Ein Hochtemperatur-Wärmeträgeröl darf nicht ausschließlich nach der in den Produktunterlagen angegebenen „maximalen Temperaturbeständigkeit“ ausgewählt werden.

Die richtige Reihenfolge lautet: Zunächst Dauerbetriebstemperatur, kurzzeitige Spitzentemperatur, Filmtemperatur sowie offene oder geschlossene Bauweise des Systems bestimmen. Anschließend sind Kaltstartverhalten, thermische Stabilität, Oxidationsstabilität, Flüchtigkeit, Wärmeübertragungsleistung, Pumpfähigkeit und Materialverträglichkeit zu vergleichen.

Mineralische Wärmeträgeröle, synthetische Wärmeträgerflüssigkeiten und Phenylsilikonöle besitzen jeweils eigene Einsatzgrenzen. Es gibt kein einzelnes Material, das für alle Hochtemperatursysteme geeignet ist.

Warum führt die ausschließliche Betrachtung der „Maximaltemperatur“ häufig zu einer falschen Auswahl?

Das Wärmeträgeröl besitzt nicht an jeder Stelle der Anlage dieselbe Temperatur. Bei der Auswahl müssen mindestens drei Temperaturen unterschieden werden.

Dauerbetriebstemperatur

Die Dauerbetriebstemperatur ist die Temperatur, der das Wärmeträgermedium während des normalen Produktionsbetriebs kontinuierlich ausgesetzt ist. Sie beeinflusst unmittelbar die Geschwindigkeit der thermischen Zersetzung und die Lebensdauer des Öls.

Kurzzeitige Spitzentemperatur

Die kurzzeitige Spitzentemperatur ist die höchste Temperatur, die während des Anfahrens, Abschaltens, bei Lastschwankungen oder unter Störbedingungen vorübergehend auftritt.

Sie darf nicht mit der empfohlenen Dauerbetriebstemperatur gleichgesetzt werden.

Filmtemperatur

Die Filmtemperatur ist die Temperatur der dünnen Ölschicht, die unmittelbar mit der Wand des Heizrohrs in Kontakt steht. Sie liegt normalerweise über der im System gemessenen Massetemperatur des Fluids.

Auch wenn die angezeigte Austrittstemperatur innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, kann die lokale Filmtemperatur zu hoch sein und Crackreaktionen, Verkokung oder Viskositätsänderungen verursachen.

In technischen Unterlagen von Eastman zu Wärmeträgerflüssigkeiten wird darauf hingewiesen, dass die Filmtemperatur in bestimmten Systemen etwa 20 bis 30 °C über der Massetemperatur liegen kann. Die tatsächliche Differenz hängt von Wärmestromdichte, Strömungsgeschwindigkeit und Wärmeübergangskoeffizient ab.

Bei der Auswahl müssen daher sowohl die maximal zulässige Massetemperatur als auch die maximal zulässige Filmtemperatur des Produkts geprüft werden. Ein einzelner Wert für die „Maximaltemperatur“ reicht nicht aus.

Worin unterscheiden sich offene und geschlossene Systeme?

Offene Systeme

In einem offenen System kommt das Wärmeträgeröl direkt oder indirekt mit Luft in Kontakt. Bei hohen Temperaturen kann Sauerstoff die Oxidation beschleunigen. Dabei können saure Verbindungen, Harze, Schlamm und Ablagerungen entstehen, während gleichzeitig die Viskosität steigt.

Bei der Auswahl für ein offenes System sind besonders zu beachten:

• Oxidationsstabilität

• Verdampfungsverluste bei hohen Temperaturen

• Flammpunkt und brandschutztechnische Anforderungen

• Bedingungen für Nachfüllung und Entlüftung

• Veränderungen von Säurezahl und Viskosität durch Oxidation

• Temperatur des Ausdehnungsbehälters und dessen Kontakt mit Luft

Auch ein Material mit guter thermischer Stabilität kann durch langfristigen Luftkontakt bei hohen Temperaturen deutlich schneller altern.

Geschlossene Systeme

Ein geschlossenes System reduziert den Kontakt zwischen Wärmeträgeröl und Luft. Das bedeutet jedoch nicht, dass Oxidation, Verdampfung oder Druckrisiken vollständig ausgeschlossen sind.

Zusätzlich sind folgende Punkte zu prüfen:

• Befindet sich der Ausdehnungsbehälter in einem Hochtemperaturbereich?

• Wird das System mit Inertgas geschützt?

• Ist das Dichtungssystem zuverlässig?

• Dringt kontinuierlich Luft in das System ein?

• Können leicht siedende Bestandteile ordnungsgemäß abgeführt werden?

• Ist der Systemdruck auf den Dampfdruck des Mediums abgestimmt?

• Wurde die Volumenänderung zwischen kaltem und heißem Betriebszustand ausreichend berücksichtigt?

Geschlossene Systeme verlangsamen normalerweise die Oxidation. Systemauslegung, Entgasung, Stickstoffüberlagerung und Wartung bleiben jedoch ebenso wichtig.

Für welche Einsatzbedingungen eignen sich mineralische Wärmeträgeröle?

Mineralische Wärmeträgeröle sind in der Regel gut verfügbar und vergleichsweise kostengünstig. Sie können in industriellen Wärmeübertragungssystemen mit moderaten Temperaturanforderungen, ausgereifter Anlagenkonstruktion und klar definierten Wartungsbedingungen eingesetzt werden.

Sie können vorrangig geprüft werden, wenn:

• die Dauerbetriebstemperatur innerhalb des im TDS angegebenen Bereichs liegt,

• kein Start bei extrem niedrigen Temperaturen erforderlich ist,

• Säurezahl, Viskosität und Flammpunkt regelmäßig kontrolliert werden können,

• die Anforderungen an Flüchtigkeit, Verkokung und Lebensdauer nicht außergewöhnlich hoch sind,

• die Investitionskosten des Projekts besonders berücksichtigt werden müssen.

Unter Hochtemperatur- und Sauerstoffbedingungen können mineralische Wärmeträgeröle oxidieren, thermisch zerfallen, eindicken oder verkoken.

Die Temperaturgrenzen unterscheiden sich deutlich zwischen den einzelnen Produkttypen. Eine allgemeine Aussage darüber, welche Temperatur „Mineralöl normalerweise aushält“, kann konkrete Produktdaten nicht ersetzen.

Für welche Einsatzbedingungen eignen sich synthetische Wärmeträgerflüssigkeiten?

Synthetische Wärmeträgerflüssigkeiten umfassen aromatische, alkylierte aromatische und weitere synthetische Systeme mit unterschiedlichen chemischen Strukturen. Temperaturbereich, Tieftemperatureigenschaften, Dampfdruck und Sicherheitsanforderungen können sich erheblich unterscheiden.

Sie können vorrangig geprüft werden, wenn:

• die Dauerbetriebstemperatur relativ hoch ist,

• thermische Zersetzung und Ablagerungen kontrolliert werden müssen,

• lange Wartungsintervalle erforderlich sind,

• das System über einen breiten Temperaturbereich betrieben wird,

• klare Anforderungen an die Pumpfähigkeit bei niedrigen Temperaturen bestehen,

• das Verfahren eine entsprechende Flüssigphasen- oder Dampfphasen-Wärmeübertragung zulässt.

Einige synthetische Wärmeträgerflüssigkeiten sind hauptsächlich für Flüssigphasensysteme vorgesehen. Andere können in Flüssig- oder Dampfphasensystemen eingesetzt werden.

Bei der Auswahl müssen deshalb die konkrete chemische Struktur und das zugehörige TDS geprüft werden. Die Bezeichnung „synthetische Wärmeträgerflüssigkeit“ allein reicht nicht aus.

Für welche Einsatzbedingungen eignet sich Phenylsilikonöl?

Durch die Einführung von Phenylgruppen in ein Polysiloxangerüst lassen sich Wärmebeständigkeit, Oxidationsstabilität, Tieftemperatureigenschaften und Viskositäts-Temperatur-Verhalten beeinflussen.

Phenylsilikonöl kann als Wärmeträgermedium für bestimmte Hochtemperatur- oder Breittemperatursysteme sowie für Anwendungen mit besonderen Anforderungen an Flüchtigkeit und Stabilität geprüft werden.

Besonders relevant sind Anwendungen, bei denen:

• die Anlage über einen breiten Temperaturbereich betrieben werden muss,

• bei hohen Temperaturen eine relativ gleichmäßige Viskositätsentwicklung erforderlich ist,

• zusätzlich elektrische Isolation benötigt wird,

• Kaltstartfähigkeit und Hochtemperatur-Wärmeübertragung kombiniert werden müssen,

• das bisherige Wärmeträgeröl oxidiert, verdampft, verkokt oder keine ausreichende Lebensdauer erreicht,

• die Verträglichkeit von Phenylsilikonöl mit den Anlagenmaterialien nachgewiesen werden kann.

Phenylsilikonöl ist nicht unter allen Hochtemperaturbedingungen automatisch besser als eine synthetische Wärmeträgerflüssigkeit.

Thermische Stabilität, Verdampfungsverlust, Flammpunkt, Viskosität, Wärmeübertragungsleistung, Pumpfähigkeit, Systemabdichtung und Materialverträglichkeit müssen für die konkrete Anwendung geprüft werden.

IOTA-Phenylsilikonöl als mögliche Materialrichtung

Die Methylphenylsilikonöle der Reihe IOTA-255 können als Kandidaten für Hochtemperatur-Wärmeträgersysteme bewertet werden. Die Produktreihe umfasst unterschiedliche Viskositätsstufen, die entsprechend den Temperaturgrenzen des Systems, den Kaltstartanforderungen, dem Volumenstrom und den Pumpbedingungen ausgewählt werden können.

Bei der IOTA-255-Reihe sollten insbesondere folgende Eigenschaften bewertet werden:

• thermische Stabilität bei hohen Temperaturen,

• Oxidationsstabilität,

• Stabilität gegenüber Wasser,

• Viskositätsänderung über einen breiten Temperaturbereich,

• Kontrolle von Verdampfung und Verkokung in Hochtemperatur-Wärmeübertragungssystemen,

• Verträglichkeit mit Dichtungen, Metallen und Rückständen des bisherigen Wärmeträgeröls.

Dauerbetriebstemperatur, kurzzeitige Temperaturgrenze, Flammpunkt, Viskosität, Flüchtigkeitsverlust und thermophysikalische Daten eines konkreten Produkttyps müssen anhand des offiziellen TDS und durch eine Validierung im tatsächlichen System bestätigt werden.

Ein einzelner Kennwert aus der Produktreihe darf nicht als repräsentativ für alle Viskositätsstufen betrachtet werden.

Wie lassen sich die drei Wärmeträgerkategorien zunächst einordnen?

Moderate Temperatur und hohe Kostensensitivität

Zunächst kann ein mineralisches Wärmeträgeröl bewertet werden, das die Temperaturanforderungen erfüllt. Gleichzeitig muss geprüft werden, ob Oxidationsverhalten, Verkokungsrisiko und Wartungsintervalle akzeptabel sind.

Dauerhaft hohe Temperaturen und bewährte industrielle Anwendung

Es kann eine synthetische Wärmeträgerflüssigkeit ausgewählt werden, die zum Zieltemperaturbereich passt. Dabei sind Flüssig- oder Dampfphasenbetrieb, maximal zulässige Massetemperatur, Filmtemperatur und Anforderungen an die Tieftemperaturpumpfähigkeit zu prüfen.

Breiter Temperaturbereich, Kaltstart oder besondere Stabilitätsanforderungen

Phenylsilikonöle oder andere siloxanbasierte Wärmeträger können in die Vorauswahl aufgenommen werden. Die Eignung ist anschließend anhand des TDS, durch Laboralterung und durch einen Probebetrieb im System zu bestätigen.

Diese Einteilung dient lediglich der ersten Materialauswahl und ersetzt keine wärmetechnische Anlagenberechnung.

Warum sind spezifische Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit wichtig?

Die Temperaturbeständigkeit gibt lediglich an, ob ein Material möglicherweise bei der Zieltemperatur eingesetzt werden kann. Sie sagt nicht aus, ob seine Wärmeübertragungsleistung für das System ausreicht.

Spezifische Wärmekapazität

Die spezifische Wärmekapazität beschreibt, wie viel Wärme eine bestimmte Masse des Mediums aufnimmt, wenn ihre Temperatur um 1 °C steigt.

Bei gleichem Massenstrom und gleicher Temperaturdifferenz kann ein Medium mit höherer spezifischer Wärmekapazität normalerweise mehr Wärme transportieren.

Wärmeleitfähigkeit

Die Wärmeleitfähigkeit beschreibt die Fähigkeit eines Materials, Wärme zu übertragen. Sie beeinflusst den Wärmeübergang an Heiz- und Wärmetauscheroberflächen.

Bestimmte Silikonöle besitzen eine spezifische Wärmekapazität von etwa 0,33 bis 0,37 cal/(g·°C) und eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,14 bis 0,16 W/(m·K).

Die tatsächlichen Werte verändern sich jedoch mit chemischer Struktur, Viskosität und Temperatur. Sie dürfen nicht als feste Kennwerte für alle Phenylsilikonöle verwendet werden.

Im Vergleich zu Wasser besitzen Silikonöle normalerweise eine geringere spezifische Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit. Bei gleicher Wärmeleistung kann ein Silikonölsystem daher Folgendes erfordern:

• höheren Volumen- oder Massenstrom,

• größere Pumpenleistung,

• größere Wärmetauscherfläche,

• besser ausgelegte Strömungswege und Turbulenz,

• erneute Berechnung der Wärmestromdichte an der Heizfläche.

Beim Wechsel von einem anderen Medium zu Phenylsilikonöl reicht es deshalb nicht aus, nur Temperaturbeständigkeit und Viskosität zu prüfen. Die Wärmebilanz muss neu berechnet werden.

Warum darf der Wärmeausdehnungskoeffizient nicht ignoriert werden?

Mit steigender Temperatur nimmt das Volumen eines Wärmeträgeröls zu. Der Wärmeausdehnungskoeffizient beeinflusst unmittelbar die Größe des Ausdehnungsbehälters, die Füllmenge und den Betriebsdruck des Systems.

Ist der Ausdehnungsbehälter zu klein, können folgende Probleme auftreten:

• Überlaufen im heißen Betriebszustand

• ungewöhnlicher Druckanstieg

• häufiges Ansprechen des Sicherheitsventils

• Eintritt des heißen Mediums in Bereiche, die nicht erhitzt werden dürfen

• zu niedriger Flüssigkeitsstand nach dem Abkühlen und Ansaugen von Luft

Der volumetrische Ausdehnungskoeffizient bestimmter Phenylsilikonöle liegt als Richtwert bei etwa 780 bis 910 × 10⁻⁶/°C. Er kann sich mit Phenylgehalt, Viskosität und Temperatur verändern.

Für die technische Auslegung sind die Dichte-Temperatur-Daten oder Volumenausdehnungsdaten im TDS des konkreten Produkttyps zu verwenden.

Der Ausdehnungsbehälter darf nicht ausschließlich nach der Füllmenge bei Raumtemperatur dimensioniert werden. Er muss die Volumenänderung zwischen der niedrigsten Kaltzustandstemperatur und der höchsten Betriebstemperatur einschließlich einer ausreichenden Sicherheitsreserve aufnehmen können.

Welche Betriebsbedingungen müssen vor der Auswahl bekannt sein?

Mindestens folgende Angaben werden benötigt:

1. normale Dauerbetriebstemperatur,

2. höchste Spitzentemperatur und deren Dauer,

3. maximal erwartete Filmtemperatur an der Heizfläche,

4. offene, teilweise geschlossene oder vollständig geschlossene Systemausführung,

5. Verwendung einer Inertgasüberlagerung,

6. niedrigste Umgebungstemperatur und Kaltstarttemperatur,

7. erforderlicher Volumenstrom, Pumpentyp und zulässiger Viskositätsbereich,

8. spezifische Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit bei der Zieltemperatur,

9. Wärmeausdehnungskoeffizient des Mediums und nutzbares Volumen des Ausdehnungsbehälters,

10. Metalle, Dichtungen und andere nichtmetallische Materialien im System,

11. Anlagenhöhe über dem Meeresspiegel, Betriebsdruck und mögliche Unterdruckbereiche,

12. besondere Anforderungen für Lebensmittel-, Pharma-, Elektronik- oder andere regulierte Anwendungen,

13. aktueller Fehlerzustand des Wärmeträgeröls: Verdampfung, Viskositätsanstieg, steigende Säurezahl oder Verkokung,

14. geplante Wartungs-, Probenahme- und Wechselintervalle.

Wenn diese Angaben unvollständig sind, sollte kein konkretes Wärmeträgeröl empfohlen werden.

Warum verdampfen oder verkoken konventionelle Wärmeträgeröle?

Überschreitung der zulässigen Massetemperatur

Langfristige Übertemperatur beschleunigt die molekulare Zersetzung und erzeugt niedrig- und hochsiedende Bestandteile.

Niedrigsiedende Komponenten können Systemdruck und Verdampfungsverlust erhöhen. Hochsiedende Komponenten können zu Viskositätsanstieg und Ablagerungen führen.

Zu hohe lokale Filmtemperatur

Eine überhöhte Heizflächentemperatur, unzureichender Volumenstrom oder Ablagerungen an der Rohrwand können lokale Überhitzung verursachen.

Auch bei normaler Massetemperatur kann die Ölschicht unmittelbar an der Rohrwand thermisch stark geschädigt werden.

Lufteintritt in das System

Kommt heißes Öl mit Sauerstoff in Kontakt, kann die Oxidation beschleunigt werden. Dabei entstehen saure Verbindungen, Harze und Schlamm.

Unzureichender Umlauf

Eine zu geringe Pumpenleistung, verstopfte Filter oder ungünstig ausgelegte Rohrleitungen können den lokalen Wärmeübergang reduzieren und die Filmtemperatur erhöhen.

Vermischung mit anderen Medien

Wasser, Reinigungsmittel, Prozessstoffe oder andere Wärmeträgeröle können die Eigenschaften verändern und eine ungewöhnlich schnelle Alterung verursachen.

Verkokung lässt sich nicht allein durch den Wechsel zu einem Wärmeträgeröl mit höherer Temperaturfreigabe lösen. Anlagenkonstruktion und Betriebszustand müssen gleichzeitig geprüft werden.

Wie beeinflussen große Höhen und niedriger Druck die Auswahl?

In großen Höhen ist der atmosphärische Druck niedriger. Auch in Unterdrucksystemen kann der lokale absolute Druck gering sein.

Unter diesen Bedingungen erreicht das Wärmeträgermedium bei einer niedrigeren Temperatur den zum jeweiligen Druck gehörenden Siedepunkt. Dadurch können Verdampfungsverlust, Blasenbildung und Kavitationsrisiko am Pumpeneintritt steigen.

Besonders zu prüfen sind:

• Dampfdruck bei der Zieltemperatur

• verfügbare Haltedruckhöhe am Pumpeneintritt, NPSH available

• Einbauhöhe von Ausdehnungsbehälter und Pumpe

• niedrigster absoluter Systemdruck

• lokale Druckverluste in den Rohrleitungen

• Stickstoffüberlagerung oder andere Druckhaltung

• Brand- und Leckagerisiken unter Höhenbedingungen

Der Flammpunkt wird nach einem vorgeschriebenen Prüfverfahren bestimmt und kann nicht einfach in eine tatsächliche sichere Einsatztemperatur für große Höhen umgerechnet werden.

Bei Hochgebirgs- oder Unterdrucksystemen dürfen nicht nur Flammpunktdaten bei Normaldruck verwendet werden. Auch Dampfdruckkurve, Siedepunkt-Druck-Beziehung und Kavitationsbedingungen der Pumpe müssen technisch berechnet werden.

Bedeutet ein höherer Flammpunkt eine höhere Dauergebrauchstemperatur?

Nein.

Der Flammpunkt beschreibt hauptsächlich die niedrigste Temperatur, bei der sich die Dämpfe eines Materials unter festgelegten Prüfbedingungen durch eine externe Zündquelle entzünden können. Er ist ein sicherheitsbezogener Kennwert.

Die Dauergebrauchstemperatur hängt dagegen von thermischer Zersetzung, Oxidation, Viskositätsänderungen und Ablagerungsbildung ab.

Ein Material mit hohem Flammpunkt besitzt nicht zwangsläufig eine bessere Langzeit-Wärmestabilität. Zusätzlich müssen geprüft werden:

• empfohlene maximale Massetemperatur,

• maximal zulässige Filmtemperatur,

• Daten zur thermischen Alterung,

• Oxidationsstabilität,

• Verdampfungsverlust,

• Viskositätsänderung,

• Sicherheitsanforderungen des Systems.

Welche Bedeutung hat die Selbstentzündungstemperatur?

Die Selbstentzündungstemperatur AIT (Auto-Ignition Temperature) ist die niedrigste Temperatur, bei der sich ein Material ohne externe Zündquelle selbst entzündet.

Besitzt die Anlage heiße Rohrwände, Heizflächen oder unzureichend isolierte Hochtemperaturbauteile, kann ausgetretenes Wärmeträgermedium bei Kontakt mit einer Oberfläche oberhalb seiner Selbstentzündungstemperatur einen Brand verursachen.

Silikonölbasierte Medien besitzen häufig relativ hohe Selbstentzündungstemperaturen. Allgemeine Bereiche dürfen jedoch konkrete Produktdaten nicht ersetzen.

Bei der Systemauslegung sollten folgende Maßnahmen berücksichtigt werden:

• Selbstentzündungstemperatur im TDS des konkreten Produkts prüfen

• mögliche heißeste Oberflächen der Anlage identifizieren

• heiße Oberflächen isolieren und gegen Leckagen schützen

• ausreichende konstruktive Sicherheitsreserve vorsehen

• Leckageüberwachung und Notfallmaßnahmen festlegen

Flammpunkt, Selbstentzündungstemperatur und Dauergebrauchstemperatur sind unterschiedliche Kennwerte und können einander nicht ersetzen.

Ist eine möglichst niedrige Viskosität bei Wärmeträgerölen immer vorteilhaft?

Nein.

Eine niedrige Viskosität erleichtert Kaltstart, Umlauf und Pumpenbetrieb und kann unter bestimmten Bedingungen die Wärmeübertragung verbessern. Eine zu niedrige Viskosität kann jedoch die Leckagegefahr erhöhen und die Funktion von Dichtungen und Pumpen beeinträchtigen.

Eine hohe Viskosität erhöht die Pumpenbelastung und kann beim Kaltstart zu unzureichendem Umlauf und lokaler Überhitzung führen.

Die Auswahl muss Mindeststarttemperatur, Viskosität bei Betriebstemperatur, Pumpentyp, Rohrdurchmesser und Umlaufmenge gemeinsam berücksichtigen.

Muss das System beim Wechsel von Mineral- oder Syntheseöl auf Phenylsilikonöl gereinigt werden?

Auf Grundlage des Zustands des Altöls und der Verträglichkeit beider Medien muss ein Reinigungsplan erstellt werden. Es wird nicht empfohlen, das Altöl lediglich abzulassen und das neue Medium unmittelbar einzufüllen.

Rückstände von Altöl, Schlamm, Koks, Harzen, sauren Stoffen und Reinigungsmitteln können:

• das neue Phenylsilikonöl verunreinigen,

• Oxidation oder Alterung des neuen Mediums beschleunigen,

• Niederschläge bilden oder Filter verstopfen,

• Viskosität und Wärmeübertragungsleistung verändern,

• Prüfergebnisse und Lebensdauer beeinträchtigen.

Ein allgemeiner Ablauf umfasst:

1. Altöl bei sicherer Temperatur möglichst vollständig ablassen.

2. Reinigungsmedium nach Altöltyp und Verkokungsgrad auswählen.

3. Reinigungsmedium im System umwälzen.

4. Unlösliche Rückstände aus Filtern, Tiefpunkten und von Rohrwänden entfernen.

5. Reinigungsflüssigkeit vollständig ablassen und das System trocknen.

6. Bei Bedarf mit einer kleinen Menge des neuen Mediums spülen.

7. Das System erst endgültig befüllen, wenn Rückstände, Wasser und Reinigungsmittel innerhalb der zulässigen Grenzen liegen.

Das genaue Verfahren muss nach Altöltyp, Art der Ablagerungen, Anlagenkonstruktion und Dichtungsmaterialien festgelegt werden.

Auch die Verträglichkeit des Reinigungsmittels mit den Anlagenmaterialien und dem neuen Wärmeträgermedium muss geprüft werden.

Wie lässt sich quantitativ bestimmen, ob ein Wärmeträgeröl gewechselt werden muss?

Ein Wärmeträgeröl darf nicht allein anhand seiner Farbe ausgesondert werden.

Sinnvoller ist es, Beurteilungskriterien aus den Neudaten des Öls, dem Produkt-TDS, historischen Trends und dem Betriebsverhalten der Anlage zu entwickeln.

Empfohlene Überwachungsparameter

Wie werden quantitative Grenzwerte festgelegt?

Aussonderungsgrenzen unterscheiden sich erheblich je nach Medium, Anlage und Prüfverfahren. Ein einheitlicher Prozentsatz darf nicht auf alle Wärmeträgeröle angewendet werden.

Empfohlen wird folgendes Vorgehen:

1. Vollständige Neudaten des Wärmeträgeröls als Ausgangsbasis aufbewahren.

2. Nach der Inbetriebnahme in festgelegten Abständen Proben entnehmen und mit denselben Methoden prüfen.

3. Warn- und Wechselgrenzen anhand des Produkt-TDS oder der technischen Vorgaben des Lieferanten festlegen.

4. Kontinuierliche Trends bewerten, nicht nur einzelne Messergebnisse.

5. Öldaten gemeinsam mit Durchfluss, Differenzdruck, Energieverbrauch und Wärmeübertragungsleistung der Anlage analysieren.

6. Prüfintervalle verkürzen, wenn mehrere Kennwerte ihre Warnbereiche erreichen.

7. Bei Überschreitung der Aussonderungsgrenzen oder Beeinträchtigung von Sicherheit und Wärmeübertragung einen Wechsel- und Reinigungsplan erstellen.

Ohne Unterstützung durch ein konkretes Produkt-TDS und ein definiertes Prüfverfahren sollten in öffentlich zugänglichen technischen Texten keine einheitlichen Werte für Säurezahl, Viskositätsänderung oder Flammpunktabfall als verbindliche Aussonderungsgrenzen für alle Wärmeträgermedien angegeben werden.

Empfohlener Auswahlprozess

Schritt 1: Temperaturgrenzen festlegen

Mindeststarttemperatur, Dauer-Massetemperatur, Spitzentemperatur und voraussichtliche maximale Filmtemperatur separat erfassen.

Schritt 2: Systemtyp bestimmen

Klären, ob das System Kontakt mit Luft hat, mit Stickstoff überlagert wird, in der Flüssigphase arbeitet und ob Ausdehnungsbehälter sowie Entlüftung richtig ausgelegt sind.

Schritt 3: Wärmetechnische Berechnung durchführen

Dichte, Viskosität, spezifische Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit und Wärmeausdehnungskoeffizient der Kandidaten bei Betriebstemperatur berechnen. Anschließend prüfen, ob Pumpe, Wärmetauscher und Ausdehnungsbehälter dazu passen.

Schritt 4: Medienkategorien vorauswählen

Mineralisches Wärmeträgeröl, synthetische Wärmeträgerflüssigkeit und Phenylsilikonöl anhand von Temperatur, Kaltstartverhalten, Flüchtigkeit, Sicherheit und Wartungsanforderungen vergleichen.

Schritt 5: Konkretes TDS prüfen

Besonders zu beachten sind Massetemperatur, Filmtemperatur, Viskositäts-Temperatur-Kurve, Flammpunkt, Selbstentzündungstemperatur, Stock- oder Erstarrungspunkt, Dampfdruck, thermophysikalische Eigenschaften und Materialverträglichkeit.

Schritt 6: Muster- und Systemvalidierung durchführen

Wenn möglich, sollten thermische Alterung, Viskositätsänderung, Verdampfungsverlust, Säurezahl, Materialverträglichkeit, Pumpfähigkeit und Wärmeübertragungsleistung geprüft werden.

Schritt 7: Betriebsüberwachung einrichten

Nach der Inbetriebnahme regelmäßig Erscheinungsbild, Viskosität, Säurezahl, Flammpunkt, Wassergehalt, niedrigsiedende Bestandteile und unlösliche Rückstände prüfen. Veränderungen von Durchfluss, Differenzdruck und Energieverbrauch dokumentieren.

Als Anbieter von Lösungen entlang der gesamten Silikon-Wertschöpfungskette kann IOTA SILICONE OIL (Anhui) CO., LTD. anhand von Dauerbetriebstemperatur, Spitzentemperatur, Filmtemperatur, Systemstruktur, Kaltstartbedingungen, Wärmeleistung und Fehlerbild bei der Gegenüberstellung der Phenylsilikonöle der Reihe IOTA-255, anderer Spezial-Silikonöle und konventioneller Wärmeträgermedien unterstützen.

Der konkrete Produkttyp muss anhand des offiziellen TDS, der wärmetechnischen Systemberechnung, von Musterprüfungen und der Validierung in der tatsächlichen Anlage bestimmt werden.

Häufig gestellte Fragen

Sollte ein Hochtemperatur-Wärmeträgersystem Mineralöl, synthetische Flüssigkeit oder Phenylsilikonöl verwenden?

Die Auswahl darf nicht ausschließlich anhand der Materialkategorie erfolgen. Dauerbetriebstemperatur, Filmtemperatur, Systemtyp, Mindeststarttemperatur, Wärmeübertragungsleistung, Flüchtigkeit und Wartungsanforderungen müssen gemeinsam berücksichtigt werden.

Kann ein Wärmeträgeröl mit einer angegebenen Temperaturbeständigkeit von 300 °C dauerhaft bei 300 °C betrieben werden?

Das lässt sich nicht direkt ableiten. Es muss geklärt werden, ob 300 °C die empfohlene Dauer-Massetemperatur, die maximal zulässige Temperatur oder eine kurzzeitige Spitzentemperatur bezeichnet. Zusätzlich ist die zulässige Filmtemperatur zu prüfen.

Ist ein geschlossenes System immer besser für Hochtemperaturbetrieb geeignet als ein offenes System?

Ein geschlossenes System kann die Oxidation normalerweise reduzieren. Dennoch müssen Lufteintritt, Temperatur des Ausdehnungsbehälters, Inertgasüberlagerung, Entlüftung und Druckauslegung geprüft werden.

Lässt sich das Problem eines verkokten konventionellen Wärmeträgeröls durch Phenylsilikonöl lösen?

Das kann nicht garantiert werden. Zunächst müssen eine zu hohe Filmtemperatur, unzureichender Umlauf, Lufteintritt, Kontamination und Anlagenablagerungen untersucht werden. Vor dem Wechsel sind Altöl und Ablagerungen zu entfernen.

Ist Phenylsilikonöl immer temperaturbeständiger als eine synthetische Wärmeträgerflüssigkeit?

Nein. Temperaturgrenzen unterscheiden sich deutlich nach chemischer Struktur und Produkttyp. Zu vergleichen sind das konkrete TDS, die thermophysikalischen Eigenschaften und tatsächliche Ergebnisse der thermischen Alterung.

Besitzt Phenylsilikonöl immer eine bessere Wärmeübertragungsleistung als Mineralöl?

Nein. Die Wärmeübertragungsleistung hängt auch von spezifischer Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit, Viskosität, Dichte, Umlaufmenge und Wärmetauscherkonstruktion bei Betriebstemperatur ab.

Bedeutet ein höherer Flammpunkt eine längere Lebensdauer des Wärmeträgeröls?

Nein. Der Flammpunkt ist ein sicherheitsbezogener Kennwert. Die Lebensdauer wird außerdem durch thermische Zersetzung, Oxidation, Filmtemperatur, Kontamination und Systemwartung beeinflusst.

Worin unterscheiden sich Flammpunkt und Selbstentzündungstemperatur?

Beim Flammpunkt ist eine externe Zündquelle erforderlich, um den Dampf zu entzünden. Die Selbstentzündungstemperatur bezeichnet die Temperatur, bei der sich das Material ohne externe Zündquelle selbst entzündet. Keiner der beiden Kennwerte ersetzt die Dauergebrauchstemperatur.

Können Auswahlergebnisse für Normaldruck direkt auf große Höhen übertragen werden?

Das wird nicht empfohlen. Dampfdruck, absoluter Systemdruck, verfügbarer NPSH der Pumpe, Bedingungen der Stickstoffüberlagerung und Verdampfungsverluste müssen neu bewertet werden.

Kann Phenylsilikonöl nach dem Ablassen eines mineralischen Wärmeträgeröls direkt eingefüllt werden?

Normalerweise nicht. Zunächst ist die Verträglichkeit beider Medien zu bewerten. Anschließend muss entsprechend dem Zustand von Altöl, Schlamm und Koks ein Plan für Ablassen, Reinigung, Trocknung und Verdrängung erstellt werden.

Wie lässt sich feststellen, ob das Wärmeträgeröl gewechselt werden muss?

Viskosität, Säurezahl, Flammpunkt, Wassergehalt, niedrigsiedende Bestandteile, unlösliche Rückstände, Erscheinungsbild und Wärmeübertragungsleistung des Systems müssen gemeinsam bewertet werden.

Als Entscheidungsgrundlage dienen die Neudaten des Öls, das TDS des konkreten Produkts und die kontinuierlich aufgezeichneten Entwicklungstrends.