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從導熱油的結焦機理看選擇優質導熱油的必要性

發布日期:2018-04-04 作者: 點擊:

導熱油換熱介質在作業過程會發生結焦現象,這是一個複雜的 化學變化過程。其實任何品質的導熱油産品在遭遇高溫、高壓和空 氣交換的條件下,都有發生劣化結焦的傾向性。從其結焦的過程分 析,導熱油在使用過程中首先會發生烴基分子鍊的斷裂,這種化學 性質的分子裂變往往受着介質的不飽和成分影響最深,精制程度越 高的換熱介質,其化學穩定性和熱穩定性更高,反之則越低。如果 較多的導熱油介質成分發生類似的化學變化,會導緻整體導熱油組 分的低沸物組分增加,導熱油的揮發性增強,同時伴着換熱系統内 部飽和蒸汽壓更高,換熱系統的循環換熱性能變弱。   


另外,導熱油的裂化形成的烴鍊自由基成分會再次重組,這就 是導熱油産品的縮合現象。縮合是一個複雜的不可控的化學合成過 程。這個過程首先産生的就是系統中的膠質成分,這是一種很難分 解和處理的高沸物質,質量好的導熱油能将膠質懸浮于油中,在循 環過程中,可将部分膠質通過過濾器濾掉。如果導熱油的溶解度達 到過飽和狀态,高沸物就會粘附在管内壁,即使有一小部分膠質附 着在爐管内壁,就容易形成結焦。導熱油在換熱系統中結焦,一般 分以下四個階段。   


誘導階段   烷烴類導熱油在導熱油爐爐管金屬表面受熱作用下,主要發生 二大類化學反應:一類是裂解反應,另一類是縮合反應。裂解反 應,使烷烴類大分子分解為小分子,導熱油理化指标表現為粘度、 閃點變小。縮合反應使烴類大分子縮合成芳烴等更大分子,在這些 化學反應中,其主要反應産物路線是:烷烴一稀烴一芳香烴一稠環 芳烴一膠質一瀝青質。   由此可見,反應過程中的分子量是逐步增大的。如膠質分子量 在600~1000間,瀝青質分子量在700~40000間,這些大分子物質在導 熱油中自行分離出來,其分離出來的膠質和瀝青質是粘糊狀的,它 在導熱中起誘導因子作用,繼續誘導導熱反應。   


吸附階段   導熱油經加熱生成膠質和瀝青質成分向爐管金屬表面的遷移或 被金屬表面的吸附 吸附是導熱油的瀝青質發生在爐管金屬表面上的 表面現象,吸附可分為物理吸附與化學吸附。物理吸附多在較低溫 度時進行,化學吸附都在較高溫度時進行。物理吸附是範德華引力 作用的結果,沒有電子偶的形成。它可以是單分子吸附,也可以是 多分子吸附。但并不一定在第一層吸滿以後才吸附第二層,也不一 定在第二層吸滿以後再吸附第三層,屬于不規則吸附。可是化學吸 附卻隻是單分子吸附,它在吸附過程中生成化合物。導熱油中瀝青 質在爐管金屬表面主要是物理吸附,而且吸附的厚度是不均勻的、 很軟粘糊狀瀝青質。當溫度增加後,碳與鋼可能會發生吸附生成化 合物,此時就要影響爐管質量,使爐管發脆 。   


硬化階段   瀝青質附着爐管壁上繼續受熱會硬化,生成結焦。結焦相對來 說比較硬的,傳熱系數又很小,是非傳熱物質。它在金屬表面增加 一層結焦層後,起到隔熱作用,故結焦在導熱油爐使用中無一好 處。在硬化階段中,結焦的主要化學反應是脫氧反應。随着脫氫程 度不同,生成結焦的形狀也不同。


主要分為三種: 一、海綿狀焦, 也稱無定形焦,C/H比小;焦塊疏松,硬度低,結焦中含油量大, 在火中易燃燒,在爐管中易清除。 二、蜂窩狀焦,也稱同性焦,C /H比中等;焦塊内部結構呈蜂窩狀,硬度中等,結焦中含油量少, 在火中不易燃燒,在爐管中清除困難 。三、針狀焦,也稱異性焦, C/H比高;焦塊内的孔隙是均勻定向和呈細長橢圓形,破碎時焦塊 裂成針狀的焦一片或玻璃狀,硬度高,結焦中含油量極少,在火中 不燃燒,在爐管中清焦很困難。   


脫落階段   脫落是吸附的可逆過程。在吸附過程中,瀝青質被導熱油爐的 管壁金屬表面吸附上去,同時也有瀝青質在導熱油爐的爐管金屬表 面脫落下來,這是方向相反的兩個過程。在這兩個過程進行到速度 相等時,就建立起吸附平衡,吸附量達到最大值。流體力學理論認 為,雷諾數R≤2230時。流體在管内呈層流狀态:當雷諾數R≥4000 時,流體在管内呈湍流狀态。湍流狀态下,焦在管壁表面的吸附速 度較慢,脫落較多。實踐證明,當管内導熱油的流速達到(1.53)m/ s時,就可以得到較薄的邊界層,導熱油在管内結焦較少,達到強化 傳熱。不同的受熱面的熱負荷強度不同,管内導熱油流速的要求也 應不一樣。《有機熱載體爐安全技術監察規程》規定,對于輻射段 管内流速不低于2.0 m/s;對于對流段管内流速不低于1.5 m/s, 從而增加導熱油滞流程度。減少傳熱邊界層中滞流底層厚度:減少 對流傳熱熱阻,提高對流傳熱系數,起到機械防焦和強化導熱油流 體傳熱的目的。

本文網址:http://www.jhheyuan.net/news/360.html

關鍵詞:導熱油,高溫導熱油,導熱油在線清洗劑

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