Теплоемкость антифриза 28.09.2013 23:59

Характеристика теплоносителей жидкостных систем охлаждения

Теплоемкость антифриза
Гольфстрим

Теплоемкость антифриза
Элита

Теплоемкость антифриза
Антифриз Эко-30

 

Назначение охлаждающих жидкостей ДВС – воспринимать и отводить тепловой поток от тех зон и деталей двигателя, перегрев которых вызывает нарушение нормальной работы двигателя или его разрушение.

Эффективность функционирования систем жидкостного охлаждения во многом определяется физическими и химическими свойствами охлаждающей жидкости. Процесс отвода теплоты от двигателя и передача его в окружающую среду зависят от теплоемкости и теплопроводности жидкости: чем выше эти показатели, тем интенсивнее охлаждается двигатель. С увеличением теплоемкости возрастает количество теплоты, которую жидкость способна воспринять при заданном повышении температуры, а с увеличением ее теплопроводности теплота отводится быстрее.


Таким образом, с увеличением теплоемкости можно уменьшить количество жидкости, циркулирующей в системе, а увеличением теплопроводности уменьшить скорость ее циркуляции и получить более равномерную ее температуру и сократить затраты мощности на привод насосов системы охлаждения.

В жидкостных системах охлаждения современных транспортных двигателей внутреннего сгорания применяют два основных типа охлаждающих жидкостей: воду и низкозамерзающие жидкости (антифризы).

Вода как охлаждающая жидкость по многим свойствам превосходит другие известные жидкости. Вода из известных нам теплоносителей обладает самой высокой теплоемкостью (4200 Дж/(кг*К)) и является идеальной тепловоспринимающей жидкостью.. Из десяти теплоносителей, среди которых были натрий, сплав 75% калия и 25% натрия, ртуть, вода, антифризы А-40 и А-65, фреон-12, дизельное топливо, масло М-10Г2 и метиловый спирт, по теплогидравлической эффективности вода уступает только натрию и сплаву калия и натрия, применение которых для охлаждения сопряжено со значительными трудностями, и превосходят все остальные теплоносители. Кроме того, применение таких теплоносителей, как ртуть и фреон-12, недопустимо экологически.


Вода обладает очень большой уделенной теплотой парообразования, что иногда используется в испарительной (пароводяной) системе охлаждения. Исключительная доступность воды, ее практически повсеместные запасы (реки, озера и др.) делают воду очень удобной и дешевой для применения.

Однако вода как охлаждающая жидкость обладает и существенными недостатками, затрудняющими ее применение.

При 0 ºС вода кристаллизуется со значительным увеличением объема (примерно на 10%), в результате чего в системе возникают давления до 200-300 Мпа, способные привести к серьезным повреждениям («размораживанию») системы.

Вода имеет сравнительно низкую температуру кипения (100 ºС при p=0,101 Мпа), что приводит иногда к ее закипанию в радиаторе, поэтому рабочая температура воды в открытой системе охлаждения не должна превышать 90 ºС. При более высоких температурах вода интенсивно испаряется. В разряженной атмосфере ее температура кипения понижается. Поэтому в горных районах с возрастанием высоты понижается предельная температура воды в радиаторе.

Вода хорошо растворяет многие вещества: соли, кислоты, щелочи и газы, такие как кислород, азот углекислоту и др. Поэтому в природе вода, никогда не встречается в абсолютно чистом виде. Большая часть растворенных в ней веществ представляет собой углекислые, хлористые и серно-кислые соли натрия, кальция и магния (до 94%), соли азотной, фосфорной, кремнивой кислот и другие.


Из различных солей, находящихся в растворенном состоянии в воде, особое значение имеют соли кальция и магния. Они придают ей свойства, которые принято называть жесткостью. За единицу жесткости принимают миллиграмм-эквивалент солей на 1л воды (1 мг-экв отвечает содержанию 20,04 мг/л Са++ или 12,16 мг/л Mg++).

Вода, предназначенная для приготовления охлаждающей жидкости, должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к технической воде. Для сравнения в табл. 2.1. приведены свойства питьевой и дистиллированной воды.

Прочерк означает, что данный показатель не регламентируется.

Если в качестве эталона принять физико-химический состав воды Онежского озера, наиболее близкий к требованиям инструкций по эксплуатации , то окажется, что вода Азовско-Донского и Волжско-Камского водно-транспортных бассейнов обладает наихудшим составом, что требует принять специальных мер по ее приготовлению, а также совершенствованию технического обслуживания систем охлаждения дизелей в целом ряде основных регионов России.

Высокая температура замерзания воды и большое объемное расширение ее при замерзании сильно усложняют эксплуатацию двигателей с водяным охлаждением в зимнее время. Поэтому при эксплуатации в условиях низких температур в качестве теплоносителя системы охлаждения вместо воды используется специальные низкозамерзающие жидкости, получившие общее название «антифризы».


Растворение различных неорганических и органических солей в воде позволяет значительно понизить ее температуру замерзания.

Характеристики дистиллированной питьевой

Наиболее низкую температуру замерзания дают водные растворы хлористого кальция, хлористого магния и лактата натрия (до – 45 ºС). Солевые растворы обладают высокой электропроводностью и вызывают значительную коррозию металлов системы охлаждения. До настоящего времени не найдено ни одного ингибитора, устраняющего коррозию, вызываемую солевыми антифризами. В качестве антифризов применялись водо-глицириновые смеси, которые обладают высокой температурой кипения. Вследствие высокой стоимости глицерина применение таких смесей экономически нецелесообразно. Кроме того, водо-глицириновые смеси имеют повышенную вязкость, что затрудняет циркуляцию, особенно при запуске холодного двигателя. В качестве антифризов использовались также водные растворы метилового, этилового и изопропилового спиртов. Недостатком их является сильная испаряемость, что вызывает большие потери спирта, и повышение температуры замерзания водо-спиртовой смеси в процессе эксплуатации.

Имеются замедлители испарения, состоящие из смеси минеральных масел с терпентиловыми спиртами. Водно-спиртовые охлаждающие жидкости из-за высокой стоимости и склонности к испарению не получили распространения. Самой распространенной низкозамерзающей жидкостью является смесь воды с двухатомным спиртом – этиленгликолем (СН2-СН2ОН или С2Н4(ОН)2). Смешивается в любых отношениях с водой, спиртами и многими другими растворителями. Не смешивается с бензолом, эфиром, хлороформом. Очень гигроскопичен. Замерзает не четко при температурах от – 12,5 до – 25 ºС, образуя звездчатые или перистые кристаллы.


Теплоемкость чистого этиленгликоля (ЭГ) при разных температурах с достаточной точностью можно вычислить по формуле Нейма и Курлянкина:

где Ср– теплоемкость чистого ЭГ; t – температура, ºС.

 

Технический этиленгликоль применяют в качестве высококипящей жидкости для охлаждения двигателей, работающих в напряженном тепловом режиме.

При использовании этиленгликолевого охлаждения рабочая температура жидкости в системе может быть повышена до 120-130 0С. Этим создается значительно большой перепад температур охлаждающей жидкостиужающего воздуха, чем при применении воды, что способствует более интенсивному охлаждению двигателя.

К недостаткам этиленгликоля как высококипящей охлаждающей жидкости относятся:

  • низкая температура вспышки и в связи с этим пожароопасность;
  • повышенная гигроскопичность, вследствие чего в процессе эксплуатации постепенно увеличивается содержание воды в ЭГ и понижается его температура кипения;
  • высокая подвижность (проницаемость) ЭГ, что повышает требования к соединениям и уплотнениям системы охлаждения двигателя.

 

Отрицательным свойствам этиленгликоля как составной части антифриза является его коррозийное действие на материалы, для предотвращения которого требуется введение соответствующих присадок.

Теплофизические свойства воды и этиленгликоля приведены в табл. 2.2.

Теплоемкость и теплопроводность ЭГ значительно меньше тех же показателей воды. Коэффициент объемного расширения несколько больший. Это еще раз подтверждает, что в чистом виде ЭГ применять для охлаждения двигателей нецелесообразно.

Смеси с водой обладают свойством эвтектических растворов, т.е. их температура застывания ниже, чем у каждого компонента смеси в отдельности. На рис. 2.1. показана эвтектическая диаграмма различных (по соотношению компонентов) смесей воды и этиленгликоля. На диаграмме отчетливо видно, что самую низкую температуру застывания (-75 ºС) имеет смесь, содержащая 33% воды и 67% этиленгликоля. Этим свойством эвтектических растворов пользуются при приготовлении антифризов. Образующий гидрат также имеет низкую температуру застывания. Этиленгликоль весьма устойчив при высокой температуре, распад наступает при t>520 ºС. Термическая устойчивость этиленгликоля и явилась одной из причин широкого применения его в качестве охлаждающей жидкости.

Теплофизические характеристики воды и этиленгликоля

Смешивание ЭГ с водой сопровождается выделением теплоты. Теплота образования гидрата этиленгликоля С2Н4(ОН)2*2Н2О составляет 2,5 Дж/моль. Максимальный тепловой эффект достигается при смешивании 37% (масс.) ЭГ и 63% воды. Чистый этиленгликоль и его водные растворы имеют строго определенный коэффициент рефракции, который используется как показатель, характеризующий состав. Зависимость между концентрацией ЭГ в водных растворах и коэффициентом рефракции линейная.


В нашей стране выпускаются два типа автомобильных ОЖ: Тосол-А40М и Тосол-А-65М (используется исключительно в районах с очень низкой температурой в зимний период). Первый имеет температуру кристаллизации не выше -400С, второй – не выше -650С. Состав ОЖ Тосол-А40М: этиленгликоль – 53%, вода – 44%, присадки 3%. Состав ОЖ Тосол-А-65М: этиленгликоль – 63%, вода – 33%, присадки 4%.

Показатель концентрации ионов водорода рН антифриза должен быть не выше 7,5-8,5. Жидкости, имеющие повышенную щелочную реакцию, вызывают коррозию алюминиевых и латунных двигателей системы охлаждения. Кислая реакция охлаждающих жидкостей также недопустима. Такие жидкости вызывают коррозию всех металлов системы охлаждения.

Склонность жидкости к вспениванию может послужить препятствием к ее применению в качестве теплоносителя, так как при вспенивании возможно нарушение нормальной работы системы охлаждения и утечки жидкости из системы, поэтому в антифризе содержится пеногаситель.


Источник: spbteplodom.com


  20   Таблица 5  Основные данные воды и этиленгликоля   Этиленгликоль  Показатели Вода  технический Формула Н2О С2Н4(ОН)2 Молекулярная масса 18,01 62,07 Плотность при 20°С, кг/м3 998,2 1113 Температура замерзания, °С 0 -11,5 Температура кипения при 0,1 МПа, °С 100 197,7 Теплоемкость при 20°С, кДж/(кг · °С) 4,184 2,422 То же, при 0°С 2,04 - Удельная теплопроводность кДж/(ч · м · 2,179 0,955 °С) 1,0 19…20 Вязкость при 20°С, мм2/с 2258 800 Теплота испарения, Дж/кг 0,00046 0,00062 Коэффициент объемного расширения (в пределах от 4 до 100°С) - 122 Температура вспышки (прибор с открытым тиглем), °С   Этиленгликоль - двухатомный спирт СН2ОН-СН2ОН - пред- ставляет собой бесцветную жидкость, кипит при +197 °С, а за- стывает при -11,5°С. Этиленгликоль хорошо растворим в воде. Смеси этиленгликоля с водой имеют более низкую температуру застывания по сравнению с температурой застывания каждого компонента смеси.  Так как компоненты смеси имеют разную плотность, а при смешивании плотность изменяется аддитивно, то по плотности смеси возможно установить температуру застывания смеси - эти- ленгликоля и воды (табл. 6).  В связи с тем что этиленгликоль оказывает коррозионное действие на металлы, в состав низкозамерзающих жидкостей вводят антикоррозионные присадки. Для предотвращения вспе- нивания в них иногда добавляют антипенные присадки. Общее содержание присадок 3…5%.  Смеси этиленгликоля и воды при замерзании не расширяют- ся и не твердеют, а образуют рыхлую массу кристаллов воды в этиленгликоле, которая не является помехой для запуска двигате- ля.    
сле запуска двигателя низкозамерзающая жидкость доста- 21 точно быстро вновь переходит в жидкое состояние. Таблица 6 Плотность и температура замерзания смеси технического этиленгликоля и воды Концен- Плот- Темпера- Концентра- Плот- Темпера- трация ность тура за- ция этиленг- ность тура за- этиленгли- смеси, мерзания, ликоля, % смеси, мерзания, коля, % г/см3 о С г/см3 о С 26,4 1,0340 -10 65,3 1,0855 -65 27,2 1,0376 -12 65,6 1,0860 -66 29,6 1,0410 -14 66,0 1,0863 -67 32,0 1,0443 -16 66,3 1,0866 -68 34,2 1,0480 -18 68,5 1,0888 -66 36,4 1,0506 -20 69,6 1,0900 -64 38,4 1,0533 -22 70,8 1,0910 -62 40,4 1,0560 -24 72,1 1,0923 -60 42,2 1,0586 -26 73,3 1,0937 -58 44,0 1,0606 -28 74,5 1,0947 -56 45,6 1,0627 -30 75,8 1,0960 -54 47,0 1,0643 -32 77,0 1,0973 -52 48,2 1,0663 -34 78,4 1,0983 -50 49,6 1,0680 -36 79,6 1,0997 -48 51,0 1,0696 -38 81,2 1,0007 -46 52,6 1,0713 -40 82,5 1,1023 -44 53,6 1,0726 -42 83,9 1,1033 -42 54,6 1,0740 -44 85,4 1,1043 -40 55,6 1,0753 -46 86,9 1,1054 -38 56,8 1,0766 -48 88,4 1,1660 -36 58,0 1,0780 -50 90,0 1,1077 -30 59,1 1,0790 -52 91,5 1,1087 -36 60,2 1,0803 -54 93,0 1,1096 -34 61,2 1,0813 -56 94,4 1,1103 -32 62,2 1,0823 -58 95,0 1,1105 -28 63,1 1,0833 -60 95,5 1,1107 -27 64,0 1,0843 -62 96,5 1,1110 -24 64,8 1,0850 -64 97,0 1,1116 -22 На рис. 5 показана диаграмма изменения температуры за- стывания для различных смесей воды и этиленгликоля.
22 t з,о С , кг/м3 -10 1120 1 -20 1100 -30 1080 -40 1060 -50 1040 -60 1020 2 -70 1000 -80 0 20 40 60 80 100 Содержание этиленгликоля, % (масс.) Рис. 5. Зависимость температуры застывания смесей этиленгликоля и воды от ее состава и плотности: 1 - кривая плотности; 2 - кривая температуры застывания Вместе с тем, теплопроводность и теплоемкость низкоза- мерзающих жидкостей ниже, чем у воды, а это уменьшает эффек- тивность охлаждения. Кроме того, объем таких жидкостей при нагреве увеличивается сильнее, поэтому приходится дополнять систему охлаждения специальным расширительным бачком. Достаточно высокая точка кипения низкозамерзающих жид- костей (в пределах 120…132 °С) при герметичной системе охла- ждения и нормальных условиях эксплуатации (без перегрева дви- гателя) обеспечивает достаточно высокую стабильность объема жидкости. Потери происходят преимущественно из-за утечек (микрощелей в радиаторе, ослабленного крепления хомутов на шлангах и других неисправностях). Восполнять уровень, добав- ляя воду в низкозамерзающие жидкости, используемые в системе охлаждения, т.е. менять концентрацию этиленгликоля в смеси, не рекомендуется. Это может снизить температуру замерзания и привести к другим нежелательным последствиям. Основные характеристики низкозамерзающих жидкостей, выпускаемых отечественной промышленностью, представлены в табл. 7. Современные автомобили предъявляют более высокие тре- бования к охлаждающим жидкостям, в частности, по антикорро- зионным характеристикам, агрессивности к резине. Антифризы 23 этим требованиям уже не отвечали, поэтому была разработана новая жидкость - Тосол. Самая распространенная, широко ис- пользуемая в системах охлаждения легковых автомобилей - То- сол А-40 (с 1985 г. - Тосол А-40М). Таблица 7 Низкозамерзающие жидкости Концен- Антифриз А-40М трат АМ Показатель Концен- Марки 40 Марки 65 трат Слабо- Слабо- Голубая жидкость мутная, Слабо- мутная без механических бесцветная мутная Внешний вид желтова- примесей или жел- оранжевая тая жид- товатая жидкость кость жидкость Плотность, 1100… 1067… 1085… 1120… 1078… кг/м3, 1116 1072 1090 1140 1085 при 20 °С Температура замерзания, -11,5 -40 -65 -11,5 -40 °С, не выше Температура - +100 +100 +170 +108 кипения, °С Вязкость ки- нематическая, мм2/с, при температуре: -30 °С - 58 100 - 56,5 -20 °С - 4,4 5,2 - 4,3 +50 °С - 1,9 2,2 - 1,9 Состав, %: Этиленгли- коль 94 52 64 96 58…66 Вода 5 47 35 3 34 Присадки (сверх 100%) 6…8 3,5…4,5 4…4,5 6…7 3…3,5 24 Продолжение таблицы 7 Показатель А-65М Концентрат «Лена-40» «Лена-65» Красная жид- кость без ме- Желто-зеленого цвета Внешний вид ханических без механических примесей примесей Плотность, кг/м3, 1085…1095 1120…1150 1075…1085 1085…1095 при 20 °С Температура замерзания, °С, -65 -35 -40 -65 не выше Температура +115 +160 -+100 +100 кипения, °С Вязкость кине- матическая, мм2/с, при тем- пературе: -30 °С 96,3 - - - -20 °С 6,2 - - - +50 °С 2,5 - - - Состав, %: Этиленгликоль 64…64 - - - Вода 35 - - - Присадки (сверх 100 %) 3,5…4 - - - Практика показала высокие эксплуатационные свойства То- сола А-40. На автомобилях марки ВАЗ при интенсивной эксплуа- тации автомобиля предусмотрен двухлетний срок службы этой охлаждающей жидкости, или 60 тыс. км пробега, а Тосола А-40М - трехлетний. Более длительные сроки эксплуатации без замены антифри- за способствуют возникновению дефектов на поверхности дета- лей системы охлаждения: очаги коррозии, прежде всего, на чугу- не - на крыльчатке водяного насоса, а также на алюминии, латун- ных трубках радиатора, корпусе термостата и др. 25 Таблица 8 Способы восстановления низкозамерзающих жидкостей Плотность низкоза- Количество добавляе- Массовая доля Тосола, мерзающей жидкости мого концентрата % при 20оС, г/см3 Тосола, л 1,054 35 3,30 1,055 36 3,12 1,057 37 3,00 1,059 38 2,90 1,060 39 2,79 1,061 40 2,66 1,062 41 2,54 1,064 42 2,41 1,065 43 2,28 1,067 44 2,15 1,068 45 2,00 1,071 47 1,70 1,074 49 1,40 1,076 51 1,00 1,078 53 0,60 1,081 55 0,25 1,082 56 0 Примечание. Перед добавлением концентрата в систему охлаждения из нее следует слить та- кое же количество находящейся в охлаждающей системе низкозамерзающей жидкости. Низкотемпературные жидкости в процессе эксплуатации изменяют свои характеристики: увеличиваются корродирующие свойства, снижается уровень щелочности, возрастает агрессив- ность к резине, склонность к пенообразованию и др. Причем, чем выше средние рабочие температуры в двигателе, тем интенсивнее изменяются свойства антифриза. Так, в южных районах эти про- цессы происходят быстрее, в северных они более заторможены. Уже отмечалось, что свойства охлаждающих жидкостей могут меняться при добавлении в систему воды для восстановления ее уровня. Наиболее часто к этому прибегают владельцы машин южных районов страны. Исследования показали, что при силь- ном разбавлении жидкости водой уже через два-три года экс- плуатации появляются очаги коррозии в системе охлаждения. Чтобы Тосол А-40М выдержал трехлетний гарантийный срок, 26 необходимо плотность жидкости поддерживать на уровне 1075 кг/м3, для чего используют концентраты Тосола AM (табл. 8). Если добавить более одного литра свежего концентрата, срок службы охлаждающей жидкости увеличивается примерно на год. Другой вид новой охлаждающей жидкости, близкой по сво- им свойствам к Тосолу А-40М, - Лена-40, Лена-65. Ее отличие за- ключается в меньшем коррозионном воздействии на чугунные и алюминиевые детали. Для увеличения срока службы низкозамерзающих жидко- стей в них добавляют также специальное средство «Отэра» (ТУ 6-15-07-112-85) - 1 л на заправку двигателя. Однако это до- пустимо лишь в том случае, если жидкость после 3 лет службы сохранила свои свойства: имеет нормальную плотность, не со- держит загрязнений, а также, если система охлаждения в исправ- ном состоянии. Препарат «Отэра» - водогликолевый концентрат, содержащий комплекс эффективных ингибиторов и пеногаси- тель. Он способен продлить срок службы, по меньшей мере, на год. В условиях резкого роста парка иностранной техники в на- шей стране и расширения возможности эксплуатации российской техники за рубежом, особенно важной становится информация о зарубежных низкозамерзающих охлаждающих жидкостях. Концентрат охлаждающей жидкости Zero, изготовленный на основе моноэтиленгликоля (белая упаковка) или на основе моно- пропиленгликоля (экологически безопасный) – зелёная упаковка. Применяется для всех типов двигателей, содержит ингибиторы коррозии. Соответствует требованиям производителей автомоби- лей: Daimler Benz, GM, FIAT, FORD, Peugeot. Antifreeze & Coolant - концентрат охлаждающей жидкости для систем охлаждения. В состав входят: этиленгликоль, ингиби- торы коррозии, присадки, уменьшающие образование накипи, и краситель. Антифриз имеет допуски: General Motors 189921; Cummins 90T8-4; SAE J 1941, J 1034, J814c; ASTM D 3306, D 4985; Ditroit Diesel 7SE298. Zic Super-A - серия охлаждающих жидкостей, обладающих высокими антикоррозионными свойствами. Жидкости разработа- ны на основе малотоксичного этиленгликоля. 27 Таблица 9 Характеристика охлаждающих жидкостей импортного производства Antifreeze Frostschutz konzentrat Antifreeze Fluidel Показатели 600* BIS - Valvoline* 75ºC* Плотность, кг/м³ 1077 1077 1075 1066 Температура начала -36 -35 -36 -32 кристаллизации, ºС Температура начала 100 100 100 100 перегонки, ºC Коррозионное воздействие на металлы, г/м²сут.: медь МТ 0,01 0,01 0,01 0,01 припой ПОС 40-2 0,13 0,08 0,38 0,05 латунь Л63 0,02 0,01 0,02 0,01 сталь 20 0,07 0,01 0,01 0,00 чугун СЧ-25 0,05 0,01 0,07 0,01 алюминий АЛ-9 0,01 0,01 0,02 0,03 Вспениваемость: объём пены, см³ 20 25 25 30 устойчивость пены, с 2 3 2 3 Показатель - pH 7,68 7,76 7,50 8,2 Щёлочность, см³ 22 21 22 5 * - разбавлен в объёмном соотношении 1:1 дистиллированной водой с pH=5 Super-A premix – антифриз зелёного цвета с температурой замерзания -50оС, Super-A green- синего цвета с температурой за- мерзания -70ºC. Glicoshell- концентрированный антифриз 402-ой серии, со- стоящий из 94 % моноэтиленгликоля с добавлением ингибиторов коррозии (6 %), в том числе 0,4 % нитрита натрия. Antifreeze BS 6580 - антифриз представляет собой концен- трированную охлаждающую жидкость для всех типов систем ох- лаждения легковых и грузовых автомобилей. Антифриз необхо- димо разбавлять дистиллированной водой. Antifreeze PROTECT+ G-48 - антифриз представляет собой концентрированную охлаждающую жидкость для всех типов сис- тем охлаждения бензиновых и дизельных двигателей легковых и 28 грузовых автомобилей с увеличенным сроком службы (до 5 лет). Antifreeze ALU PROTECT G-12 - антифриз представляет со- бой концентрированную охлаждающую жидкость нового поко- ления "Long-life" красного цвета с увеличенным сроком эксплуа- тации (более 5 лет). Антифриз не обладает кислотностью и не воздействует на металлы, даже те, которые наиболее восприим- чивы к кислотному воздействию (алюминий, медь и припой). Свойства антифриза остаются неизменными в течение длитель- ного срока хранения и в период эксплуатации. Mobil Frostshutz 600 - концентрированная высококачествен- ная охлаждающая жидкость - антифриз на основе моноэтиленг- ликоля для транспортных машин, содержащая присадки для за- щиты от коррозии, образования шлама и отложений. Способству- ет увеличению срока службы двигателя и снижению расходов на обслуживание. Таблица 10 Frostshutz 600 Цвет Золотисто-желтый, прозрачный Удельный вес при 15oС, г/см3 1,132 Температура вспышки, oС >120 Охлаждающая жидкость Mobil Frostshutz 600 обладают сле- дующими преимуществами: - стойкая к старению, имеет долгий срок службы; - предотвращает образование ржавчины в системе охлажде- ния также в теплое время года; - не воздействует на используемые в современных двигате- лях металлы и сплавы; - предотвращает образование котельного камня. Применяется во всех системах охлаждения двигателей внут- реннего сгорания с искровым зажиганием и для дизельных двига- телей, где требуется охлаждающая жидкость на базе этиленгли- коля. 29 Таблица 11 Пропорции для смешивания Frostschutz Температура замерзания, оС Frostschutz, % Вода, % -19 34 66 -27 40 60 -35 45 55 -42 50 50 2. Жидкости для гидравлических систем автомобилей Чтобы привести в действие отдельные механизмы автомо- биля, для передачи усилий можно использовать жидкость. Гид- равлические передачи (приводы) имеют некоторые преимущества перед механическими и пневматическими. Именно этим и объяс- няется их широкое применение: привод тормозов, амортизаторы, усилители, подъемные устройства автомобилей-самосвалов и многое другое. Эффективность работы гидравлического привода в первую очередь определяется качеством применяемых жидкостей, кото- рые, соответственно, должны отвечать определенным требовани- ям. Общими требованиями для всех жидкостей являются отсут- ствие коррозионного действия на внутренние поверхности гид- равлической системы, совместимость с резиновыми и кожаными уплотнениями, незначительная вспениваемость, стабильность при хранении и применении, доступность, низкая пожароопас- ность и др. Кроме того, в зависимости от типа гидравлических систем, в которых используются жидкости, к ним предъявляют дополнительные требования. 2.1. Тормозные жидкости Тормозные жидкости, находящиеся в гидроприводе тормоз- ной системы автомобилей, передают энергию исполнительным механизмам.

Источник: window.edu.ru

Вода и Антифриз: плюсы и минусы

Вода — дешёвый и доступный теплоноситель. Вода обла дает большой удельной теплоемкостью (4,2 кДж/кг*°С) и хорошей теплопроводностью. Вода экологически безопасна, а значит, любая возможная протечка не представляет угрозы здоровью.

Качество воды в отопительной установке определяют следующие параметры:

  1. степень кислотности:
    • стальные установки: 9,5 < pH < 10,5;
    • установки с алюминиевыми частями: 7,5 < pH < 8,5;
    • чугунные котлы: 7,5 < pH < 10,5.
  2. жесткость < 2,0 ммоль/л.

Антифризы, по сравнению с водой, обладают рядом пре имуществ:

  • более низкая температура замерзания;
  • присадки, обеспечивают защиту элементов системы отопления от коррозии, растворяют и выводят образо вавшиеся осадки и накипь;
  • при замерзании не переходят в твердое состояние, а становятся рыхлой кашеобразной массой, расширение которой значительно меньше, чем у обычного льда.

К особенностям применения антифризов можно отнести следующее. Физические свойства антифриза отличают ся от свойств воды. Теплоемкость антифризов на 15-20% меньше, чем у воды; вязкость в 2-3 раза выше; объемное расширение на 40-60% больше, теплопроводность хуже. Конечно, это усреднеш||е показатели, все зависит от кон кретной марки и производителя, но общая тенденция именно такова. Кроме этого, у разных антифризов разнят ся величины теплопроводности, температуры кипения, другие характеристики.

Таким образом, системы отопления, в которых исполь зуется антифриз, отличаются от тех систем, где тепло носителем выступает вода. Для использования систем с антифризом требуется увеличить на 30-50% тепловую мощность радиаторов, на 40-60% — объем расширитель ного бака. Необходимо устанавливать и более мощный циркуляционный насос, увеличивать мощность котла. Так что залить вместо воды в систему антифриз — не получится. Прежде чем использовать антифриз в системе, необ ходимо привести в соответствие с вышеизложенными требованиями все имеющееся отопительное оборудование. 

Вязкость — свойствой жидкости оказывать сопротивление относительному движению (сдвигу) частиц жидкости. Характеристиками вязкости являются: динамический коэффициент вязкости μ и кинематический коэффициент вязкости ν.

Есть и еще ряд субъективных моментов в использовании антифризов. Антифризы на основе этиленгликоля, к при меру, нельзя перегревать — это ведет к термическому разложению этиленгликоля и антикоррозионных присадок, Кроме этого, нельзя допускать контакт антифриза с оцинкованными поверхностями.

Образующиеся кислоты и осадки могут негативно влиять на работу всей отопительной системы в целом. Перегретый антифриз вспенивается, в системе образуются воздушные пробки. Для предотвращения этого негативного фактора существуют специальные присадки, добавляемые в антифризы.

Нельзя забывать, что антифризы, по сравнению с водой, обладают повышенной способностью просачиваться через различные соединения. Чем больше в системе количество различных соединений, чем больше стоит различных прокладок, уплотнений, тем больше внимания нужно уделять качеству сборки всех элементов системы, иначе  повышается    вероятность    появления    протечек. Причем протечки могут появляться и не сразу, а, например, при переводе системы на более «холодный» режим работы. Физика процесса понятна: при меньшей температуре металл в местах соединений сужается и образуются микроканалы, в которые начинает просачиваться антифриз.

Изменяя соотношение концентрата и воды, можно полу чить жидкость с температурой замерзания от -10°С до -65*С. Обычно антифриз продается в двух моди фикациях: с температурой замерзания не выше -65°С и температурой замерзания не выше -30″С. При этом концентрированный вариант (рассчитанный на -65°С) может быть разбавлен водой. Для получения теплоносителя с температурой замерзания -30*С к двум частям антифриза надо добавить одну часть воды, для -20°С — смешать антифриз пополам с водой.

Некоторые виды антифризов (в основном на основе этиленгликоля) токсичны, поэтому их нельзя применять в общей системе ГВС Пары некоторых антифризов ядовиты, и для таких теплоносителей требуются закрытые расширительные баки.

К сказанному добавим, что не все отопительные котлы могут работать с теплоносителем-антифризом. И прежде, чем  приобретать котел или переводить его на антифриз, необходимо проконсультироваться у специалистов (например предстовителе производителя): допустимо ли использование прибора в системе отопления, где в качестве теплоносителя выступает антифриз.

Антифриз — достаточно дорогой теплоноситель, но стоимость антифриза, заливаемого в систему, не сопоставима с ремонтно-восстановительными работами в случае размораживания этой системы отопления.

ПОЛЕЗНЫЕ СОВЕТЫ

  1. Заливая антифриз, необходимо проверить, не выпадает ли он в осадок при смешивании с водой. Если выпадает, то лучше использовать дистиллированную воду.
  2. Ни в коем случае не заливать антифриз в систему отопления, где используются оцинкованные трубопроводы или оцинкованные радиаторы!
  3. Антифриз стареет, поэтому его необходимо менять с периодичностью, указанной производителем (4-5 лет), промывая систему специальными составами.
  4. Не применять автомобильный «тосол» в системах отопления, т. к. в его составе есть добавки, не допустимые к использованию в жилых помещениях.
  5. Применять специальные герметики для монтажа системы отопления, обеспечивающие высокую надежность соединений (например, подмотка и гель для труб).
  6. Консультируйтесь со специалистами по поводу эксплуатации котлов в системах, где теплоносителем выступает антифриз, — там есть масса нюансов. К примеру, для проточных котлов с форсированными тепловыми режимами в теплообменниках с высокой степенью оребрения характерны кратковременные перегре вы стенок теплообменника в моменты максимальных нагрузок при включении и выключении котла — и здесь надо быть предельно осторожным при выборе теплоносителя. Другой пример: запуск системы с чугунным котлом следует производить на минимальной мощности с постепенным выходом на режим.
  7. Стоит иметь в виду, что разбавление антифриза более чем на 50%, кроме повышения температуры замерзания, ведет и к ухудшению его антикоррозионных свойств, а также к выпадению осадка солей жесткости, растворенных в воде.
    Если все же разбавление водой более чем на 50%, то в полученный раствор надо будет добавить дополнительные присадки.

Источник: DomObustroy.ru

Вообще-то на этом этапе уже все было допилено и напильник в заголовке упоминается просто как символ победы разума над сарпариллой. Ибо нет предела совершенству. Антифриз в системе не менее важен, чем всё остальное, выше описанное. Именно от антифриза зависит количество переносимого тепла за единицу времени, чистота системы охлаждения(а значит и эффективность теплопередачи от двигателя к теплоносителю и радиатору), антикавитационные и антипенные свойства(опять таки влияющие на эффективность теплопередачи).
На самом деле выбор антифриза не так прост, как кажется на первый взгляд. Конечно, можно тупо купить самый дорогой, допустив(не без оснований), что самый дорогой — значит самый лучший. Но мне то интересно было докопаться до самой сути этого вопроса, чтобы знать, а не верить.

Итак, начинаем грысть гранит науки.

1). Теплоёмкость и теплопроводность.
Теплоёмкость — характеристика, определяющая КОЛИЧЕСТВО теплоты(энергии), передаваемое единицей теплоносителя при определённой температуре. Теплопроводность — характеристика, определяющая СКОРОСТЬ передачи(забора-отдачи) тепла. Чем более высокие теплоёмкость и теплопроводность охлаждающей жидкости — тем проще отводить тепло от двигателя при прочих равных.
Основа всех антифризов — вода и этиленгликоль. Этиленгликоль отвечает в основном за низкотемпературные свойства охлаждающей жидкости, но теплоёмкостью не блещет. Например, чистая вода вблизи +100С имеет теплоёмкость 4,187 неважно чего и теплопроводность 0,683. А 20% раствор этиленгликоля(замерзающий при -10С) имеет теплоёмкость 4,02 и теплопроводность 0,550. Привычный нам 50% раствор этиленгликоля(замерзающий при -40С) имеет теплоёмкость всего 3,84 и теплопроводность 0,480. Короче, с ростом концентрации этиленгликоля теплоемкость и теплопроводность уменьшаются ( по сравнению с водой) до 20%, что довольно заметно.
При этом этиленгликоль является довольно агрессивной штукой по отношению к металлам. Потому в антифризы начали добавлять для вкуса вначале антикоррозиционные присадки, а потом это дело понравилось и начали улучшать смазочные, моющие, антипенные и прочие свойства типа смачиваемости и антикавитации.
Чем меньше нужно концентрата для достижения нужной температуры замерзания — тем выше будет теплоёмкость готового антифриза. Мы привычны к пропорции 50 на 50, но на самом деле это очень упрощенная метОда.
В любом случае, чем больше воды в антифризе — тем больше тепла будет переноситься при прочих равных, ибо вода безоговорочный лидер по теплоёмкости. Но. Можно довольно легко и просто компенсировать некоторое снижение теплоёмкости увеличением скорости потока теплоносителя. Я уже писал, что увеличил скорость вращения помпы почти в два раза. Так вот — у меня любой антифриз обладает как бы удвоенной теплоёмкостью.

2). Температура кипения. Тут всё туманно… я бы даже сказал — мутно.
Сам этиленгликоль кипит при +197С. Вода при +100С. Считается, что состав смеси 54% этиленгликоля и 46% дистиллированной воды имеет температуру кристаллизации около -40С, а температура закипания будет приблизительно +108С при атмосферном давлении — именно такая температура кипения и указана как минимальная для тосола в старом советском ГОСТе. Но мы же бадяжим не этиленгликоль, а готовый концентрат. А вот что там намешано в концентрате — тайна великая есмь. Есть зарегистрированные лабораторными тестами антифризы с температурой кипения в районе +122С. Но в продаже чаще встречаются готовые к заливке фирменные(!) антифризы с температурой начала кипения чуть выше +90(!) градусов. Полюбуйтесь на это безобразие:
www.autodela.ru/main/top/…est/antifreeze_test_20_og
www.zr.ru/content/articles/902013-gorit-na-rabote/
Даже чистая вода кипит при более высокой температуре. Т.е. вместо присадок умники-производители льют лошадиную(до 20%) дозу, например, метанола(спирт). Потому на тестах стали часто использовать вместо температуры кипения такую характеристику, как температура начала возгонки — чтобы выловить легкокипящие фракции…
Короче. Чем больше нормального концентрата будет в антифризе — тем более высокая будет температура кипения(но в ущерб теплоёмкости), тем бОльшая будет концентрация противопенных и антикавитационных присадок. Тем до более высокой температуры сможет нагреться двигатель до начала возникновения зон локального кипения в самых теплонагруженных местах — антифриз будет до победного отводить тепло от стенок двигателя максимально эффективно.
Что нам даёт более высокая температура кипения антифриза? Возможность БЕЗОПАСНО эксплуатировать двигатель при более высоких температурах. Двигатель является тепловой машиной — при бОльшей разнице в давлении и температуре внутри камеры сгорания и снаружи увеличивается его КПД — бОльшая часть тепла идёт на совершение механической работы. Чем больше разница температур между горячей средой и холодной — тем интенсивнее теплообмен. Потому, чем выше температура антифриза(и самого двигателя) — тем эффективнее работает радиатор охлаждения. Все знают, что при жаре в +40С двигатель охлаждается хуже, чем в +20С. Но мало кто понимает что эффективность радиатора можно повысить соответствующим поднятием температуры антифриза — если увеличить рабочую температуру двигателя, например, с +80С до +100С. Понятно, что двигателю жить будет тяжелей — резинотехнические изделия, масло, антифриз, да и сам металл в теплонагруженных зонах — все эти компоненты должны быть рассчитаны на более высокие температуры. Совсем старые движки были рассчитаны на температуры +60-70С, система охлаждения была примитивная, негерметичная — вода в их радиаторе закипала при +100С. Наши движки посовременнее. Резинки десятилетиями живут при высоких температурах, повышенное до 0,9 атмосфер давление в системе охлаждения и современный антифриз позволяют эксплуатировать и наши двигатели до 110-130 градусов легко. Притом, что рабочая температура моего 2лте в районе 90 градусов. Более современные двигатели имеют давление в системе охлаждения 1,1(а то и до 2,5) атм и рабочие температуры у них на уровне 120-130 градусов ШТАТНО. Понятно теперь, почему для них настолько важны качественный антифриз и герметичная система охлаждения?
Вот хороший график показывающий сразу зависимость температуры кипения антифриза и от концентрации и от давления:

Как видно при избытке давления в 1 бар 60% раствор концентрата будет закипать только при +130С, а 70% — аж при +140С. Тут призадумаешься…

Мой двигатель начинает открывать термостат при 88 градусах. Так на термостате и написано. Но я часто лажу в горы. А в горах две напасти. Крутые затяжные подъёмы, которые для моего задохлого движка даются с большим трудом. И разряжённый воздух, который с одной стороны ухудшает сгорание топлива, а с другой — понижает температуру кипения антифриза. Потому я и озадачился выбором наилучшего антифриза.
Слабо представляю, при какой температуре закипит залитый мой антифриз(нужно будет проверить с термометром для успокоения), но с этого вопроса выжато всё досуха.

3). Тип антифриза. Не настоялько критический, как первых два, этот пунктик тоже немаловажен.
Силикатосодержащие антифризы(подавляющее большинство) образуют на поверхности металлов защитную антикоррозийную плёнку, которая пусть незначительно, но таки ухудшает теплопередачу. Cиликаты имеют склонность к образованию гелей и абразивных частиц, снижающих отвод тепла от двигателя, засоряющих систему охлаждения, разрушающих помпу. Фосфаты могут выпадать в осадок при смешивании антифриза с водой. Нитриты очень быстро окисляются и требуют регулярного пополнения. Все эти неорганические присадки достаточно быстро расходуются, из-за чего срок эксплуатации традиционных антифризов относительно мал — потому такие антифризы больше 2 лет не живут даже официально.
Но есть карбоксилатные антифризы — их ингибиторы не образуют защитного слоя по всей поверхности системы, а адсорбируются лишь в очагах возникновения коррозии с образованием защитных слоев толщиной не более 0,1 микрона. Карбоксилаты являются непревзойденными ингибиторами коррозии, стабильными при высоких температурах, выдерживающими длительный срок эксплуатации, сравнимый со временем жизни автомобиля( более 5 лет) и лучше защищают металлы от коррозии и кавитации, что обеспечивает наиболее эффективное охлаждение двигателя. Раньше цена карбоксилатных антифризов раза в 4 превышала цены обычных антифризов того же производителя. Сейчас цена сопоставима и экономически выгоднее покупать уже немного более дорогой, но как минимум в два раза более долгоживущий антифриз.

Это и были в своё время основные три критерия для раздумья, покупки и готовки.

Переходим к практике. Берём для осмысливания 4 концентрата одной фирмы. Не важно какой — лишь бы у вас в городе был их официальный представитель. Главное — они свою продукцию тестируют в одинаковых условиях и можно хотя бы сопоставлять характеристики, даже самим этим циферкам не особо доверяя.
Итак, берём обычный стиральный порошок и документацию на всю линейку антифризов фирмы Х:

Сравниваем температуру кипения и температуру замерзания при пропорции с водой 1 к 1. Как видим — температура кипения отличается от 155 до 180 градусов, а замерзания — от -36 до -40С. Лидер однозначный под номером 3 и как раз карбоксилатный. Его и заливаем. Бренд не важен — антифризы как и масла уже давно перестали совершенствоваться и обладают практически одинаковыми характеристиками. Главное — не покупать непонятно ЧТО непонятно ГДЕ. Я лично придерживаюсь официальных представителей производителей приличных масел для грузовой техники. У них и все остальные продукты даже если и не выдающегося качества(ну кто сейчас такое выпускает?!), то и не откровенное омно. Потому как если они продадут омно — то морду им буду бить не я(ну кто меня, физическое лицо, по настоящему испугается?!), а суровые мужики с монтировками, деньгами и юристами.
.
.
.
.
.
.
P.S.
Сорри за много букв и за то, что картинки были без голых тётенек.
.
.
.

Источник: www.drive2.ru



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector