Pompy procesowe z uszczelnieniem mechanicznym wg EN 22858/ISO 2858/ISO 5199.
Rodzaje nośników ciepła
Obecne na rynku powszechnie używane nośniki ciepła mogą być stosowane dla zakresu temperatur od –50 st. C do + 400 st. C. W zależności od technicznych oraz ekonomicznych uwarunkowań, wyróżnia się dla każdego obszaru zastosowania całą gamę cieczy będących nośnikami ciepła. Ważnym kryterium doboru są transport i przekazywanie ciepła, termiczna stabilność oraz zachowanie w niskiej temperaturze. Nośniki ciepła dzieli się na 4 grupy.
Oleje mineralne jako nośniki ciepła
Do tej grupy zalicza się wszystkie nośniki ciepła, które pozyskiwane są z oleju surowego za pomocą frakcjonowania i destylacji. Stosuje się je tylko w stanie ciekłym, do temperatury 300 st. C. W zależności od tego jakie grupy węglowodorów stanowią większość, wyróżnia się dwa rodzaje olei mineralnych:
- parafinowe nośniki ciepła z węglowodorami nasyconymi o budowie linearnej lub rozgałęzionej- naftowe nośniki ciepła z nasyconymi węglowodorami cyklicznymi .
Pompa ze sprzęgłem magnetycznym z chłodnicą pierścieniową.
Syntetyczno-organiczne ciecze będące nośnikami ciepła
Syntetyczno-organiczne ciecze jako nośniki ciepła są przeważnie mieszaninami izomerów na bazie węglowodorów aromatycznych. Poprzez wybór produktów wyjściowych i określenie warunków w jakich zachodzi reakcja, na bazie procesów petrochemicznych otrzymuje się pożądane produkty końcowe. Dlatego też, po syntezie są one fizycznie destylowane lub oczyszczane, żeby usunąć wszelkie zbędne produkty i komponenty uboczne. Pojęcie „syntetyczne” jest właściwie mylące, ponieważ również te ciecze powstają z oleju surowego. Ich górne granice temperatury roboczej wynoszą 300 i 400 st. C.
Nośniki ciepła z jednolitego materiału lub jednolitej mieszaniny
Wyróżnia się zaledwie kilka nośników ciepła należących do tej grupy. Najbardziej znana jest mieszanina z difenylu (26,5 proc.) oraz tlenku difenylowego (73,5 proc.). Te substancje można stosować również w stanie parowym. Górna granica zakresu temperatury roboczej wynosi 400 st. C. Przy zastosowaniu w stanie ciekłym dla temperatury powyżej 255 st. C konieczne jest w instalacji ciśnieniowej wykorzystanie poduszki z azotu, która zapobiega wrzeniu. Poniżej tej temperatury możliwe jest zastosowanie bezciśnieniowe w stanie ciekłym.
Oleje silikonowe
Zajmują one specjalne miejsce. Cechuje je wyższa stabilność termiczna w porównaniu z syntetycznymi nośnikami ciepła, tak więc przy dłuższym okresie użytkowania zwracają się wyższe koszty inwestycji.
Właściwości organicznych olei termalnych
- Stabilność termiczna
Wszystkie organiczne oleje termalne ulegają w wysokiej temperaturze rozkładowi. Powstają wtedy produkty gazowe, najczęściej wodór czy metan, jak również produkty uboczne o niskiej lub wysokiej temperaturze wrzenia. Gazy, jak i część cieczy o niskiej temperaturze wrzenia zostają usunięte z systemu podczas eksploatacji za pomocą zbiornika buforowego. Rozłożone produkty o wysokiej temperaturze wrzenia tworzą jednak ciężkie, asfaltopodobne substancje, które osadzają się na ściankach rur jako stałe, nierozpuszczalne, koksopodobne resztki. Rozkład zależy od temperatury i zaczyna się już 50 st. C poniżej maksymalnej dopuszczalnej temperatury dla danego nośnika ciepła. W praktyce rozkład zaczyna się w następujących temperaturach:
- 250 st. C dla olei mineralnych i benzolów alkilowych
- 300 st. C dla częściowo uwodnionego terfenylenu i dwubenzeno-toulenu i benzenotoulenu
- 350 st. C dla difylu i terfenylenu.
Zjawisko rozkładu nasila się w górnym zakresie temperatury. Wystarcza podwyższyć temperaturę o 10 st. C, aby dwukrotnie zwiększyć ilość substancji powstałych z rozpadu. Według DIN 4754, należy tak dobrać temperaturę, żeby nośnik ciepła wytrzymał przynajmniej roczną eksploatację. Produkty powstałe w wyniku rozkładu mogą uszkodzić pompę cyrkulacyjną. Koksopodobne osady uszkadzają przede wszystkim łożyska ślizgowe i powierzchnie ślizgowe uszczelnienia mechanicznego.
Prąd cząstkowy w komorze rotora sprzęgła magnetycznego.
- Utlenianie i starzenie
W zależności od jakości, organiczne nośniki ciepła wchodzą w reakcje z tlenem i ulegają utlenieniu. Takie instalacje chroni się przez zastosowanie w zbiorniku buforowym ciśnieniowej poduszki z azotu. Tym samym zapobiega się przeniknięciu powietrza do instalacji. Zimne nośniki ciepła pobierają większe ilości tlenu. Dlatego ważne jest, żeby podczas składowania nośników ciepła zadbać o to, aby dopływ tlenu był odcięty. W przeciwnym razie przy ponownym napełnianiu tlen dotrze do systemu. Starzenie polega na tworzeniu się polimerów, które wytrącają się w postaci osadu. W temperaturze powyżej 80 st. C wytrąca się na uszczelnieniu mechanicznym nagar olejowy. Ten osadza się na powierzchniach ślizgowych uszczelnienia i niszczy je. Zdolność do pełzania polega na tym, że napięcie powierzchniowe medium grzewczego jest niższe niż wody. Schemat pokazuje uszczelnienie mechaniczne pokryte nagarem olejowym. Zbyt wysokie temperatury i kontakt z powietrzem prowadzą do jego rozpadu i tym samym do przecieków na uszczelnieniu mechanicznym. Właściwy dobór pompy i uszczelnienia wału ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia pełnego bezpieczeństwa i nienagannego funkcjonowania instalacji.
