Водный раствор этиленгликоля в качестве теплоносителя

Этиленгликоль – это простейший представитель двухатомных спиртов. Температура плавления этиленгликоля составляет -12,9°C, кипения – 197,3°C, вспышки паров – 111°C.

Характеристики раствора этиленгликоля

Физические свойства раствора этиленгликоля: это бесцветная жидкость маслянистой консистенции, без запаха и со сладковатым вкусом. Может смешиваться с водой в неограниченных пропорциях, хорошо растворяется в уксусной кислоте и альдегидах, но плохо в четыреххлористом углероде.

Химические свойства раствора этиленгликоля:

• слабо выраженные кислотные свойства. Может взаимодействовать с щелочными металлами, образуя соли (гликоляты);
• при реакции с кислотами образует сложные эфиры;
• окисляется до щавелевой кислоты под воздействием перманганатов или соединений хрома.

При температуре свыше 180 °С протекает внутримолекулярная дегидратация с образованием ацетальдегида.

Плотность водных растворов этиленгликоля

Плотность раствора зависит в первую очередь от концентрации вещества и от температуры. Если она понижается, то плотность раствора этиленгликоля автоматически увеличивается.

	Концентрация
Температура	30%	40%	60%
10°C	998,3 кг/м³	998,5 кг/м³	998,8 кг/м³
37°C	992,3 кг/м³	992,5 кг/м³	992,8 кг/м³
93°C	962,9 кг/м³	963,2 кг/м³	963,2 кг/м³

Плотность водных растворов этиленгликоля может меняться. При смешивании с водой, как правило, происходит уменьшение объема смеси, а при смешении равных объемов – максимальное сжатие. Также плотность раствора этиленгликоля может варьироваться в зависимости от условий окружающей среды и от точности изменений. Для получения максимально точных расчетов специалисты используют соответствующее программное обеспечение или таблицы. Плотность растворов этиленгликоля может быть найдена по уравнению: ρ = 1,0400 + 0,00078Х, где ρ представляет собой плотность, а Х – это концентрация этиленгликоля в процентах.

Теплопроводность водных растворов этиленгликоля

Теплопроводность раствора этиленгликоля зависит от концентрации раствора и температуры. Если концентрация этиленгликоля увеличивается, теплопроводность тут же понижается. Особенно явно это видно по сравнению с чистой водой. Связано это с особенностями взаимодействия молекул между собой (молекул воды и этиленгликоля), а также с изменением структуры химического раствора.

	Плотность, кг/м³	Удельная теплоемкость, кДж/(кг·К)	Кинематическая вязкость, м²/с·10⁶	Теплопроводность, Вт/(м·К)
0°C	1130,1	2,294	67,62	0,242
20°C	1116,1	2,382	19,17	0,249
100°C	1057,9	2,742	2,03	0,263

Максимальная теплопроводность раствора этиленгликоля наблюдается в интервале температур от 80 до 120 °С. Если концентрация этиленгликоля составляет около 65%, коэффициент теплопроводности снижается до 70.

Теплоемкость водных растворов этиленгликоля: как он зависит от температуры

Увеличивается она вместе с ростом температуры раствора, а если массовое содержание этиленгликоля увеличивается, теплоемкость раствора тут же значительно снижается. Чтобы получить точный расчет теплофизических свойств раствора, следует использовать специализированные номограммы. Они учитывают все: и температуру, и концентрацию этиленгликоля.

	Концентрация
Температура	30%	40%	60%
10°C	3785 Дж/(кг*°C)	3621 Дж/(кг*°C)	3249 Дж/(кг*°C)
38°C	3845 Дж/(кг*°C)	3694 Дж/(кг*°C)	3346 Дж/(кг*°C)
93°C	3965 Дж/(кг*°C)	3839 Дж/(кг*°C)	3540 Дж/(кг*°C)

Преимущества использования растворов этиленгликоля в качестве теплоносителей

Раствор этиленгликоля имеет ряд преимуществ:

• высокая температура кипения. Благодаря этому теплоноситель надежно защищен от вскипания при перегреве системы. Это особенно важно, если предстоит работа в условиях замкнутого контура. Например, если в растворе концентрация 60%, то температура может быть достаточно высокой – около +110 °С;
• надежная защита от замерзания. Водные растворы этиленгликоля сохраняют свои свойства при минусовых температурах. Они превращаются в немного рыхлую субстанцию, которая не расширяется в объеме. Благодаря этому система также не разрушается. Это позволяет использовать раствор этиленгликоля в регионах с низкими температурами (на Севере);
• высокая текучесть и теплопроводность. Соответственно, тепло быстро и эффективно распространяется по отопительной системе;
• низкая вязкость. Благодаря этому циркуляция теплоносителя улучшается, а также снижается воздействие на насосное оборудование;
• отсутствие отложений солей в трубопроводе. Это тоже важный момент, потому что продлевает срок эксплуатации системы отопления;
• возможность добавления присадок. Это могут быть ингибиторы коррозии, которые надежно защищают изделия из металла. Или присадки для снижения пенообразования. Есть также присадки для окрашивания раствора, что позволяет быстро и своевременно найти протечки в отопительной системе;
• экономичность. Теплоносители на основе раствора этиленгликоля, как правило, дешевле, чем остальные, например, на основе пропиленгликоля.

При выборе теплоносителя на основе этиленгликоля надо обязательно учесть диапазон температуры и материалы системы, а также условия эксплуатации и нормы безопасности.