragungssystemen
Frostschutz ist lebenswichtig und wenn er vernachlässigt wird, nimmt die Natur ihren Lauf. Schäden wie Rohrbrüche kommen bei einem Einfrieren häufig vor und können für Systeme katastrophale Folgen haben.
Wenn das System jedoch bei Temperaturen weit über dem Gefrierpunkt des Wassers arbeitet und keine Gefahr des Einfrierens besteht, ist reines Wasser typischerweise das bevorzugte Medium.
Wenn Wasser gegenüber Propylenglykol die bevorzugte Wärmeübertragungsflüssigkeit ist
Bei der Frage, ob Propylenglykol als Wärmeträgerflüssigkeit besser als Wasser ist, ist daher zunächst dieser Punkt zu beachten. Bei Temperaturen von 0 °C und darunter ist Propylenglykol die bessere Lösung.
Sobald die Temperaturen jedoch unter den Gefrierpunkt fallen, ist Wasser eine geeignetere Lösung, da die Betreiber von der Erschwinglichkeit und verbesserten Pumpbarkeit profitieren können.
Propylenglykol in Wärmeträgerflüssigkeiten
Wie bereits erwähnt, wird Propylenglykol mit Wasser gemischt, um den Temperaturbereich, in dem es betrieben werden kann, zu erweitern und so seine Leistung als Wärmeübertragungsflüssigkeit in Kühlsystemen wie Kühlanwendungen zu verbessern. Der Gefrierpunkt von Wasser wird effektiv gesenkt, wenn es mit Propylenglykol gemischt wird. In einigen Anwendungen wird Propylenglykol jedoch unverdünnt verwendet.
Einsatzmöglichkeiten von Wasser-Glykol-Gemischen
Eine häufige Verwendung eines Wasser-Glykol-Gemisches ist die Enteisung von Flugzeugen. Zur Entfernung von Vereisungsablagerungen am Rumpf von Verkehrsflugzeugen am Boden (sog. Enteisungsverfahren) wird eine zu 50 % erhitzte und mit Wasser verdünnte Lösung eingesetzt. Anschließend wird jedoch eine völlig unverdünnte Kältelösung auf den Flügel- und Heckflächen des Flugzeugs verwendet, um die Eisbildung während eines festgelegten Zeitraums vor dem Start zu verhindern (bekannt als Anti-Icing-Prozess).
Mischungen aus Wasser und Propylenglykol werden häufig rosa eingefärbt, um zu zeigen, dass die Produkte relativ ungiftig sind, und werden häufig als Frostschutzmittel für die Schifffahrt verkauft. Propylenglykol wird aufgrund seiner geringen Toxizität oft als Ersatz für Ethylenglykol gewählt, was es zu einem umweltfreundlichen Frostschutzmittel für Kraftfahrzeuge macht. Darüber hinaus wird es manchmal verwendet, um Sanitärsysteme in leerstehenden Gebäuden winterfest zu machen.
Der Betrieb eines Systems mit der richtigen Lösung aus Wasser und Propylenglykol kann jedoch die Notwendigkeit spezieller Maßnahmen zur Winterfeststellung überflüssig machen. Bei ordnungsgemäßer Pflege erfordert die Erstbefüllung eines Vorrats hochwertiger, industriell hergestellter Flüssigkeiten auf Glykolbasis viele Jahre lang keine nennenswerte Aufmerksamkeit. Es ist bekannt, dass inhibierte Glykol-Wärmeübertragungsflüssigkeiten bei ordnungsgemäßer Wartung in einigen Systemen zwei Jahrzehnte lang halten.
Nachteil von Propylenglykol in Wärmeträgerflüssigkeiten
Der Hauptnachteil der Verwendung einer Wärmeübertragungsflüssigkeit auf Propylenglykolbasis ist ihre höhere Viskosität im Vergleich zu einer Wärmeübertragungsflüssigkeit aus reinem Wasser. Die höhere Viskosität erhöht den Energieverbrauch, der zum Pumpen der Wärmeübertragungsflüssigkeit durch das System erforderlich ist.
Wärmeübertragungsflüssigkeiten Wasser vs. Propylenglykol
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Vorteile von Wasser gegenüber Propylenglykol in relativ geringeren Kosten und einer besseren Pumpbarkeit liegen, was zu einem geringeren Energiebedarf und Betriebsaufwand führt. Unter Gefrierbedingungen wird Wasser jedoch als Wärmeübertragungsflüssigkeit unwirksam.
Propylenglykol kann in einer präzisen Konzentration mit Wasser gemischt werden, was seine Leistung unter Gefrierbedingungen verbessern kann und es zur effektivsten Wärmeübertragungsflüssigkeitslösung macht, wenn Temperaturen von 0 °C oder weniger herrschen.
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