У галузі промислового теплообміну більшість продуктів теплообміну виготовляють із вуглеводневих сполук. Дуже важливо мати глибоке розуміння хімічних властивостей рідин, оскільки реакції деградації відбуваються на молекулярному рівні.
З точки зору молекулярної структури, природні органічні вуглеводні (такі як мінеральне масло) і синтетичні органічні вуглеводні термічні рідини мають унікальну структуру. Ці структурні відмінності визначають продуктивність, кінетику реакції та типи продуктів розпаду рідин. (як показано на малюнку 1) Рідини теплоносія на основі мінеральних масел є продуктами дистиляції нафти та складаються з очищених алканів і нафтенів у певних пропорціях із упорядкованою довжиною та розташуванням ланцюгів. Беручи алкан C₂₀H₄₂ на малюнку 1 як приклад, це лише один із численних вуглеводневих ланцюгів у мінеральних нафтових рідинах. Синтетичні ароматичні вуглеводні отримують хімічним синтезом і мають кільцеві структури з подвійним зв’язком.
Хімічний склад рідин тісно пов'язаний з їх дією в термічних операціях, включаючи умови деградації та продуктивність. Високоякісні оливи для теплопередач спеціально розроблені для оптимізації ефективності теплопередачі, якості та термічної стабільності. Надлишок добавок і домішок схильний до псування при нагріванні та каталізує реакції деградації. Збалансованість фізичних властивостей рідин визначає їх ефективність передачі теплової енергії від джерела тепла до робочого агрегату. Продукти, створені на міцній хімічній основі, більш стійкі до термічної деградації при високих температурах.
Деградація термічних рідин може призвести до різноманітних продуктів:
Речовини з низькою температурою кипіння: невеликі молекули, утворені розривом вуглеводневих ланцюгів, з температурою кипіння нижчою, ніж у вихідних молекул рідини. Як правило, збільшення низькокиплячих речовин зазвичай призводить до зниження в'язкості рідини.
Речовини з високою температурою кипіння: отримані в результаті реакції молекул після розриву вуглеводневих ланцюгів, з температурою кипіння, вищою, ніж у вихідних молекул рідини. Як правило, збільшення висококиплячих речовин зазвичай призводить до збільшення в’язкості рідини.
Шлам термічної рідини (рис. 2): кислотна, високов’язка, схожа на дьоготь речовина, утворена комбінацією окислених рідин і твердих частинок вуглецю.
Твердий вуглець (рис. 3): результат крекінгу вуглеводневих сполук на елементарний вуглець, що проявляється у вигляді вуглецевих «оболонок» на поверхні обладнання, зваженої вуглецевої сажі або більших твердих частинок, які впливають на зовнішній вигляд рідин і теплообмін.
Забруднювачі: Високі концентрації природних домішок, що утворюються внаслідок поганої очистки сировини та присадок, а також продукти розпаду, що залишаються в системі, прискорюють розкладання нових рідин і погіршують ефективність олив для теплопередачі. Наприклад, речовини з низькою точкою кипіння зменшують теплоємність і можуть спричинити проблеми з роботою, такі як кавітація насоса; тверді речовини утворять ізоляційний шар між джерелом тепла і теплоносієм; Речовини з високою точкою кипіння та шлам будуть закупорювати трубопроводи, обмежувати потік рідини та навіть твердіти або «гелювати», коли температура системи падає.
Деградація термомасла неминуча, з'ясування факторів, що призводять до таких серйозних наслідків, допомагає уповільнити швидкість деградації та забезпечити ефективну та стабільну роботу системи теплообміну. Це має велике значення для процесу теплопередачі в промисловому виробництві та дає ключові ідеї для оптимізації використання та обслуговування теплоносія.
