Chimica dei fluidi termici spiegata

    Dow Chemical fornisce due tipi fondamentali di fluidi termici a bassa temperatura con il proprio portafoglio DOWTHERM™ (a base di glicole etilenico) e DOWCAL™ (a base di glicole propilenico). Entrambe le sostanze chimiche sono ben consolidate come soluzioni efficaci per il controllo della temperatura, ma in cosa differiscono e quale soluzione è il fluido giusto per le vostre esigenze? Questo articolo mira a semplificare e rispondere a queste domande per garantire la corretta selezione del fluido termico.


     

Competenza nel fluido termico - DOWCAL ™ e DOWTHERM ™


DOWFROST™ e DOWCAL™ sono la soluzione ideale per il trasferimento di calore a bassa temperatura, con oltre 30 anni di successi dimostrati nei sistemi HVAC, nell’industria alimentare e in altre apparecchiature esposte a temperature moderate (<350 °F) .

Ci sono tre fattori principali da valutare se scegliere di usare una soluzione di glicole propilenico o una soluzione di glicole etilenico:

    Tossicità relativa

    Il glicole etilenico (EG) è classificato come moderatamente tossico se ingerito, con una dose letale di circa 100 ml o 3 once. Negli ambienti industriali in cui i lavoratori possono essere esposti all'EG per inalazione, contatto con la pelle o con gli occhi, i problemi di salute sono relativamente minori.
     
    Il glicole propilenico (PG) mostra una bassa tossicità orale e ha visto un uso prolungato nei prodotti alimentari e farmaceutici. L'esposizione industriale in genere non è un problema per la salute. Sebbene questi fluidi differiscano leggermente, si consiglia di trattare entrambi i prodotti con le stesse precauzioni, manipolazione e processi sicuri.

    Impatto Normativo

    Il glicole etilenico e il glicole propilenico non compaiono nell'elenco EPA delle "sostanze pericolose". Tuttavia, DOWTHERM™ è soggetto ai requisiti di segnalazione per il Superfund Amendments & Reauthorization Act (SARA) e il Comprehensive Environmental Response, Compensation & Liability Act (CERCLA) a causa della sua tossicità orale acuta e del potenziale di inquinamento atmosferico.
     
    Il PG è considerato GRAS (generalmente riconosciuto come sicuro) dalla FDA ai sensi del 21 CFR 187.1666 e può essere utilizzato in un'ampia gamma di apparecchiature per alimenti, bevande e farmaceutiche.

    Efficienza di scambio termico

    Il glicole Propilenico (MPG) è più viscoso rispetto al glicole etilenico (MEG), soprattutto a temperature molto basse. Con conseguente potenziale perdita di efficienza per le applicazioni di raffreddamento.
     
    Per determinare al meglio l'efficienza del trasferimento di calore in uno scambiatore di calore raffreddato ad aria, è possibile utilizzare la seguente equazione;

    Heat-Transfer-Equation.png

    Quando viene utilizzato con una diluizione del 50% in acqua (Tabella 1 di seguito), si osserva una differenza misurabile di efficienza tra MEG (4,7% di perdita) e MPG (11,7% di perdita) a causa della maggiore viscosità nel fluido MPG.
Tabella 1: Confronto del trasferimento di calore (50% EG) con (50% PG)
    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
    --**
    --
   Tabella 2: Confronto delle proprietà fisiche di EG e PG
     
    Glicole Etilenico (100%)
    Glicole Propilenico (100%)
    Glicole Etilenico (50% Solution)
    Glicole Propilenico (50% Solution)
    Peso molecolare
    62.1
    76.1
    --
    --
    Punto di congelamento
    8°F (-13°C)
    -71°F (-58°C) Tg
    -34°F (-36°C)
    -29°F (-33°C)
    Densita’ specifica
    1.110
    1.033
    1.082
    1.050
    Densita’ (lb/ft^3)
    69.12
    64.32
    67.05
    65.14
    Flash Point
    240°F (115°C)
    220°F (104°C)
    None
    None
    Punto di ebollizione
    387°F (198°C)
    369°F (188°C)
    225°F (108°C)
    222°F (105°C)

Spiegazione delle proprietà fisiche


    Viscosità

    PG è più viscoso di EG, questa differenza è particolarmente evidente a temperature più basse dove la viscosità aumenta. Quando si opera a 170°F, la differenza di viscosità tra EG e PG è di circa il 10% e generalmente non si nota. A temperature e condizioni di avvio più fredde, il PG richiederà molta più energia.

    Punto di congelamento

    Il glicole propilenico ha un peso molecolare più elevato rispetto all'EG ed è meno efficiente nell'abbassare il punto di congelamento dell'acqua. È necessaria una concentrazione di PG superiore di circa il 2% per fornire una protezione dal gelo equivalente a quella di una soluzione a base di EG.

    Peso specifico

    Il peso specifico del glicole propilenico è molto simile a quello dell'acqua e, di conseguenza, è impossibile identificare il peso specifico delle soluzioni PG allo stesso modo delle soluzioni EG. Ad un livello elevato, un gallone di PG peserà meno di EG.

    Parametro di solubilità

    Il PG ha una maggiore affinità per i materiali simili all'olio rispetto all'EG, questo si riflette nel parametro di solubilità inferiore. Il PG agisce come solvente leggermente meglio dell'EG e può avere un effetto maggiore su alcune plastiche/elastomeri a temperature più elevate.


     

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