Жидкий теплоноситель отводит тепловую энергию от ее источника в другое место. В большинстве случаев источником тепловой энергии является печь, работающая на жидком топливе, природном газе или древесине, либо погружной электрический элемент, нагревающий циркулирующий теплоноситель.

Однако существуют менее традиционные сценарии использования. Например, в солнечных энергоустановках теплоноситель нагревается солнечным светом. Полученная тепловая энергия используется для нагревания воды и приведения в действие паровых турбин. В системах утилизации тепла теплоноситель нагревается трубами, по которым передается горячий отработанный газ.

Существуют также сценарии использования, в которых источником тепла являются химические реакции или комплектующие детали, а жидкий теплоноситель отводит тепло для понижения или поддержания температуры реакции.

Чтобы система теплообмена работала максимально эффективно, подбор компонентов, размеров трубопровода и насосов, а также расчеты по теплообмену для нее производятся на основе свойств свежего жидкого теплоносителя.

Однако по мере ухудшения свойств теплоносителя его вязкость может повышаться или даже понижаться под действием сильного термического расщепления. Вследствие ухудшения свойств и загрязнения в теплоносителе могут появляться твердые частицы или газы. Существует три типа ухудшения свойств, о которых необходимо знать операторам оборудования:

• Загрязнение, вызванное внешними факторами, такими как попадание в систему дождя или пыли из-за отсутствия крышки, или внутренними, такими как попадание технологического материала в поток горячего масла через микроотверстия или износ компонентов.
• Окисление, происходящее в результате вступления горячего теплоносителя в химическую реакцию с кислородом, содержащимся в воздухе. Первичным признаком окисления является потемнение и загустевание теплоносителя. Если не принять своевременно меры, возможно образование шлама и накопление кислотного осадка в участках с низкой скоростью или интенсивностью потока, таких как нижняя часть масляного резервуара или расширительного бака.
• Термическое расщепление, которое обычно происходит, когда на молекулы теплоносителя воздействует большее количество тепловой энергии, чем они могут поглотить и отвести в конкретный момент времени. Оно может привести к уменьшению температуры вспышки (и кипения) теплоносителя и загрязнению тепловоспринимающих поверхностей. Углеродные отложения действуют как теплоизолятор, вынуждая операторов повышать интенсивность теплопотока для поддержания рабочей температуры.

Когда свойства теплоносителя начинают ухудшаться, точность начальных расчетов по теплообмену снижается и для сохранения результатов на прежнем уровне приходится увеличивать нагрузку на систему. Это напрямую влияет на расходы организации, так как для поддержания температуры оксилившегося теплоносителя приходится расходовать топливо и электричество, а для удаления нерастворимых отложений в зонах низкой интенсивности требуется дорогостоящее техническое обслуживание.

На частоту замены жидких теплоносителей влияют два ключевых фактора. Первый — это способ применения. Например, если масло применяется при экструзии пластика, можно рассчитывать на срок службы от 4000 до 6000 часов. Если же говорить о хранении асфальта, при надлежащем техническом обслуживании одно и то же масло можно использовать до 25 лет.

Во-вторых, на срок службы жидкого теплоносителя влияют качество технического обслуживания и проводимые испытания. Компании, которые регулярно проводят анализ масел и консультируются с поставщиком, могут своевременно оценить степень ухудшения свойств и принять соответствующие меры, чтобы сократить и даже устранить необходимость в полной остановке системы для замены теплоносителя. Например, регулярная замена всего десяти процентов теплоносителя позволяет продлить срок эксплуатации системы без полной замены теплоносителя.

И напротив, компании, которые пренебрегают регулярным проведением испытаний, обычно начинают принимать меры лишь на этапе, когда уже затронуты производственные процессы, что ведет к увеличению временных и финансовых затрат на техническое обслуживание. Например, если система обычно работает при 550 °F, операторы могут видеть, как показатели на термостате с годами повышаются до 580 °F из-за роста нагрузки на систему в связи с загрязнением теплопринимающих поверхностей или повышением вязкости теплоносителя.

При наихудшем варианте развития событий циркуляция масла может оказаться недостаточной для работы системы или расщепление может привести к снижению точки кипения до показателей, опасно приближенных к рабочей температуре. Это может привести к кавитационным повреждениям насоса и значительным проблемам безопасности. После того как будет достигнута критическая точка, оператор будет вынужден произвести полную незапланированную остановку системы для слива теплоносителя, очистки и промывки системы и заливки свежего масла. Такой сценарий негативно отразится на финансовых показателях, так как, помимо затрат на дорогостоящее обслуживание, компания потеряет до четырех рабочих дней.

Для поддержания эффективности теплоносителя необходимо внедрить программу анализа отработанного масла. Операторам, которые планируют внедрить программу анализа отработанного жидкого теплоносителя в график технического обслуживания или включить жидкий теплоноситель в стандартную программу анализа отработанного промышленного масла, рекомендуется ознакомиться с входящими в программу испытаниями, так как, к сожалению, некоторые испытания для минеральных промышленных смазочных материалов не подходят для жидких теплоносителей или являются недостаточными.

Например, подсчет частиц по ISO подойдет для трансмиссионных и гидравлических масел, однако абсолютно бесполезен для жидких теплоносителей из-за их потемнения в ходе использования. С другой стороны, такие виды испытаний, как газовая хроматография, определение температуры вспышки и замер содержания твердых частиц, дают ценную информацию о состоянии теплоносителя, однако обычно не входят стандартную программу испытаний.

Следует также обратить внимание на то, что результаты, полученные с использованием стандартных методов испытаний, зависят от типа ухудшения свойств теплоносителя. Например, при окислении масло становится более густым, а при термическом расщеплении — более жидким. Таким образом, если в системе одновременно присутствуют оба типа нарушений, есть вероятность, что показатели вязкости будут казаться нормальными. Для получения точной и полной информации о состоянии теплоносителя следует использовать метод газовой хроматографии.

Одно из распространенных заблуждений, связанных с выбором жидких теплоносителей, касается цены: якобы, чем дороже продукт, тем выше качество. Хотя отчасти это так, цена — не единственное, на что следует обращать внимание. Некоторые теплоносители по определению стоят дорого, однако быстро подвергаются окислению из-за отсутствия в составе защитных антиоксидантов. В технических паспортах содержатся полезные сведения о свойствах свежих теплоносителей, однако в них мало что сообщается о том, как долго теплоноситель будет сохранять свои исходные свойства, а ведь именно этот показатель влияет на срок его службы.

Во избежание ошибок при выборе теплоносителя операторам следует консультироваться с экспертами по смазочным материалам, которые разбираются в составах теплоносителей.

Кроме того, важно обращать внимание на отзывы потребителей, в которых содержатся непредвзятые сведения о продукции. Помимо сотрудников отдела закупок, в выборе поставщика должны принимать участие представители производственного и технического отделов, а также специалисты по безопасности труда. Это поможет выбрать продукцию, которая отвечает уникальным требованиям компании и оказывает минимальное воздействие на окружающую среду и здоровье операторов. Кроме того, рекомендуется внедрить специализированную программу испытаний жидких теплоносителей, а также создать локальную службу технической поддержки, которая сможет быстро оказать помощь по увеличению или поддержанию производительности, чтобы сократить вероятность дорогостоящих сбоев системы и незапланированных простоев.