DE4240306C2

DE4240306C2 - Use of methylcyclopentane as a heat transfer medium for heat exchange at low temperatures

Info

Publication number: DE4240306C2
Application number: DE19924240306
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Chem Franckowiak; Thomas Dipl Ing Kutz
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1992-12-01
Filing date: 1992-12-01
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2012-12-02
Also published as: DE4240306A1

Description

In der Tieftemperatur-Technik sind Wärmeträger-Pumpenkreisläufe bekannt, um z. B. einen Reaktor für chemische Reaktionen bei tiefen Temperaturen oder eine Proben halterung für analytische Zwecke zu kühlen. Dabei wird dem zu kühlenden Objekt die Wärme durch eine Kühlkreislauf entzogen, der einen Plattenwärmeaustauscher ent hält, der mittels Flüssigstickstoff gekühlt wird. Das Kühlmittel bzw. der Wärmeträger wird im Kreislauf umgepumpt. Durch regeltechnische Maßnahmen wird dafür gesorgt, daß ein Zufrieren des Wärmetauschers vermieden wird. Als Wärmeträger wird bei Tieftemperatur-Kühlkreisläufen häufig Toluol verwendet. Damit können Vorlauftempe raturen von ca. -75°G erreicht werden. Für tiefere Temperaturen ist Toluol jedoch als Wärmeträger ungeeignet.In low-temperature technology, heat transfer pump circuits are known in order, for. B. a reactor for chemical reactions at low temperatures or a sample Cooling holder for analytical purposes. The object to be cooled is the Extracted heat through a cooling circuit, which ent a plate heat exchanger holds, which is cooled by liquid nitrogen. The coolant or the heat transfer medium is pumped around in a circuit. Control measures ensure that freezing of the heat exchanger is avoided. As a heat transfer medium Low temperature cooling circuits often use toluene. This allows flow temp temperatures of approx. -75 ° G can be reached. For lower temperatures, however, toluene is considered Heat transfer medium unsuitable.

In DE 28 39 513 B2 wird ein Wärmeträger auf der Basis cyclischer Kohlenwasser stoffe für den Temperaturbereich von -20°C bis +180°C beschrieben. Ferner ist die Verwendung von Cyclopropanen und Cyclobutanen als Kältemittel aus dem Buch von R. Plank, "Handbuch der Kältetechnik", 4. Band (1956), Springer-Verlag Berlin/- Göttingen/Heidelberg, Seiten 432 bis 435, bekannt.DE 28 39 513 B2 describes a heat transfer medium based on cyclic hydrocarbons materials for the temperature range from -20 ° C to + 180 ° C. Furthermore, the Use of cyclopropanes and cyclobutanes as refrigerants from the book by R. Plank, "Handbook of Refrigeration Technology", Volume 4 (1956), Springer-Verlag Berlin / - Göttingen / Heidelberg, pages 432 to 435, known.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß Methylcyclopentan als Wärmeträger in einem Temperaturbereich von +70°C bis -1 30°C hervorragend geeignet ist. Insbeson dere im Tieftemperatur-Bereich von -90°C bis -130°C zeigt Methylcyclopentan über legene Eigenschaften. Es hat sich herausgestellt, daß bei diesem Medium die Visko sität bei tiefen Temperaturen nur geringfügig zunimmt. In einem Kühlkreislauf zur Kühlung eines chemischen Reaktors konnte eine Vorlauftemperatur bis fast -130°C erreicht werden. Mit einer eingeregelten Arbeitstemperatur von -125°C im Vorlauf ließen sich ohne weiteres Reaktorinnen temperaturen bis -106°C einstellen. Die geringe Viskosität von Methylcyclopentan ermöglicht dabei einen optimalen Fluß des Wärmeträgers bei hohen Wärmeübertragungsraten, erheblich kürzeren Abkühlzeiten und sehr guten Kühlleistungen im gesamten Arbeitstemperaturbereich. Außerdem besteht kein Risiko mehr, daß der Wärmetauscher zufriert. Die besonderen Vorzüge von Methylcyclopentan kommen zwar überwiegend im Tieftemperaturbereich zum Tragen; es kann aber auch ohne weiteres bis zu Temperaturen von +70°C als Wärmeträger eingesetzt werden. Dieser breite Temperaturbereich ist von Vorteil, wenn Untersuchungen in entsprechend weiten Temperaturbereichen durchgeführt werden oder wenn solche Temperaturbereiche bei chemischen Reaktionen durchlaufen werden. Der Vorteil von Methylcyclopentan liegt dann darin, daß man mit einem einzigen Wärmeträger auskommt und nicht verschiedene Wärmeträger für die einzelnen Temperaturbereiche vorsehen muß.Surprisingly, it was found that methylcyclopentane as a heat carrier in a temperature range of + 70 ° C to -1 30 ° C is ideal. In particular those in the low temperature range from -90 ° C to -130 ° C show methylcyclopentane laying properties. It has been found that the visco at low temperatures increases only slightly. In a cooling circuit for Cooling a chemical reactor could have a flow temperature of almost -130 ° C can be achieved. With a regulated working temperature of -125 ° C in the flow could easily be reactors set temperatures down to -106 ° C. The low viscosity of methylcyclopentane enables an optimal flow of the heat transfer medium at high Heat transfer rates, significantly shorter cooling times and very good Cooling capacities in the entire working temperature range. Besides, there is none Risk more that the heat exchanger freezes. The special advantages of Methylcyclopentane are mainly used in the low temperature range Wear; but it can also be used up to temperatures of + 70 ° C Heat carriers are used. This wide temperature range is beneficial if investigations are carried out in correspondingly wide temperature ranges or if such temperature ranges in chemical reactions be run through. The advantage of methylcyclopentane is that: manages with a single heat transfer medium and not different heat transfer media must provide for the individual temperature ranges.

Ein weiterer Vorteil in der Verwendung von Methylcyclopentan besteht darin, daß Methylcyclopentan als biologisch abbaubarer, flüssiger Kohlenwasserstoff gegenüber Fluorchlorkohlenwasserstoffen als Wärmeträger erheblich günstiger zu bewerten ist.Another advantage of using methylcyclopentane is that Methylcyclopentane as a biodegradable, liquid hydrocarbon compared to chlorofluorocarbons as a heat transfer medium significantly cheaper evaluate.

Claims

1. Use of methylcyclopentane as a heat transfer medium in the temperature range from -130 ° C to + 70 ° C.

2. Use of methylcyclopentane according to claim 1, characterized by a temperature range from -130 ° C to -90 ° C.