不同类型的导热油因分子结构、化学稳定性及适用温度范围的差异,其体积膨胀系数(以下简称 “膨胀系数”)存在显著区别,且这种差异会随温度变化呈现不同规律。这种差异直接影响系统设计(如膨胀罐容积)、运行稳定性及选型适配性。以下按导热油的主要类型(矿物油、合成油)详细对比其膨胀系数的差异及核心特点:
导热油按化学组成可分为三大类:矿物型导热油、合成型导热油(含芳香烃类、烷基苯类、联苯类等)、其膨胀系数的核心规律为:
分子结构越稳定、耐高温性越强的导热油,高温下膨胀系数的变化越平缓;
低温时(如 20-100℃),各类导热油的膨胀系数差异较小;高温时(如 200℃以上),稳定性差的导热油(如矿物油)膨胀系数会显著升高,而合成油则保持相对稳定。
基础原料:由石油馏分精制而成,主要成分为烷烃、环烷烃和少量芳香烃,分子结构相对简单,稳定性较差。
膨胀系数规律:
低温段(20-150℃):膨胀系数中等,通常为 (如常见的 320 号矿物油,20℃时约 );
中高温段(150-300℃):随温度升高,分子易发生轻微裂解,产生低沸点轻组分,导致膨胀系数非线性升高,300℃时可能增至 ;
超温风险:若长期超过最高允许温度(通常≤320℃),裂解加剧,轻组分增多,膨胀系数可能突然增大(如增至 以上),且油质劣化不可逆。
合成油分子结构经人工设计,稳定性远高于矿物油,膨胀系数更可控,是高温系统(250℃以上)的主流选择。
分子结构:由联苯(C₁₂H₁₀)和联苯醚(C₁₂H₁₀O)组成,环状结构稳定,耐高温性极强(允许最高膜温达 400℃)。
膨胀系数规律:
低温段(20-100℃):膨胀系数约 ,略高于矿物油;
高温段(100-350℃):膨胀系数随温度升高缓慢增大,350℃时约 ,变化曲线平缓(无明显突增);
优势:高温下无明显裂解,膨胀系数长期稳定,无需频繁调整系统参数。
典型产品:如 paratherm&QT、博生HT等,广泛用于有机热载体锅炉、化纤、化工的高温反应釜。
子键能:合成油(如联苯、烷基萘)的芳香环结构键能高,高温下不易断裂,分子间距变化均匀,膨胀系数稳定;矿物油的烷烃链易裂解为小分子,轻组分增多导致体积膨胀加剧。
组分纯度:合成油成分单一(如联苯 - 联苯醚为共沸混合物),膨胀规律可预测;矿物油组分复杂,杂质易在高温下挥发或反应,导致膨胀系数波动。
综上所述:合成导热油密度相对比矿物类型导热油密度高,热传效率高稳定。合成导热油高温下不易挥发,无明显裂解,膨胀系数稳定,长期使用补加量小。