Abstrakti:
Tämä tutkimus tutkii vesipitoisten glyseroliliuosten ainutlaatuisia lämpöfysikaalisia ominaisuuksia keskittyen niiden käyttöön lämmitysjärjestelmissä. Tarkastelemalla muuttujia, kuten tiheyttä, viskositeettia, lämmönjohtavuutta ja ominaislämpökapasiteettia eri glyserolipitoisuuksilla ja lämpötiloissa, tarjoamme käsityksen Master BIO -tuotteiden mahdollisista sovelluksista ja rajoituksista lämpötekniikassa.
Esittely:
Vesipitoiset glyseriiniliuokset tunnetaan erilaisista sovelluksistaan, mikä johtuu suurelta osin niiden erilaisista fysikaalisista ominaisuuksista. Tämä tutkimus tarjoaa kattavan analyysin näistä ominaisuuksista erityisesti lämmitysjärjestelmien yhteydessä.
Metodologia:
Analysoimme glyseriini-vesi-seoksia, joiden glyseriinipitoisuudet vaihtelivat välillä 10-70 massa-%, lämpötiloissa 0-100 °C. Tietoja kerättiin tiheydestä, dynaamisesta viskositeetista, lämmönjohtavuudesta ja ominaislämpökapasiteetista.
Tulokset:
Jäätymis- ja kiehumispisteet: Jäätymispiste laskee jyrkästi korkeammilla glyseriinipitoisuuksilla, mikä on hyödyllistä matalissa lämpötiloissa.
Glyseriini- ja vesiliuos – Jäätymis- ja kiehumispisteet
| Glyseriini veteen (massa-, paino-%) | Jäätymispiste | Kiehumispiste (normaalipaineessa) |
| t°C | t°C | |
| 98.2 | 13.3 | 290 |
| 95 | 7.8 | 167 |
| 90 | -1.7 | 138 |
| 80 | -20.6 | 121 |
| 70 | -38.9 | 114 |
| 66.7 | -46.1 | 112 |
| Master BIO-40PRO™ 70 | -40,2* | 110 |
| 60 | -34.4 | 109 |
| Master BIO-30PRO™ 57 | -30,6* | 108 |
| 50 | -22.8 | 106 |
| Master BIO-20PRO™ 47 | -20,0* | 105 |
| 40 | -15.6 | 104 |
| Master BIO-10PRO™ 31 | -10,5* | 102 |
| 30 | -9.4 | 103 |
| 20 | -5,0 | 101 |
| 10 | -1.7 | 101 |
| *+_0,5 riippuu estäjälisäaineesta |
Tiheys ja viskositeetti: Glyseriinipitoisuuden lisääminen johtaa korkeampaan tiheyteen ja viskositeettiin, mikä vaikuttaa virtaukseen ja lämmönsiirtoon.
Glyserolin vesiliuoksen tiheys
Glyseriinin ja veden seoksen tiheys on annettu taulukossa glyseriinipitoisuuksille 10 – 70 painoprosenttia lämpötila-alueella nollasta sataan celsiusasteeseen.
| Lämpötila | 10 % | 20 % | 30 % | 31 % Master BIO-10PRO™ 31 | 40 % | 47 % Master BIO-20PRO™ | 50 % | 57,% Master BIO-30PRO™ | 60 % | 70 % Master BIO-40PRO™ |
| оС | ρ, g/cm3 | ρ, g/cm3 | ρ, g/cm3 | ρ, g/cm3 | ρ, g/cm3 | ρ, g/cm3 | ρ, g/cm3 | ρ, g/cm3 | ρ, g/cm3 | ρ, г/см3 |
| 0 | 1,025 | 1,052 | 1,079 | 1,072 | 1,107 | 1,118 | 1,135 | 1,154 | 1,163 | 1,192 |
| 20 | 1,022 | 1,047 | 1,073 | 1,075 | 1 099 | 1,113 | 1,126 | 1,145 | 1,154 | 1,181 |
| 40 | 1,016 | 1,039 | 1,064 | 1,066 | 1,089 | 1,107 | 1,115 | 1,134 | 1,142 | 1,169 |
| 60 | 1 006 | 1,03 | 1,053 | 1,056 | 1,078 | 1,095 | 1,103 | 1,122 | 1,13 | 1,156 |
| 80 | 0,994 | 1,017 | 1,041 | 1,042 | 1,066 | 1,083 | 1,091 | 1,110 | 1,117 | 1.144 |
| 100 | 0,982 | 1 004 | 1,027 | 1,029 | 1,052 | 1,069 | 1,077 | 1,095 | 1,104 | 1,302 |
Glyserolivesiliuoksen dynaaminen viskositeetti
Glyseriinin vesiliuoksen viskositeetti on annettu taulukossa sekoituslämpötila-alueella nollasta sataan celsiusasteeseen ja glyseriinipitoisuuden välillä 10-70 %. On huomionarvoista, että lisäämällä vain 10 % (painosta) glyserolia veteen voi nostaa liuoksen dynaamista viskositeettia ~30 %.
Glyserolin vesiliuoksen viskositeetti (pitoisuus painoprosentteina)
| Lämpötila | 10 % | 20 % | 30 % | 31 % Master BIO-10PRO™ | 40 % | 47 % Master BIO-20PRO™ | 50 % | 57,% Master BIO-30PRO™ | 60 % | 70 % Master BIO-40PRO™ |
| оС | μ Pa*10-3 | μ,Pa*10-3 | μ,Pa*10-3 | μ,Pa*10-3 | μ,Pa*10-3 | μ,Pa*10-3 | μ,Pa*10-3 | μ,Pa*10-3 | μ,Pa*10-3 | μ,Pa*10-3 |
| 0 | 2,44 | 3,44 | 5,14 | 5,53 | 8,25 | 12,69 | 14,60 | 25,37 | 29,90 | 76,00 |
| 20 | 1,31 | 1,76 | 2,50 | 2,62 | 3,72 | 5,32 | 6,00 | 9,37 | 10,80 | 22,50 |
| 40 | 0,83 | 1,07 | 1,46 | 1,52 | 2,07 | 2,79 | 3,10 | 4,48 | 5,08 | 9,40 |
| 60 | 0,58 | 0,73 | 0,96 | 1,09 | 1,30 | 1,69 | 1,86 | 2,55 | 2,85 | 4,86 |
| 80 | – | – | 0,69 | 0,71 | 0,92 | 1,15 | 1,25 | 1,66 | 1,84 | 2,90 |
| 100 | – | – | – | – | 0,67 | 0,84 | 0,91 | 1,17 | 1,28 | 1,93 |
Lämmönjohtavuus: Korkeammat glyseriinipitoisuudet johtavat alhaisempaan lämmönjohtavuuteen, mikä viittaa rajoituksiin lämmönsiirtosovelluksissa.
Glyserolivesiliuoksen lämmönjohtavuusarvot on esitetty taulukossa lämpötila-alueella 20-80 celsiusastetta ja glyserolipitoisuudella 10-70 %. Glyserolipitoisuuden kasvaessa vesiliuoksen lämmönjohtavuus laskee. Glyserolipitoisuuden ollessa 50 % seoksen lämmönjohtavuus on ~30 % pienempi kuin puhtaalla vedellä.
| Lämpötila | 10 % | 20 % | 30 % | 31 % Master BIO-10PRO™ 31 | 40 % | 47 % Master BIO-20PRO™ | 50 % | 57,% Master BIO-30PRO™ | 60 % | 70 % Master BIO-40PRO™ |
| оС | W/(cm•oC) | W/(cm•oC) | W/(cm•oC) | W/(cm•oC) | W/(cm•oC) | W/(cm•oC) | W/(cm•oC) | W/(cm•oC) | W/(cm•oC) | W/(cm•oC) |
| 20 | 0,56 | 0,52 | 0,48 | 0,48 | 0,45 | 0,42 | 0,41 | 0,39 | 0,38 | 0,35 |
| 40 | 0,59 | 0,54 | 0,50 | 0,5 | 0,46 | 0,43 | 0,42 | 0,40 | 0,39 | 0,36 |
| 60 | 0,61 | 0,57 | 0,52 | 0,52 | 0,48 | 0,45 | 0,44 | 0,41 | 0,39 | 0,36 |
| 80 | 0,64 | 0,59 | 0,54 | 0,54 | 0,49 | 0,46 | 0,45 | 0,42 | 0,40 | 0,36 |
Ominaislämpökapasiteetti: Kapasiteetti pienenee glyseriinipitoisuuden kasvaessa, mikä vaikuttaa lämmitysjärjestelmien energiatehokkuuteen.
Taulukossa on arviot glyserolivesiliuoksen lämpökapasiteetista lämpötiloissa 20-80 celsiusastetta ja glyserolipitoisuuksille 10-70 prosenttia. Glyserolipitoisuuden kasvaessa liuoksen lämmönjohtavuus laskee. Normaaleissa olosuhteissa ja glyserolipitoisuuden ollessa 10 %, seoksen lämpökapasiteetti on ~2 kertaa pienempi kuin puhtaan veden lämpökapasiteetti.
Glyseriinin ja veden seoksen lämpökapasiteetti (pitoisuus painoprosentteina)
| Lämpötila | 10 % | 20 % | 30 % | 31 % Master BIO-10PRO™ 31 | 40 % | 47 % Master BIO-20PRO™ | 50 % | 57,% Master BIO-30PRO™ | 60 % | 70 % Master BIO-40PRO™ |
| оС | kJ/(kg•oC) | kJ/(kg•oC) | kJ/(kg•oC) | kJ/(kg•oC) | kJ/(kg•oC) | kJ/(kg•oC) | kJ/(kg•oC) | kJ/(kg•oC) | kJ/(kg•oC) | kJ/(kg•oC) |
| 20 | 1 998 | 1,907 | 1,816 | 1,807 | 1,725 | 1,716 | 1,634 | 1,625 | 1,542 | 1,452 |
| 40 | 2 002 | 1,916 | 1 830 | 1,210 | 1,744 | 1,735 | 1,659 | 1 650 | 1,573 | 1,487 |
| 60 | 2,010 | 1,929 | 1,848 | 1 840 | 1,767 | 1,758 | 1,687 | 1,679 | 1,606 | 1,525 |
| 80 | 2,024 | 1,948 | 1,871 | 1,864 | 1,795 | 1,786 | 1,718 | 1,710 | 1,642 | 1,608 |
Keskustelu:
Tutkimus korostaa glyseriinipitoisuuden ja lämpöfysikaalisten ominaisuuksien välisiä kompromisseja. Vaikka korkeammat pitoisuudet tarjoavat alhaisempia jäätymispisteitä, ne vähentävät myös lämmönjohtavuutta ja ominaislämpökapasiteettia, mikä saattaa rajoittaa tehokkuutta tietyissä lämmityssovelluksissa.
Johtopäätös:
Vesipitoiset glyseriiniliuokset ovat varteenotettava vaihtoehto erikoistuneisiin lämmitysjärjestelmiin, erityisesti ympäristöissä, joissa lämpötila vaihtelee. Glyseriinipitoisuuden huolellinen harkinta on kuitenkin ratkaisevan tärkeää pakkasnesteominaisuuksien ja lämmönsiirtotehon välisen tasapainon saavuttamiseksi.
Toimenpide lämmitysjärjestelmän hätäpysäytystapauksessa.
Glyseriinin ja veden liuoksilla nollalämpötiloissa ja sitä alhaisemmissa lämpötiloissa on korkea viskositeetti. Siksi, jos järjestelmä on jäähtynyt, on suositeltavaa kytkeä ensin itse lämmityselementit päälle ja käynnistää sitten kierto. Tämä vähentää pumppujen kuormitusta.
© 2024 Sergei Vesselkov. Kaikki oikeudet pidätetään.
Kaikki oikeudet pidätetään, eikä mitään osaa julkaisusta saa jäljentää, levittää tai siirtää missään muodossa tai millään tavalla, mukaan lukien valokopiointi, tallennus tai muut elektroniset tai mekaaniset menetelmät, ilman etukäteen antamaasi kirjallista lupaasi.