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    Thermofluidchemie erklärt

    Dow Chemical bietet mit seinem Portfolio DOWTHERM™ (auf Ethylenglykolbasis) und DOWFROST™ (auf Propylenglykolbasis) zwei Grundtypen von Niedertemperatur-Thermofluiden an. Beide Chemien haben sich als effektive Lösungen für die Temperierung etabliert, aber wie unterscheiden sie sich und welche Lösung ist die richtige für Ihre Anforderung? Dieser Artikel zielt darauf ab, diese Fragen zu beantworten, um Ihnen die richtige Auswahl des Thermofluids zu ermöglichen.


     

Thermofluid-Expertise - DOWFROST™ & DOWTHERM™

 


DOWFROST™ und DOWTHERM™ sind die erste Wahl für Wärmeübertragungsanforderungen bei niedrigen Temperaturen, mit mehr als 30 Jahren nachgewiesenem Erfolg in HLK-Systemen, Lebensmittelverarbeitungsanlagen und anderen Geräten, die moderaten Temperaturen (<350°F) ausgesetzt sind. Es gibt geringfügige Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung dieser Produkte, aber separate und individuelle Handhabungs- und Betriebsverfahren sind nicht ausdrücklich erforderlich.

 

Es gibt drei Hauptfaktoren, die Sie bei der Entscheidung zwischen einer Propylenglykol- und einer Ethylenglykollösung berücksichtigen sollten:

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    Relative Toxizität

    Ethylenglykol (EG) wird bei Einnahme als mäßig giftig eingestuft, mit einer tödlichen Dosis von ungefähr 100 ml oder 3 Unzen. In industriellen Umgebungen, in denen Arbeitnehmer durch Einatmen, Haut- oder Augenkontakt EG ausgesetzt sein können, sind gesundheitliche Bedenken relativ gering.

     

    Propylenglykol (PG) weist eine geringe orale Toxizität auf und wird über einen längeren Zeitraum in Lebensmittel- und Pharmaprodukten eingesetzt. Die industrielle Exposition ist im Allgemeinen nicht gesundheitsschädlich. Obwohl sich diese Flüssigkeiten geringfügig unterscheiden, wird empfohlen, beide Produkte mit gleichen Vorsichtsmaßnahmen, sicherer Handhabung und Verfahren zu behandeln.

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    Regulatorische Auswirkungen

    Ethylen- und Propylenglykol erscheinen nicht auf der EPA-Liste der „gefährlichen Stoffe“. Allerdings unterliegt DOWTHERM™ aufgrund seiner akuten oralen Toxizität und seines Luftschadstoffpotenzials den Meldepflichten nach dem Superfund Amendments & Reauthorization Act (SARA) und dem Comprehensive Environmental Response, Compensation & Liability Act (CERCLA).

     

    PG wird von der FDA gemäß 21 CFR 187.1666 als GRAS (allgemein als sicher anerkannt) eingestuft und kann in einer Vielzahl von Nahrungsmitteln, Getränken und pharmazeutischen Geräten verwendet werden.

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    Wärmeübertragungseffizienz

    PG ist viskoser als EG, insbesondere bei sehr niedrigen Temperaturen. Dies führt zu einem möglichen Effizienzverlust bei Kühlanwendungen.

     

    Um die Wärmeübertragungseffizienz in einem luftgekühlten Wärmetauscher am besten zu bestimmen, können Sie die folgende Gleichung verwenden:

    Heat-Transfer-Equation.png

    Bei Verwendung mit einer 50%igen Verdünnung in Wasser (Tabelle 1 unten) ist ein messbarer Unterschied in der Effizienz zwischen EG (4,7 % Verlust) und PG (11,7 % Verlust) aufgrund der höheren Viskosität in der PG-Flüssigkeit zu sehen.

Bei Verwendung mit einer 50%igen Verdünnung in Wasser (Tabelle 1 unten) ist ein messbarer Unterschied in der Effizienz zwischen EG (4,7 % Verlust) und PG (11,7 % Verlust) aufgrund der höheren Viskosität in der PG-Flüssigkeit zu sehen.

    Temp °C
    Re (EG)
    Re (PG)
    hi (EG)
    hi (PG)
    A†
    U (EG)
    U (PG)
    B††
    76.6
    54,612
    45,564
    968
    855
    11.7
    18.69
    18.64
    99.7
    48.8
    31,554
    23,648
    739
    628
    15.0
    18.58
    18.49
    99.5
    21.1
    15,318
    8,983
    508
    356*
    29.9
    18.36
    18.09
    98.5
    -3.8
    6,152
    2,478
    275*
    121*
    56.0
    17.82
    16.46
    92.4
    -17.7
    3,054
    947
    151*
    --*
    --*
    16.92
    --**
    --
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Tabelle 2: Vergleich der physikalischen Eigenschaften EG und PG

    -

    Ethylenglykol (100%)

    Propylenglykol (100%)

    Ethylenglykol (50% Lösung)

    Propylenglykol (50% Lösung)

    Molekulargewicht

    62.1
    76.1
    --
    --

    Gefrierpunkt

    8°F (-13°C)
    -71°F (-58°C) Tg
    -34°F (-36°C)
    -29°F (-33°C)

    Spezifisches Gewicht

    1.110
    1.033
    1.082
    1.050

    Dichte (lb/ft^3)

    69.12
    64.32
    67.05
    65.14

    Flammpunkt

    240°F (115°C)
    220°F (104°C)
    None
    None

    Siedepunkt

    387°F (198°C)
    369°F (188°C)
    225°F (108°C)
    222°F (105°C)

Physikalische Eigenschaften erklärt


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    Viskosität

    PG ist viskoser als EG, dieser Unterschied macht sich besonders bei niedrigeren Temperaturen bemerkbar, bei denen die Viskosität zunimmt. Beim Betrieb bei 170°F beträgt der Viskositätsunterschied zwischen EG und PG etwa 10 % und ist im Allgemeinen nicht wahrnehmbar. Bei kälteren Temperaturen und Startbedingungen benötigt PG deutlich mehr Energie.

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    Gefrierpunkt

    Propylenglykol hat ein höheres Molekulargewicht als EG und senkt den Gefrierpunkt von Wasser weniger effizient. Eine etwa 2 % höhere PG-Konzentration ist erforderlich, um einen gleichwertigen Frostschutz wie eine Lösung auf EG-Basis zu bieten.

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    Spezifisches Gewicht

    Das spezifische Gewicht von Propylenglykol ist dem von Wasser sehr ähnlich, weshalb es unmöglich ist, das spezifische Gewicht von PG-Lösungen auf dieselbe Weise zu bestimmen, wie dies für EG-Lösungen der Fall ist. Auf einem hohen Niveau wiegt eine Gallone PG weniger als EG.

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    Löslichkeitsparameter

    PG hat eine größere Affinität zu ölähnlichen Materialien als EG, dies spiegelt sich in dem niedrigeren Löslichkeitsparameter wider. PG wirkt als Lösungsmittel etwas besser als EG und kann bei höheren Temperaturen auf einige Kunststoffe/Elastomere stärker wirken.



     

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