DE3437898C2

DE3437898C2 - Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung und Verfahren zu seiner Anwendung

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Publication number: DE3437898C2
Application number: DE3437898A
Authority: DE
Inventors: Matsuo Yokohama Kanagawa Miyazaki; Yoshio Ebina Kanagawa Mochida; Kunio Morioka Iwate Mori; Yoshiro Nakamura; Minoru Hiratsuka Kanagawa Okumura
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-10-19
Filing date: 1984-10-16
Publication date: 1986-12-18
Also published as: US4801394A; JPS6111984B2; DE3437898A1; JPS6086192A; US4601933A

Abstract

Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung, das ein Triazin-Dithiol-Derivat enthält, das durch die folgende allgemeine Formel dargestellt ist: $F1 worin R entweder -NHR' oder -NR'2 bedeutet, wobei R' eine Kohlenwasserstoffgruppe ist; worin M aus der Wasserstoff, Alkalimetalle oder Erdalkalimetalle enthaltenden Gruppe ausgewählt ist und worin wenigstens eine M-Gruppe aus Alkalimetall oder Erdalkalimetall besteht. Dieses Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung wird auf die Oberfläche eines Kondensatorrohres aufgebracht, die mit dem zu kondensierenden Dampf in Berührung kommt.

Description

worin R entweder -NHR' oder — NR'2 bedeutet, wobei R' eine Kohlenwasserstoffgruppe ist; worin M aus der Wasserstoff-Alkalimetaüe und Erdalkalimetalle enthaltenden Gruppe ausgewählt ist und worin wenigstens eine der M-Gruppen ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall ist

2. Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R' eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 4 — 18 Kohlenstoffatomen ist.

3. Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R' eine Butyl-Gruppe, eine Oleyl-Gruppe, eine Decyl-Gruppe, eine Octyl-Gruppe oder eine Dodecyl-Gruppe ist.

4. Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß M aus H, Li, Na, K, V₂ Mg, V₂ Ca oder V₂ Ba besteht.

5. Verfahren zur Verbesserung der Wärmeübertragung eines Wärmeübertragungsrohres, das in einem Dampf-Flüssigkeit-Kondensatorsystem verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Wärmeübertragungsrohres, das mit dem zu kondensierenden Gas in Berührung kommt, mit einem Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung behandelt wird, das ein Triazin-Dithiol-Derivat enthält, welches durch die folgende allgemeine Formel dargestellt ist:

R
C

/ V

NN

Il I

MS-C C-SM

" "

worin Rentweder —NHR'oder — NR'₂darstellt, wobei R' eine Kohlenwasserstoffgruppe ist; worin M aus der Wasserstoff, Alkalimetalle oder Erdalkalimetalle enthaltenden Gruppe ausgewählt ist und worin wenigstens eine der M-Gruppen ein Alkalimetall oder Erdalkalimetall ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß R' eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 4—18 Kohlenstoffatomen ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß R' eine Butyl-Gruppe, eine Oleyl-Gruppe, eine Decyl-Gruppe, eine Octyl-Gruppe oder eine Dodecyl-Gruppe ist.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß M aus H, Li, Na, K, V₂ Mg, V₂ Ca oder V₂ Ba besteht.

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung und Verfahren zu dessen Anwendung, insbesondere zur Verbesserung der Wärmeübertragungsleistung von Wärmeübertragungsrohren, die in Dampf-Flüssigkeit-Kondensatorsystemen verwendet werden, und ein Verfahren zu dessen Anwendung.

In den letzten Jahren sind zahlreiche Untersuchungen ausgeführt worden, die darauf hinauslaufen, die Leistungsfähigkeit von Wärmeaustauschern zu verbessern, um Energie und Rohstoffe einzusparen.

Im allgemeinen hänge in einem Wärmeaustauscher- oder Dampf-Flüssigkeit-Kondensator-System, wie einem

Dampf-Kondensator oder einer Dampfturbinen-Anlage und einem Kondensator einer Kühlanlage, die Konden-

GO saticr.sleist'jr.g weitgehend von der Wärmeiibertragungslpistung der in dem Wärmeaustauscher verwendeten Wärmeübertragungsrohre ab. Deshalb ist die Verbesserung der Wärmeübertragungsleistung äußerst wichtig.

Wenn beispielsweise die Wärmeübertragungsleistung der in einem Oberflächen-Dampfkondensator einer Dampfturbinenanlage verwendeten Wärmeübertragungsrohre verringert ist, wird die Kondensationslcistung und die Größe des Vakuums des Kondensators verringert, wodurch der thermische Wirkungsgrad der gesamten Anlage verringert wird.

Um die Kühlleistung des Kondensators zu verbessern, ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei welchem die Wärmeübertragungsfläche der Wärmeübertragungsrohre vergrößert wird, und es ist ein weiteres Verfahren vorgeschlagen worden, bei welchem der Strömungszustand des dem Kondensator zugeführten Kühlwassers

vergrößert ist Die Verwendung von Wärmeübertragungsrohren mit einer großen Länge oder die Verwendung von Wärmeübertragungsrohren, die mit Lamellen versehen sind, welche die Wärmeübertragungsfiäche vergrößern, führt zu einer Komplikation der Konstruktion und zu erhöhten Kosten.

Ferner nimmt der Druckverlust des Kühlwassers beträchtlich zu (der Druckverlust ist proportional dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit), wenn die Strömungsgeschwindigkeit des durch den Kondensator zirkulierenden Kühlwassers erhöht wird. Infolgedessen wird nicht nur der Leistungsaufwand für die Pumpe erhöht, sondern es nimmt auch die Korrosionsgeschwindigkeit der Wärmeübertragungsrohre mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit zu.

Andere wirksame Verfahren zur Verbesserung der Wärmeübertragungsleistung der Wärmeübertragungsrohre enthalten ein Verfahren, bei welchem die Kondensation an der Oberfläche des Wärmeübertragungsrohres so bewirkt wird, daß eine tropfenweise Kondensation erfolgt

Im allgemeinen ist der Kondensationsmechanismus eine filmartige Kondensation oder eine tropfenweise Kondensation, wenn Dampf in Berührung mit einer Heizfläche gebracht wird, die eine niedrigere Temperatur als die Sättigungstemperatur des Dampfes hat Bei der Filmartigen Kondensation bedeckt das Kondensat die Oberfläche jedes Wärmeübertragungsrohres in Form eines Films, und es fließt das Kondensat nach abwärts, während die freigesetzte latente Kondensationswärme durch den Kondensatfilm zum Wärmeübertragungsrohr übertragen wird. Bei der tropfenweisen Kondensation kondensiert Dampf an der Oberfläche jedes Wärmeübertragungsrohres in Form von Tropfen, und es fließt dann nach abwärts.

Es ist bekannt, daß die tropfenweise Kondensation extrem gute Wärmeübertragungseigenschaften aufweist, weil dabei kein Wärmeübertragungswiderstand aufgrund des auf der Oberfläche des Wärmeübertragungsrohres gebildeten Filmes wie bei der filmweisen Kondensation auftritt. So ist beispielsweise der Gesamt-Wärmeübertragungskoeffizient bei der tropfenweisen Kondensation viel größer als bei der filmweisen Kondensation, und zwar um den Faktor 10 oder mehr.

An der Oberfläche jedes metallenen Wärmeübertragungsrohres tritt normalerweise eine filmartige Kondensation auf. Es ist deshalb die Umwandlung dieser Kondensation in eine tropfenweise Kondensation für die Verbesserung der Wärmeübertragungsleistung extrem wirksam, und sie ist ein faszinierender Vorgang. Es sind bisher viele Untersuchungen in bezug auf Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung zur Bewirkung einer tropfenweisen Kondensation ausgeführt worden. Es sind aber Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung, die auf übliche Kondensatoren angewendet werden können, nicht entwickelt worden.

Beispielsweise enthalten Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung für Kühlrohre aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung Octyl-Rhodanid, Benzyl-Mercaptan oder dergleichen. Es ist bekannt, daß eine tropfenartige Kondensation auftritt, wenn die Oberfläche jedes Rohres mit diesen Materialien behandelt wird. Jedoch ist die Klebekraft zwischen diesen Materialien und Metall schwach, weshalb die Materialien leicht von der Oberfläche des Rohres abblättern.

Ferner ist es möglich, eine tropfenweise Kondensation durch Beschichtung der Oberfläche jedes Wärmeübertragungsrohres mit einem Film aus Materialien zu verbessern, die eine gute wasserabstoßende Eigenschaft haben, wie beispielsweise Tetrafluoräthylen-Harz (Teflon). Jedoch wird in diesem Falle der Wärmeübertragungswiderstand durch den Teflonfilm vergrößert.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Mittels zur Verbesserung der Wärmeübertragung, das eine lange Lebensdauer besitzt, eine gute tropfenweise Kondensation bewirkt und fest an der Oberfläche eines Wärme-Übertragungsrohres haftet.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Anwendung eines Mittels zur Verbesserung der Wärmeübertragung.

Es sind umfangreiche Untersuchungen ausgeführt worden, um ein Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragungseigenschaften zu erhalten, das gute wasserabstoßende Eigenschaften, eine ausgezeichnete chemische Stabilität und Sicherheitseigenschaften aufweist und das fest an einer Metallfläche haftet und somit nicht leicht abblättern kann. Ein solches Mittel ist ein besonderes Triazin-Dithiol-Derivat, das extrem gute, die Wärmeübertragung verbessernde Eigenschaften besitzt.

Im einzelnen ist ein Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß es ein Triazin-Dithiol-Derivat enthält, daß durch die folgende allgemeine Formel dargestellt wird:

R
C

/V

N N

MS-C C-SM

N

worin R entweder — NH R' oder — NR'₂ bedeutet, wobei R' eine Kohlenwasserstoffgruppe ist; worin M aus der Wasserstoff, Alkalimetalle oder Erdalkalimetalle enthaltenden Gruppe ausgewählt ist und worin wenigstens eine der M-Gruppen ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall ist.

Ferner umfaßt das Verfahren zur Verbesserung der Wärmeübertragung eines Wärmeübertragungsrohres nach der Erfindung die Behandlung der Oberfläche eines Wärmeübertragungsrohres, das in einem Dampf-Flüssigkeil-Kondensatorsystem verwendet wird, mit der zu kondensierendes Gas in Verbindung gebracht wird, mit dem oben beschriebenen Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der

Zeichnung zeigen .

Fig. 1 und 2 perspektivische Teilansichten, die jeweils die Kondensationszustände von Dampf aul den Uberllachen von Kondensatorrohren zeigen, wobei ein Kondensatorrohr (Fig. 1) nicht behandelt ist, während das andere Kondensatorrohr (Fig. 2) mit dem Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung behandelt worden

Ein Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung nach der Erfindung enthält als wirksame Komponente ein Triazin-Dithiol-Derivat, das durch folgende allgemeine Formel dargestellt ist:

N N

Il I

MS-C C-SM

In der oben angegebenen Formel bedeutet R entweder -NHR' oder -NR'₂, wobei R' eine Kohlenwasserstoffgruppe vorzugsweise eine Kohlenwasserstoffgruppe mit mindestens vier Kohlenstoffatomen, insbesondere eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 4-18 Kohlenstoffatomen ist. Neben gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffgruppen, wie eine Octyl-Gruppe und eine Dodecyl-Gruppe, kann R' beispielsweise eine ungesättigte aliphatischeKohlenwasserstoffgruppe, wie eine Oleyl-Gruppe, sein.

Ferner kann R' eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe mit wenigstens 7 Kohlenstoffatomen sein, wie eine Methyl-Benzyl-Gruppe oder eine Stickstoff enthaltende Kohienwasserstoffgruppe, wie eine Aminophenyl-Gruppe Ferner ist M aus einer Wasserstoff, ein Alkalimetall und ein Erdalkalimetall enthaltenden Gruppe ausgewählt. Wenigstens eine der M-Gruppen ist ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall, vorzugsweise Li, Na, ^K Bds^ide^io'bYnge'nainten Triazin-Dithiol-Derivates. das eine Komponente des Mittels zur Verbesserung der Wärmeübertragung ist, sind Mononatrium 2-Butylamino-4,6-Dimercapto-S-Tnazin, Mononatnum 2-Oleylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin, Mononatrium 2-Didecylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin und Mononatnum 2-Didodecylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin.

Das Triazin-Dithiol-Derivat nach der Erfindung hat folgende hervorragende Eigenschaften:

(a) Es kann fest auf die Metallfläche aufgebracht werden und besitzt gute wasserabstoßende Eigenschaften. Das heißt, es wird der Kontaktwinkel von Flüssigkeiten, wie Wasser, an der Metallfläche vergrößert, wodurch sich eine gute tropfenweise Kondensation entwickelt. .

(b) Es verbindet sich sehr fest mit Metall und kann durch Ströme eines Strömungsm.ttels, wie Dampf, nicht leicht abblättern. Infolgedessen hat es eine lange Lebensdauer und ist in der Lage, einem Langze.tbetneb zu widerstehen. Während die Gründe, weshalb das Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung n^cn der Erfindung eine lange Lebensdauer hat, noch nicht ganz bekannt sind, wird angenommen daß dies der FaU ist weil die Ablösung des Mittels zur Verbesserung der Wärmeübertragung von der Metalloberflache dann nir-ht lmrht auftritt, wenn die Metalloberfläche mit dem Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung so behandelt wird, daß sich eine chemische Bindung oder eine verhältnismäßig starke Bindung wie bei einer chemischen Bindung zwischen dem Metall und dem Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung bildet (C) Es besitzt eine ausgezeichnete chemische Stabilität und Sicherheit und es ist leicht zu .^"dhaben und erfordert im übrigen nur wenige Kosten. Im einzelnen sind Alkalimetallsalze oder Erdalkalimetallsalze des oben beschriebenen Triazin-Dithiol-Derivats in Wasser löslich und gegen oxidierende Mittel stab.LFerner sind solche Salze farblos und geruchlos, und es ist ihre Giftigkeit extrem gering. Ferner kann das Tr.az.n-

Dithiol-Derivat nach der Erfindung mit vollständiger Stabilität unter den Temperaturbedingungen ubl.cher

Dampfkondensatoren oder von Kondensatoren, die bei Raumtemperatur bis zu 200 C oder mehr arbeiten,

verwendet werden ·_

Das Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung nach der Erfindung kann eine Mischung aus mehreren Triazin-Dithiol-Derivaten und auch wahlweise Komponenten, wie Lösungsmittel und Korrosionsschutzm.ttel, ^enj5^ⁿ _riazin._Djthiol._{Derivati we]ches die wirksame} Komponente des Mittels zur Verbesserung der Wärmeübertragung nach der Erfindung ist, kann beispielsweise in folgender Weise hergestellt werden

Man läßt Cyanurchlorid mit Aminen (R-H) bei niedriger Temperatur reagieren, um zuerst 2-K-4,b-L>icnioro-1,3,5-Triazin zu bilden, und man läßt dann NaHS mit dem Chlorid in einem organischen Losungsmitte reagieren, um 2-R-U^-Triazin-4,6-Dithiol zu erhalten. Dieses Dithiol läßt man dann mit einem gewünschten Alkalimeta 1- oder Erdalkalimetall-Hydroxyd reagieren, um4-Stellung- oder6-Stellung-Wasserstoff durch dasoberigenann Metall zu ersetzen. Auf diese Weise kann das Triazin-Dithiol-Derivat synthetisch hergestellt werden Ein Verfahren zur Herstellung eines Triazin-Dithiol-Derivats ist beispielsweise beschrieben ]. Polymer bei. vol. ib.

^Ölbehandlung eines Wärmeübertragungsrohres mit dem Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung wird so ausgeführt daß die Außenfläche des Wärmeübertragungsrohres mit einer wäßrigen Losung des oben beschriebenen Triazin-Dithiol-Derivats in Berührung gebracht wird. Zum Beispiel kann das Warmeubertragungsrohr dadurch behandelt werden, daß es in die oben genannte wäßrige Lösung eingetaucht wird, oder

dadurch, daß die oben genannte wäßrige Lösung auf die Oberfläche des Wärmeübertragungsrohres aufgebracht wird.

Es ist ausreichend, die oben beschriebene Behandlung bis zu einem solchen Grade auszuführen, daß ein Film in Form einer monomulekularen Schicht aus Triazin-Dithiol-Derivat auf der Oberfläche des Wärmeübertragungsrohres gebildet wird.

Ferner ist es zweckmäßig, vor der oben genannten Behandlung mit dem Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung einen vorhandenen Oxidfilm zu entfernen, und zwar durch eine Entfettungsbehandlung oder durch Abbeizen gemäß üblichen Verfahren.

Das erfindungsgemäße Mittel kann in weitem Umfange für Wärmeübertragungsrohre von Wärmeaustauschern, die in Dampf-Flüssigkeit-Kondensationssystemen, wie Dampfkondensatoren von Dampfturbinenanlagen und Kondensern von Kühlanlagen, verwendet werden. Ferner sind in den letzten Jahren Titanrohre in weitem Umfange als Wärmeübertragungsrohre für Kondensatoren von Frigenturbinen in Schiffs-Temperaturdifferenz-Elektrizitätserzeugungsanlagen verwendet werden.

Das Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung nach der Erfindung kann auch auf solche Titanrohre aufgebracht werden, wobei eine ausgezeichnete Verbesserung der Wärmeübertragung erreicht werden kann.

Um die Art und Zweckmäßigkeit der Erfindung deutlicher darzulegen, werden die folgenden spezifischen Beispiele der Praxis erläutert. Diese Beispiele werden aber nur zur Erläuterung gebracht. Sie sollen den Umfang der Erfindung nicht begrenzen.

Beispiel 1

Ein Triazin-Dithiol-Derivat wurde in folgender Weise hergestellt:

Zuerst wurden Amine (R-H, 0,105 Mol) tropfenweise zu 300 ml einer Cyanchlorid (18,4 Gramm, 0,1 Mol) enthaltenden Acetonlösung während 30 bis 60 Minuten bei einer Temperatur von —5° bis 0⁰C zugefügt. Nach Einbringung dieses Zusatzes wurden wiederum 100 ml einer wäßrigen Lösung von NA2CO3 (5,3 Gramm) tropfenweise über 30 bis 60 Minuten bei einer Temperatur von —5° bis 0° C zugesetzt. Nachdem die Temperatur auf 10° C erhöht worden war, wurde die Mischung während 120 Minuten gerührt und in eine große Menge Wasser eingebracht. So wurde 2-R-4,6-Dichloro-l,3,5-Triazin in Form eines weißen Pulvers oder öls in quantitativer Ausbeute erhalten.

Das Dichlorid (0,1 Mol) wurde aufgelöst oder verteilt in 300 ml eines organischen Lösungsmittels (wie Methanol. Tetrahydrofuran oder Dimethylformamid). Die Temperatur der Mischung wurde auf 40—5O⁰C erhöht, und es wurde danach eine wäßrige Lösung (100 ml) von NaHS (0,3 Mol) tropfenweise zugefügt. Jede Reaktionslösung wurde gesammelt und einer großen Menge Wasser zugefügt. Die Reaktion ist abgeschlossen, wenn die Mischung klar wird. Wenn 0,1 NHCl zu dieser Reaktionslösung zugefügt wurde, wurde 2-R-l,3,5-Triazin-4,6-Dithiol in einer Ausbeute von 90% oder mehr erhalten.

Das oben genannte Dithiol (0,1 Mol) und NaOH (0,1 Mol) wurden in 200 ml Methanol gelöst. Methanol wurde abdestilliert, um ein Triazin-Dithiol-Derivat zu erhalten, das durch die folgende Formel dargestellt ist:

N N
HS—L \— SNa

N

Beispiel 2

Um die wasserabstoßende Eigenschaft des Mittels zur Verbesserung der Wärmeübertragung, das nach Beispiel 1 erhalten worden ist, zu bewerten, wurde der Kontaktwinkel von Wasser an der mit dem Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung behandelten Mctallfläche gemessen.

Es wurden Triazin-Dilhiol-Derivate, wie sie in der folgenden Tabelle 1 gezeigt sind, und Benztriazol (Bezug) hergestellt, und es wurde in jedem Fall jede wäßrige Lösung mit einer Konzentration von 10~³ Mol/Liter und einer Temperatur von 8O⁰C präpariert Es wurde dann eine Kupferplatte während 30 Minuten in jede wäßrige Lösung eingetaucht. Für jede so mit dem Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung behandelte Kupferplatte wurde der Kontaktwinkel von Wasser an der Oberfläche der Kupferplatte gemessen. Der Kontaktwinkel wurde bei einer Temperatur von 20⁰C unter Verwendung eines Elmagoniometer-Kontaktwinkel-Meßgerätes bestimmt Die Mittelwerte von zehn Messungen in jedem Falle sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt

Tabelle 1

Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung Kontaktwinkel

(Grad)

—

Mononatrium 2-Butylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin 60,9

Mononatrium 2-Phenylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin 66,2

Mononatrium 2-Octylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin 80,5

Mononatrium 2-Dioctylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin 90,6

Mononatrium 2-Didodecylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin 112,1

Mononatrium 2-Oleylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin 113,7

Benztriazol 42,3

Wie aus den oben angegebenen Ergebnissen ersichtlich, der Grad der Benetzung einer mit dem Mille! zur Verbesserung der Wärmeübertragung nach der Erfindung behandelten Kupferplatte ist gering, und es besitzt somit die Platte eine ausgezeichnete wasserabweisende Eigenschaft.

Beispiel 3

Um die Bindungseigenschaft zwischen jedem Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung und einem Metall zu bewerten, wurde für jede mit dem Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung gehandelte Metalloberfläche ein Verschleißtest ausgeführt.

Für jedes in der folgenden Tabelle 2 gezeigte Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung wurde ein wäßrige Lösung mit einer Konzentration von 10-³ Mol/Liter und einer Temperatur von 80⁰C in gleicher Weise vorbereitet, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist. Für jede während 30 Minuten in jede wäßrige Lösung eingetauchte Kupferplatte wurde ein Verschleißtest ausgeführt. Die Zeit, wenn das Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung von der Kupferplatte durch Verschleiß entfernt worden war, so daß die Metalloberfläche bloßgelegt wurde (Lebensdauer), wurde bestimmt. Der Verschleißtest wurde unter den Bedingungen einer Belastung von 50 Gramm und einer Gleitgeschwindigkeit von 5 cm pro Minute unter Verwendung eines Stiftscheiben-Verschließprüfers ausgeführt.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2

■ "

Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung Lebensdauer

(Minute)

Mononatrium 2-Butylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin 16

Mononatrium 2-Phenylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin 43

Mononatrium 2-Octylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin 200

Mononatrium 2-Dioctylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin 430

Mononatrium 2-Didodccy!amino-4,6-Dimercaplo-S-Triazin 500

Mononatrium 2-Oleylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin 450

Benztriazol 33

Wie aus den Ergebnissen des oben beschriebenen Verschleißtestes ersichtlich, weisen die Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung nach der Erfindung, insbesondere Mononatrium 2-Octylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin, Mononatrium 2-Dioctylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin, Mononatrium 2-Didodecylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin, Mononatrium 2-Oleylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin, eine lange Lebensdauer auf. Bei Aufbringung auf einen tatsächlichen Kondensator, weisen sie also einen ausgezeichneten Widerstand gegen den Angriff durch Dampfströme oder Kondensatströme auf.

Beispiel 4

Um die Verbesserung der Wärmeübertragung durch tropfenweise Kondensation zu bestätigen, wurde eine Messung des Gesamt-Wärmeübertragungskoeffizienten unter Verwendung eines Aluminium-Messing-Rohres als Kühlrohr eines Dampfkondensators einer Dampfturbinen-Elektrizitätserzeugungsanlage ausgeführt.

Es wurden zuerst wäßrige Lösungen von Triazin-Dithiol-Derivaten, wie sie in der folgenden Tabelle 3 (10-³ Mol/Liter, 80⁰C) gezeigt sind, vorbereitet, und es wurden Aluminium-Messing-Rohre während 30 Minuten in diese wäßrigen Lösungen eingetaucht Darauf wurde der Koeffizient der Gesamt-Wärmeübertragung für jedes Rohr gemessen. Jede Messung wurde ausgeführt unter einer Bedingung, wobei gesättigter Dampf bei 100° C in Kontakt mit der Außenfläche des Rohres gebracht wurde, während Kühlwasser (industrielles Wasser) durch das Innere des Rohres mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 2 m pro Sekunde hindurch gebracht wurde. Zum Vergleich wurden ähnliche Messungen auch in dem Falle ausgeführt, in dem die Rohre nicht mit dem Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung behandelt waren. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 gezeigt:

Die Figuren in der beigefügten Zeichnung zeigen den Kondensationszustand von Dampf an Rohroberflächen während der Messungen der Koeffizienten der Gesamt-Wärmeübertragung. Flg. 1 zeigt den Kondensationszustand im Falle eines Rohres, das nicht mit dem Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung behandelt worden ist. Die Gesamtoberfläche des Wärmeübertragungsrohres t war mit Kondensat 2 in Form eines Films bedeckt. Andererseits zeigt Fig. 2 den Kondensationszustand im Falle eines Rohres, das mit Mononatrium 2-Didecylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin als Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung behandelt worden ist, wobei in diesem Zustand festgestellt wurde, daß eine gute tropfenweise Kondensation auftrat

Tabelle 3

Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung

Wärmeübertragungs-Koeffizient
(kcal/m² h °C)

Unbehandclt 3,560

Mononatrium 2- Butylamino-4,6- Dimercapto-S-Triazin 4,710

Mononatrium 2-Oieylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin 5,250

Mononatrium 2-Didecylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin 5,370

Mononatrium 2-Didodecylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin 5,380

Beispiel 5

Um die Verbesserung der Wärmeübertragung durch tropfenweise Kondensation zu bestätigen, wurde der Gesamt-Wärmeübertragungskoeffizient gemessen, und zwar unter Verwendung eines Titanrohres, das als Kühlrohr eines Kondensators einer Schiffs-Temperaturdifferenz-Elektrizitätserzeugungsanlage verwendet wurde.

Es wurden wäßrige Lösungen von Triazin-Dithiol-Derivaten, wie sie in der folgenden Tabelle 4 gezeigt sind (ΙΟ-³ Mol/Liter, 8O⁰C) vorbereitet, und es wurden die Titanrohre jeweils während 30 Minuten in die oben beschriebenen wäßrigen Lösungen eingetaucht. Darauf wurde der Gesamt-Wärmeübertragungskoeffizient jedes Rohres gemessen. Die Messung wurde unter einer Bedingung ausgeführt, bei welcher Frigendampf bei 30⁰C in Kontakt mit der Außenfläche des Rohres gebracht wurde, während Kühlwasser (industrielles Wasser) durch das Innere des Rohres mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 2 Metern pro Sekunde hindurchgeführt wurde. Zum Vergleich wurden ähnliche Messungen auch in dem Falle von Rohren durchgeführt, die nicht mit dem Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung behandelt worden waren. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 4 gezeigt.

Für alle Titanrohre, die mit dem erfindungsgemäßen Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung behandelt worden waren, wurde eine gute tropfenweise Kondensation beobachtet

Tabelle 4

Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung

Wärmeübertragungs-Koeffizient
(kcal/m² h° C)

Unbehandelt 1,830

Mononatrium 2-Butylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin 3,640

Mononatrium 2-Oleylamimo-4,6-Dimercapto-S-Triazin 4,500

Mononatrium 2-Didodecylamino-4,6-Dimercapto-S-Triazin 4,500

Wie aus den Ergebnissen der oben beschriebenen Beispiele ersichtlich, kann das Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung nach der Erfindung den Wärmeübertragungskoeffizienten von Wärmeübertragungsrohren des Wärmeaustauschers des Dampf-Flüssigkeit-Kondensationssystems deutlich verbessern durch Behandlung der Oberfläche der Wärmeübertragungsrohre mit diesem Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung. Diese Verbesserung ergibt sich aus dem Triazin-Dithiol-Derivat das in dem Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung enthalten ist und das fest mit der Oberfläche des Wärmeübertragungsrohres verbunden ist, um so eine Erhöhung der guten tropfenweisen Kondensation über eine lange Lebensdauer zu ergeben.

Ferner können mit dem Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung nach der Erfindung die Wärmeübertragungsleistung und die Kondensationsleistung von Dampfkondensatoren, Kondensern und dergleichen bei geringen Kosten wesentlich verbessert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche

1. Mittel zur Verbesserung der Wärmeübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Triazin-Dithiol-Derivat enthält,das durch die folgende allgemeine Formel dargestellt ist:

/ V

ίο NN

Il I

MS-C C-SM

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