Bei Temperaturen über 80°C kann sich durch die Alterung (Oxidation) von Thermalölen im Dichtspalt von Gleitringdichtungen Ölkohle festsetzen

Bei Temperaturen über 80°C kann sich durch die Alterung (Oxidation) von Thermalölen im Dichtspalt von Gleitringdichtungen Ölkohle festsetzen

Das wichtigste Merkmal von Wärmeträgern, neben ihrer Wärmeübertragungseigenschaft, ist die Thermostabilität. Denn sie ist das Kriterium für den Anwender, wie lange er einen Wärmeträger einsetzen kann und wie oft er ihn wechseln muss, was mit Kosten und Anlagenstillständen verbunden ist. Zersetzungsprodukte der Wärmeträger können sich außerdem in der Anlage absetzen und diese schädigen. Alle anderen Eigenschaften sind lediglich Auslegungsdetails, beispielsweise, ob die Dichte oder Viskosität etwas höher oder niedriger ist.

Über dem Siedepunkt wird es teuer
Die häufigsten Anwendungen für Wärmeträgerflüssigkeiten sind drucklos, das heißt, sie werden unterhalb ihrer Siedepunkte eingesetzt. Die Temperaturen dabei liegen meist zwischen 300 und 340°C. Bei höheren Temperaturen werden die Wärmeträger oberhalb ihres Siedepunktes verwendet und müssen dann drucküberlagert sein. Solche Systeme sind teuer, weil alle Armaturen und Rohrleitungen auf einen höheren Betriebsdruck ausgelegt werden müssen.

Für Temperaturbereiche zwischen 0 und 100°C ist Wasser im Prinzip der beste Wärmeträger mit unübertrefflichen Wärmeübertragungseigenschaften und unproblematisch im Umgang. Über der Siedetemperatur steigt allerdings der Dampfdruck erheblich an, ab 200°C ist eine druckfeste Anlage mit einem Nenndruck von 16bar nötig, bei 250°C sind es bereits 40bar. Die Druckstufen bei Öl sind wesentlich kleiner als bei Wasser, so dass auch Rohre und Armaturen für einen geringeren Betriebsdruck als bei Wasser ausgelegt werden können. Aus diesem Grund ist Wasser als Wärmeträger immer weiter auf dem Rückmarsch. Wo Wasser als Wärmeträger etabliert ist, wird es auch weiterhin eingesetzt, neue Anlagen kommen jedoch nicht dazu.

Synthetische Ölesind teurer aber stabiler
In der Papier-, Baustoff- und Holzindustrie wird nach wie vor hauptsächlich mit Wärmeträgern auf Mineralölbasis gearbeitet, obwohl diese nur bis 300°C einsetzbar sind, während die Temperaturen der Anwendungen tendenziell steigen. Bei Temperaturen über 300°C sind die mineralischen Öle nicht mehr stabil und müssen nach wenigen Jahren ganz ausgetauscht oder zumindest aufgefrischt werden. Synthetische Öle sind deshalb auf dem Vormarsch. Zwar sind diese um den Faktor 4 teurer, haben dafür aber eine vielfach längere Einsatzdauer. Werden die Kosten durch Stillstandszeiten, Ölaustausch usw. miteingerechnet, kann sich das schnell rechnen.

In der Chemieindustrie haben sich die synthetisch-organischen Wärmeträgerflüssigkeiten längst durchgesetzt. Sie haben den Vorteil, dass unerwünschte Nebenprodukte oder Komponenten des Öls entfernt wurden. Ihre oberen Einsatzgrenzen liegen zwischen 300 und 400°C. Will man synthetische Öle benutzen, muss das bei der Auswahl neuer Wärmeträgerpumpen beachtet werden, da die Werkstoffe und die Gleitringdichtung an das jeweilige Medium angepasst sein müssen. Die aus Aromaten aufgebauten synthetischen Öle haben eine geringere Viskosität. Dadurch ist der Strömungswiderstand kleiner, die Pumpe muss weniger leisten. Die geringe Viskosität ist allerdings zugleich ein großer Nachteil für die Schmierung des vorderen Lagers, das durch das Medium selbst geschmiert wird. Alle organischen Wärmeträgeröle zersetzen sich bei hoher thermischer Belastung.

Bei 400°C ist gewöhnlich Schluss
Höher als 400°C wird es mit den Thermalölen vermutlich kaum noch gehen. Zu einen, da die chemische Stabilität der Öle bei so hohen Temperaturen am Ende ist. Zum anderen, weil es sich bei diesen Temperaturen nicht mehr um einen Massenmarkt handelt. Für Anwendungen, die bei mehr als 400°C ablaufen, gibt es andere technische Lösungen wie Salzschmelzen oder Flüssigmetalle.

Neben den Hochtemperatur-Anwendungen darf jedoch auch die Kühlfunktion der Wärmeträger nicht vergessen werden, beispielsweise in der Pharmaindustrie. Bei Tieftemperaturen bis -80 oder -100°C kommen in der Regel Fluor-Inerte zum Einsatz.

Bei der Entwicklung neuer Wärmeträger halten sich die Hersteller an die Bedürfnisse des Marktes. Oft sind es die Prozessentwickler, die für ei-
ne zu bauende Anlage einen Wärmeträger mit bestimmten Eigenschaften benötigen. Nach der Produktentwicklungsphase werden schließlich auch die Komponentenhersteller, also Hersteller von Erhitzern, Wärmeübertragern und Pumpen miteingebunden, um die Eigenschaften des neuen Wärmeträgers zu spezifizieren, denn dieser soll in den Anlagen schließlich auch einsetzbar sein.

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