有机热载体(导热油)的物理、化学、生物学性质

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1、1.有机热载体（导热油）的物理性质、它在使用中的意义和影响导热油有一系列的物理性质，如粘度、蒸汽压、沸点、初馏点、流点、闪点、燃点等。导热油的粘度指标直接关系到传热效果，粘度越小流动就越快，其传热效率越高。导热油的沸程关系到导热油的使用温度，它是指组分中最低沸点与最高沸点之间的范围，范围越大，沸程就越宽，应考虑油中低沸点物、高沸点物应有合适的含量，以使油在使用中不损耗过多，同时不至油的粘度过高影响传热效果而形成积碳。希望油在规定的使用范围内，它的沸程较窄为好。导热油蒸汽压、闪点、燃点和自然点是关系到导热油是否容易挥发，是否容易着火的因素，如果油品的蒸汽压小，闪点、燃点和自然点

2、高，这种油就不容易引起火灾。导热油的初馏点高低与其安全性及使用温度有关，初馏点越高，其安全性越好，使用温度越高。导热油的流点是指导热油能够流动的最低温度，流点低的导热油即使在寒冷的北方也能保持流动状态。如果流点过高，则会给油炉及系统启动造成困难，所以，流点低的导热油便于在严寒的地方使用。导热油的这些物理性质与其分子结构和分子间的静电引力大小有直接关系。分子间的引力小，液体容易汽化，蒸汽压必然大，沸点和初馏点也低。而这种分子间的引力是静电的作用，称为静电引力，即一份子的正端和零一分子的负端之间的引力，正负端带电量越大，其引力也越强。几种分子间引力对物理性质的影响：①离子间的引力

3、。分子中的原子或原子团以离子键形成分子，如NaNO3分子中，＋—钠正离子（Na）和硝基负离子（NO）都带一个电荷，彼此以静电引力结合成分子，钠正离子和硝基负离子之间是离子键，以离子键形成分子一端带正电，而另一个端带负电，因此，分子间有很强的引力。常用的熔盐是硝酸钠即亚硝酸钠的混合物，它们的分子主要属于这一类型，其特点是蒸汽压小，沸点和熔点高。②偶极-偶极引力。有机热载体分子是有机化合物，分子中原子主要是以共价键而不是离子键形成分子。所谓共价键分子中两个原子各自提供相等数目的电子为两个原子所共有形成的化学键，形成共价的两个原子如果相同，共用电子在两个原子中间；如果两个原子不同，

4、而且电负性（吸电子能力）不一样，它们之间的共用电子对不是处在两个原子中间，而是偏向电负性较大的原子，结果造成电负—性较大的原子带部分负电荷（δ表示），而电负性较小的原子带不分房正电荷（δ＋＋—表示），分子成了偶极分子。偶极分子带δ的一端和另一分子带δ的一端之间有引力，这种引力称为偶极-偶极引子。③氢键。氢键是偶极引力中特别强的一种，当与氧原子组成共价键时，由于O和H电负性相差很大，氢和氧之间的共用电子明显偏向氧，带部分正点的氢原子，而和另一分子中带部分负电荷的氧原子有较强的引力，所形成的键称为氢键，它比一般的偶极-偶极引力强。醇分子间有氢键存在，引力较大，所以以醇为主要组成的

5、导热油不易挥发，蒸汽压力小，它和分子量相近的烃相比沸点高，相应粘度也大。④范德华力。目前使用的大部分有机热载体是烃，在分子中只有碳碳键（C-C）和碳氢键（C-H）两种键，碳和氢两种元素电负性相差不大，无论是C-C键或是C-H键，共用的电子基本上在两个原子中间，分子中没有明显带部分正电荷或带部分负电荷的部位存在。但当两个烃分子靠的很近时，一分子中的电子产生的电场将影响另一分子的电子云使其重新分布，因此，在C-C及C-H链上，有的部位带部分正电荷，有的带部分负电荷。当外界电场消失，即两分子彼此分开，部分带电现象也随之消失。这种瞬间使分子发生极化（即部分带电）的结果使烃分子之间也有

6、引力。瞬间被极化的分子之间的引力称为范德华力，这种力要比偶极-偶极引力及氢键的引力要大，由于分子在不停的运动，许多分子彼此不断的靠近和分离，结果在烃分子间一直有不大强的范德华力存在。范德华力的强弱和分子大小及分子的形状有关。烃的相对分子质量越高，也就是分子中含有碳碳键的数目越多，分子中可以任意分布的电子越多，范德华力也越强，对沸点的影响也越大。在烷烃中每增加一个碳，沸点大致上升20～30℃。因此，在同一类的烃类导热油中，随着相对分子质量的增大，分子间引力变大，油的蒸汽压变小，闪点及沸点升高，这对导热油性能是有利的。但油的粘度和流点随分子引力增加而变大，这对导热油性能来说又是不

7、利的。因此，我们不可能选择一种既是蒸汽压小，沸点、闪点高，而同时又是粘度及流点低的基础油，只能在这些物性中利弊平衡。范德华力的强弱不但和分子大小相关，而且和分子的形状也有关系。如下列两个异构体中，分子式相同，都是C6H14，分子中含C-C键及C-H键的数目也相同，但其沸点也有差异。3-甲基戊烷（沸点63℃），3，3-二甲基丁烷（沸点58℃）的分子式也都同正乙烷和异乙烷相同，但因分子结构不同，其沸点也不同。分子中分支越多，沸点越低，这是因为范德华力只有键和键靠的很近时才会产生。当分子分支增多，分子成了球形