انتخاب ضد یخ مناسب جهت استفاده در چیلر

مقدمه

با استناد به تحقیقات صورت گرفته در زمینه انتخاب ضد یخ مناسب بر اساس مواد تشکیل دهنده و خواص مواد شیمیایی بکار رفته در فرایند تولید ضد یخ، نتایج زیر حاصل گردید.
انتخاب ضد یخ مناسب از لحاظ سمی بودن، میزان آلایندگی زیست محیطی، دامنه دمایی کارکرد، میزان خورندگی، عمر و ماندگاری در سیستم، میزان انتقال حرارت و لزجت سیال پمپ شونده و نیز درصد انحلال مناسب در سیستم و قابلیت اشتعال مورد بررسی قرار گرفته و نتایج ذیل منتج گردید.
این نکته نیز حائز اهمیت می باشد که در صورت کارکرد سیستم تبرید در محدوده دمایی زیر 10 درجه سانتی گراد استفاده از ضد یخ توصیه اکید شده است.
نکات پیرامون انتخاب نوع ضد یخ

• ضد یخ با پایه آلی عمر بیشتری نسبت به ضد یخ های پایه معدنی دارند.
• مواد پایه تولید ضد یخ مثل متانول، الکل اتلیک(الکل + اتانول)، پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول می باشد که از بین این مواد استفاده از گلیکول ها بدلیل خوردگی کمتر ، سازگاری با محیط زیست و دامنه وسیع دمای کارکرد بهتر بوده و رایج می باشد. همچنین بدلیل قیمت کمتر منو اتیلن گلیکول به نسبت پروپیلن گلیکول، اکثر ضد یخ ها با پایه اتیلن گلیکول می باشند.
• ضد یخ باید عاری از فلزات سنگین مثل باریم و ترکیبات مضر از قبیل  بوراکس باشد.
• جهت جلوگیری از ایجاد کف در سیستم، به محلول ضد یخ، گلیسیرین و پروپانول اضافه می گردد.
•  در آب های سنگین، فسفر موجود در ضد یخ با منیزیم و کلسیم آب سخت واکنش داده و تولید رسوب می­کند. در جدول زیر میزان مجاز عناصر موجود در آب  مصرفی چیلر ارائه شده است.

مقایسه مواد پایه تشکیل دهنده ضد یخ
اتیلن گلیکولEG

• بسیار سمی و خطرناک برای سلامت انسان .
• به شدت خورنده است به همین دلیل در ضد یخ از انتی اکسیدان جهت مقاومت در برابر خوردگی استفاده می شود.
•  اتیلن گلیکول در دمای بالا( نزدیک 100درجه سانتی گراد) به مواد پایه تجزیه می شود. در صورت تجزیه به مواد تشکیل دهنده اولیه تولید اسید گلیکولیک و اسید فرمیک کرده و با کاهش PH آب، محیط را اسیدی می کند و این نکته ضروری است که برای سیستم تبرید بایستی PH حدود 7 یا بالاتر باشد.
• جهت محافظت از قسمتهای آلومینیمی مدار آب، از  نوع پر سیلیکات توصیه شده است.
  پروپیلن گلیکول PG
• تقریبا غیر سمی  و قابل تجزیه در محیط زیست می باشد. همچنین دارای تاییدیه سازمان بهداشت جهانی بوده و استفاده از آن توصیه می­گردد.
• سازگاری بهتری با فلزات و مواد لاستیکی دارد.
• به مواد خورنده تبدیل نمی شود و برای سالهای متمادی محافظ الومینیم بوده و از پوسته پوسته شدن لوله های مسی جلوگیری می­کند.
• طبق شواهد آزمایشگاهی میزان خوردگی آلومینیم در تماس با پروپیلن گلیکول کمتر از اتیلن گلیکول بوده است (گلیکول با مس و آلومینیم و فولاد ضد زنگ سازگار است).
• از نظر انتقال حرارتEG و PG یکسان می باشند.
• در مورد پدیده کاویتاسیون(ایجاد حفره روی سطوح)، در صورت  استفاده از پروپیلن گلیگول در مقایسه با اتیلن گلیکول این پدیده کمتر رویت شده است.
• 
• طبق نمودار مربوط به شرایط محافظت ضد یخ از سیال  در مقابل یخ زدگی در دماهای پایین،PG  بر خلاف EG با افزایش درصد انحلال در دماهای پایین نقطه اتکتیک(eutectic point) ندارد.(این نقطه ای است که خواص دچار تغییرات می شود  و در واقع خاصیت ضد یخ  با افزایش درصد انحلال برعکس حالت مورد انتظار  می شود).
  درصد انحلال
  میزان استفاده از ضد یخ در سیستم تبرید با توجه به محدوده دمایی کاری به شرح زیر می باشد. البته باید این نکته را  در نظر داشت که استفاده از ضد یخ،  لزجت سیال پمپ شونده را بالا برده در نتیجه افت توان پمپ و نیز کاهش ضریب انتقال حرارت را به همراه دارد. (در طراحی اولیه بایستی 2 تا 4 درصد ضریب اصلاح بار و 7 تا 18 درصد ضریب افت فشار به جهت استفاده از ضد یخ در نظر گرفته شود).
  همچنین استفاده بیش از40 % ضد یخ در سیستم تبرید توصیه نمی شود. (جدول زیر بر اساس اطلاعات شرکتDOW  که یک شرکت شیمیایی می باشد ارائه می شود).

مشخصات و درصد ضد یخ پایه اتیلن گلیکول مورد نیاز در چیلرهای تراکمی  هایر به شرح ذیل می باشد.

• (استفاده از محلول ضدیخ با پایه اتیلن گلیکول و یا پروپیلن گلیکول بلامانع است.)

نکات

• در صورت استفاده از الکل اتلیک در سیستم به علت تبخیر الکل،کنترل دائمی میزان الکل الزامی می باشد.
• استفاده از متانول به عنوان ضد یخ در سیستم، خوردگی کمتری نسبت به الکل اتلیک دارد. (هر چند که استفاده از هر دو نوع منسوخ گردیده است)
• توجه شود که الکل قابل اشتعال بوده و متانول نیز یک ماده سمی است و استفاده از هر دو مورد غیر فنی می باشد.
• به جهت استفاده از ضد یخ مناسب در چیلر های هایر توجه شود که در ساخت مبدل صفحه ای این چیلرها از مواد زیر استفاده شده است:

جنس صفحات : stainless steel AISI316
آب بندی درزها با فیلرهای مسی جوشکاری شده است.

تهیه کننده: محمود محمدآبادی
کارشناس مهندسی مکانیک (سیالات)​