روغن انتقال حرارت

فرآیند روغن انتقال حرارت

همانطور که می‌دانیم، فرآیندهای صنعتی همواره با تولید بسیار زیاد گرما عجین شده اند و برای داشتن عملکرد مناسب حتما به سیستم های گرمایش و سرمایش مختلفی نیاز داریم. آب و بخار آب متداول ترین موادی هستند که در سیستم های انتقال حرارت از آن ها استفاده می شود. با این وجود در دماهای بالای 200 درجه سانتی گراد، آب دیگر نمی تواند خاصیت انتقال حرارتی خوبی داشته باشد و سریعا ظرفیت گرمایی خود را از دست می دهد.

در این حالت باید آب را تحت فشار مورد استفاده قرار داد که مستلزم به کارگیری حجم عظیمی از سیستم ها و تجهیزات مانیتورینگ به منظور پایش دائم سیستم است. علاوه بر این، آب سبب خوردگی در لوله ها و دیگر قطعات می شود که این خود عیب بزرگی به شمار می آید. پس نیاز است تا ماده‌ای دیگر به جای آب استفاده شود و یکی از بهترین موادی که می‌توان از آن‌ استفاده کرد، روغن است.

محدوده دمایی روغن حرارتی

روغن‌های انتقال حرارت که پایه ی شیمیایی یا معدنی دارند یک جایگزین بسیار مناسب برای آب به حساب می‌آیند. این روغن‌ها برای محدوده دمایی بین 200 تا 400 درجه سانتی گراد کاربرد دارند و یکی از مزایای اصلی آن ها عدم نیاز به تحت فشار قرار دادن روغن تا دمای 350 درجه سانتی گراد است.

ویژگی های روغن انتقال حرارت

بر اساس کاربردی که از روغن انتقال حرارت انتظار داریم، این ترکیبات باید ویژگی ها و مشخصات مختلفی داشته باشند. برخی از مهم ترین ویژگی هایی که می توان برای روغن های حرارتی نام برد، عبارت‌اند از: ویسکوزیته مناسب، پایداری حرارتی بالا، نقطه اشتعال بالا، خواص انتقال حرارتی خوب و سهولت دفع مواد زائد.

این روغن‌ها باید غیر خورنده، غیر سمی و غیر قابل اشتعال باشند. البته این یک حقیقت غیر قابل انکار است که هیچ یک از روغن های حرارتی نمی‌توانند تمام ویژگی های فوق را در بهترین حالت ممکن داشته باشند. بنابراین باید بر اساس سیستم مورد نظر خود بهترین روغن حرارتی را انتخاب کنیم. با این وجود برخی از مشخصات هستند که جنبه عمومی پیدا می کنند و می توان برای انتخاب روغن انتقال حرارت مناسب به آن ها توجه بیشتری کرد.

یکی از این مشخصات ویسکوزیته نسبتا پایین و مناسب روغن خصوصا در دماهای پایین رنج کارکرد روغن است چرا که این ویژگی به طور مستقیم بر روی کمترین دمایی که سیستم می‌تواند در آن دما شروع به کار کند، تاثیر می گذارد. این مسئله زمانی اهمیت ویژه پیدا می کند که سیستم در محیط باز قرار دارد و هیچ وسیله گرمایشی کمکی وجود ندارد.

ویسکوزیته روغن انتقال حرارت

ویسکوزیته روغن تعیین کننده مشخصات جریان درون لوله ها است که به طور مستقیم با میزان خوردگی لوله ارتباط دارد. ویسکوزیته مناسب و داشتن جریان اغتشاشی در لوله ها سبب انتقال حرارت هر چه بهتر درون سیستم می شود. پایداری حرارتی روغن پارامتر مهم دیگری است که نقش مهمی در سیستم پمپاژ روغن و عملکرد ایمن سیستم انتقال حرارت ایفا می‌کند.

روغن های حرارتی معمولا ترکیبی از اجزا مختلف هستند، پس اجزای موجود در روغن که دمای جوش پایینی دارند، در هنگام کارکرد سیستم انتقال حرارت، تبخیر می شوند و باید از روغن حذف شوند چرا که تاثیر به سزایی بر مشخصات کلیدی روغن انتقال حرارت می گذارند. این مواد سبب کاهش ویسکوزیته و کاهش دمای نقطه اشتعال روغن در دماهای بالا می شوند.

اگر دمای سیستم انتقال حرارت همچنان افزایش پیدا کند، ترکیباتی که دمای ذوب بالایی دارند شروع به تجزیه و شکسته شدن، می‌کنند. در این حالت ترکیبات جدیدی با ویسکوزیته بالا درون روغن ایجاد می‌شود که سبب ایجاد رسوب‌های کک مانند و لجنی درون لوله ها و سیستم انتقال حرارت می شود.

عمر مفید روغن انتقال حرارت

هنگامی که قصد انتخاب روغن انتقال حرارت را دارید، قطعا دانستن عمر مفید این روغن یکی از مهم‌ ترین سوالات شما خواهد بود. با توجه به کیفیت و نوع روغن هایی که امروزه تولید می شوند، باید گفت که از این روغن ها می‌توان به راحتی تا چندین سال استفاده کرد.

البته ویژگی ها و مشخصات کاهش کیفیت روغن به پارامترهای متعددی بستگی دارد. چرا که روغن حرارتی طبیعی با اکسیژن واکنش می دهد و اگر دنبال روغنی با عمر بالا هستیم باید مقاومت به اکسایش در این روغن ها را مورد توجه قرار دهیم. اسیدهای طبیعی که احتمال خوردگی را افزایش می دهند، در طی واکنش هیدروکربن های اشباع با اکسیژن به وجود می آیند.

ترکیبات پلیمری هم در این بین به وجود می آیند که سبب ایجاد رسوب و لجن در روغن می شوند. وجود مس و آلودگی هایی نظیر گرد و خاک، آب و زنگ زدگی در سیستم، میزان اکسیداسیون را افزایش می‌دهد. پس بهتر است از مس در سیستم های انتقال حرارت تا جای ممکن استفاده نشود.

علاوه بر تمام ویژگی ها و مشخصات گفته شده باید ویژگی های انتقال حرارت روغن هم به صورت ویژه مورد توجه قرار گیرد.

هدایت گرمایی در واقع نشان دهنده میزان انتقال حرارت انجام شده بین لوله و فیلم روغن ایجاد شده بر روی آن است. متوسط نرخ انتقال حرارت باید برای سیستم مورد نظر مناسب باشد.

فشار بخار موجود در سیستم در هنگام کار در بالاترین دمای رنج کاری، می تواند نشان دهنده این موضوع باشد که آیا نیاز است سیستم انتقال حرارت را تحت فشار قرار دهیم یا خیر.

همان طور که مطالعه کردید، متوجه شدید که برای انتخاب روغن انتقال حرارت باید فاکتورهای متعددی را مد نظر قرار دهید ولی فراموش نکنید که با به کارگیری یک روغن مناسب هم کارایی سیستم شما افزایش می یابد و هم عمر سیستم انتقال حرارت شما بیشتر خواهد شد.

در انتها مشخصات اصلی روغن های انتقال حرارت را به صورت موردی بر می شماریم:

1- ویسکوزیته بالا-داشتن ویسکوزیته بالا سبب می‌شود که تغییرات دمایی تاثیر زیادی بر میزان ویسکوزیته نداشته باشد.

2- پایداری حرارتی و مقاومت در برابر اکسایش- به این ترتیب در دماهای بالا، رسوب، لجن و ترکیبات پلیمری در روغن به وجود نخواهد آمد.

3- فراریت کم- هرچه میزان فراریت کمتر باشد، میزان کمتری روغن تبخیر می‌شود و سیستم دچار خوردگی کمتری خواهد شد.

4- دمای نقطه اشتعال بالا

ویژگی های عمومی روغن‌ های حرارتی را همان طور که در خلال بحث‌های فوق هم اشاره شد، می توان به صورت زیر خلاصه کرد:

1- غیر سمی و بی‌بو بودن

2- سازگاری با اجزا سیستم

3- عدم ایجاد خودگی در سیستم

4- پایداری خوب در برابر واکنش پذیری با آب

5- فشار بخار کم در دماهای بالا

6- نقطه جوش بالا

7- بازده گرمایی بالا به منظور انتقال حرارت مناسب

8- سازگاری با دیگر روغن‌های انتقال حرارت