Охлаждающие жидкости

Дальневосточный Федеральный  Университет

(Дальневосточный Государственный  Технический Университет)

Институт Механики, Автоматики и Передовых Технологий

Автотранспортный факультет

 

 

 

 

Реферат по дисциплине

Транспортно-эксплуатационные материалы

«Охлаждающие жидкости»

 

 

 

 

Выполнил:

Студент I курса кафедры АВП АТФ

Стаматюк Екатерина Владимировна

Проверил: 

Профессор кафедры АВП, к. т. н.,  доцент

 

Скадынь Александр Игоревич

 

 

 

г. Владивосток 2011г.

Содержание

Введение………………………………………………………………………….3

1. Требования, применяемые к охлаждающим жидкостям и их основные физико-химические свойства……………………………………………..4
2. Низкозамерзающие жидкости, основные свойства, маркировка и рекомендации по применению……………………………………………5
3. Вода, как охлаждающая жидкость, образование накипи и ее влияние на  работоспособность двигателя……………………………………………8

Список использованной литературы………………………………………..12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Не секрет, что главное  в автомобиле — двигатель. Его  эффективная работа зависит не только от качественного топлива и соответствующей  смазочной системы, но и от системы  охлаждения. Часть тепла, выделяющегося при сгорании топлива в двигателе идет  на нагрев камеры сгорания и цилиндров двигателя. При чрезмерном нагреве  стенок камер сгорания теряется мощность двигателя вследствие  ухудшения  наполнения цилиндров, ухудшаются условия смазывания,  появляется  детонация,  калильное зажигание, увеличивается расход топлива и другие  нежелательные явления.  Чтобы предотвратить перегрев деталей  двигателя,  их  охлаждают.  В  качестве   охлаждающих   агентов   в двигателях  используют  воздух  или  жидкости   Наибольшее   распространение получили жидкостные системы охлаждения.

    В  двигателях  с  жидкостным  охлаждением   блок  и  головка   цилиндров выполнены двойными. Между стенками образуется охлаждающая рубашка,  которая заполняется жидкостью.  Охлаждающая  жидкость  отводит  тепло  от  стенок  и головки цилиндров и отдает тепло воздуху, который  нагнетается  вентилятором через радиатор. Таким образом, охлаждающая жидкость  непрерывно  циркулирует в замкнутой системе охлаждения, нагреваясь в блоке  и  головке  цилиндров,  и охлаждаясь в радиаторе.

 

 

 

 

 

Требования, применяемые  к охлаждающим жидкостям и  их основные физико-химические свойства

К охлаждающим жидкостям  предъявляются следующие требования:

     • высокие теплоемкость и теплопроводностъ для эффективного  отвода

     тепла;

    •высокая температура кипения  (во избежание образования паровых пробок и потерь жидкости);

    •низкая температура замерзания;

    •высокая химическая и физическая стабильность ;

    •коррозионная пассивность;

    •не разъедать  резинотехнические изделия системы  охлаждения;

     •оптимальная вязкость;

     •отсутствие  образования накипи;

     • низкая стоимость и недефицитность;

     •нетоксичность и пожаробезопасность.

     Для эксплуатации двигателей при положительных температурах воздуха самой подходящей  охлаждающей  жидкостью   является   вода.   При   отрицательных температурах  во  избежание  замерзания  воды  применяют  водные  смеси   с различными веществами,  понижающими  температуру  застывания.  Такие  смеси получили название антифризов.

 

 

 

Низкозамерзающие  жидкости, основные свойства, маркировка и рекомендации по применению

Низкозамерзающие охлаждающие  жидкости – антифризы (от англ. «antifreeze» – незамерзающий) заменили воду в системах охлаждения двигателей современных автомобилей. Наиболее широкое распространение получили низкозамерзающие жидкости на гликолевой основе, представляющие собой смесь этиленгликоля с водой. Иногда встречаются жидкости на основе пропиленгликоля – их нельзя смешивать с этиленгликолевыми.

Состав и свойства антифриза

Рис.1 Зависимость температуры  застывания водогликолевой жидкости от содержания в ней этиленгликоля в смеси с водой

Этиленгликоль (моноэтиленгликоль) – маслянистая желтоватая жидкость без запаха, умеренно вязкая, с плотностью 1,112-1,113 г/смз (при 20°С), температурой кипения 197°С и кристаллизации -11,5°С. При нагревании этиленгликоль и его водные растворы сильно расширяются. Для предотвращения выброса жидкости из системы охлаждения ее снабжают расширительным бачком и заполняют на 92–94% от общего объема. Водный раствор этиленгликоля химически агрессивен и вызывает коррозию стальных, чугунных, алюминиевых, медных и латунных деталей системы охлаждения, а также припоев, используемых для пайки ее узлов. Кроме того, этиленгликоль очень токсичен. Для устранения этих недостатков в антифризы вводят присадки: декстрин, предохраняющий от разрушения свинцово-оловянистый припой, алюминий и медь; динатрийфосфат, защищающий черные металлы, медь и латунь. Иногда вводят молибденовый натрий, предотвращающий коррозию цинковых и хромовых покрытий на деталях системы охлаждения. В этом случае к марке антифриза добавляют индекс «М».

   Отечественной промышленностью выпускаются следующие марки антифризов:

•простые антифризы - 40, 65, 40М, 65М; •тосолы - Тосол А, Тосол А-40, Тосол А-65.

Тосолы отличаются от простых антифризов наличием противопенных и антифрикционных присадок. Цифра в марке антифриза показывает наивысшую температуру застывания.

Тосол А - концентрированный этиленгликоль с присадками. Этот антифриз был разработан в 1971 г. в Государственном научно-исследовательском институте органической химии и технологии (ГосНИИОХТ) для автомобилей ВАЗ взамен итальянского «ПАРАФЛЮ». Торговая марка «ТОСОЛ» не была зарегистрирована, поэтому ее применяют многие отечественные изготовители охлаждающих жидкостей. Но эксплуатационные свойства «тосолов» могут быть разными, поскольку определяются используемыми присадками, а они отличаются у различных производителей. Для получения антифризов марок 40 или 65 его необходимо растворить в соответствующем количестве дистиллированной воды.

В антифризы вводят краситель.

Пропиленгликоль – по свойствам аналогичен этиленгликолю и менее токсичен, но примерно в 10 раз дороже. При низких температурах он более вязкий, чем этиленгликоль, и в связи с этим прокачиваемость у него хуже.

Смесь этиленгликоля с  водой характерна тем, что температура  ее кристаллизации зависит от соотношения  этих двух составляющих. У смеси  она значительно ниже, чем по отдельности  у воды и этиленгликоля. При различных  пропорциях можно получить растворы с температурой кристаллизации от 0 до -75°С. Температура кристаллизации и кипения, а также плотность  смеси этиленгликоля и воды в  зависимости от содержания в ней этиленгликоля представлены на рис.1. Самое низкое значение температуры замерзания соответствует составу, в котором этиленгликоля 66,7% и воды 33,3%. В других случаях одну и ту же температуру замерзания можно получить при двух значениях соотношений этиленгликоля и воды. Экономически выгодно использовать вариант с большим количеством воды.

Комплекс присадок включает в себя противокоррозионные, антивспенивающие, стабилизирующие и красящие вещества. Антифризы не должны содержать в своем составе нитрит-нитраты, которые, взаимодействуя с аминами, образуют токсичные соединения, причем некоторые из них канцерогенны (провоцируют онкологические заболевания).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вода, как охлаждающая  жидкость, образование накипи и ее влияние на  работоспособность  двигателя

  Вода - наиболее распространенная охлаждающая жидкость. Она  доступна, безопасна в пожарном отношении, безвредна  для  человека  и  имеет  высокую удельную теплоемкость - 4,19 кДж/кг·°С, превосходящую все другие  известные охлаждающие жидкости. Существенным недостатком является высокая температура замерзания (вода замерзает при температуре О °С со значительным увеличением объема, что вызывает разрушение  (размораживание)  системы  охлаждения  при низких температурах.

    Вода имеет  сравнительно низкую температуру  кипения, поэтому  в  системе охлаждения современных двигателей поддерживают температуру 80...90 °С.  При эксплуатации двигателей  в  условиях  жаркого  климата,  особенно  в  южных районах страны, температура воды может достигать 95... 100 °С. Во избежание больших потерь жидкости системы  охлаждения  двигателей  герметизируют.  На пробке радиатора  устанавливают  клапан,  который  открывается  только  при повышении давления в системе охлаждения. Это позволяет  несколько  повысить температуру кипения воды и снизить ее потери от испарения.

    Недостатком воды, как охлаждающей жидкости, является  также  способность образовывать в системе накипь и шлам. Накипь образуется на горячих  стенках за счет выпадения солей из водного раствора. Под шламом имеют ввиду илистые отложения минерального или органического  происхождения,  скапливающиеся  в застойных полостях рубашки охлаждения двигателя и в нижнем бачке радиатора.

 Образование  накипи  в   системе охлаждения связано с  выпадением  из водного  раствора  солей  кальция магния, которые вместе с частичками    примесей   и   продуктов    коррозии «прикипают» к поверхностям нагретого металла. Слой  накипи  имеет очень   малую   теплопроводность,   т.е.   ухудшает теплоотвод. Одновременно уменьшается сечение  трубок  радиатора,  что  также ведет к перегреву двигателя и как следствие - к увеличению  расхода  топлива.

    Соли кальция  и магния, находящиеся  в   растворенном  состоянии,  придают воде свойства, которые получили название «жесткость». Чем выше содержание в воде солей магния и кальция, тем больше ее  жесткость. За единицу жесткости принимают миллиграмм-эквивалент  солей  на  1  л  воды. Если жесткость воды равна 1 мг·экв/л, то  это означает,  что в 1  л воды содержится 20,04 мг ионов кальция  или  12,16  мг  ионов  магния.  Различают жесткость временную, постоянную и общую.

    Временная жесткость  характеризует содержание  в   воде  в  основном  двух соединений - бикарбоната кальция Ca(НСО3)2 и бикарбоната магния  Мg(НСО3)2. Эти соли  могут  находиться  в  воде  в  растворенном  состоянии  только  в присутствии некоторого количества свободной углекислоты. При кипячении воды свободная  углекислота  из  нее  удаляется  и соли   временной   жесткости распадаются на карбонаты, выпадающие в осадок, и диоксид углерода, уходящий в атмосферу. Таким образом, при кипячении бикарбонаты  удаляются  из  воды, поэтому обусловленную их  присутствием  жесткость  называют  временной  или устранимой.

    Постоянная жесткость  определяется присутствием  в   воде  более  стойких

солей, таких, как СаSО4, СаСI2, МgSО4, МgСI2,  СаSiO3,  МgSiO3  и  др.  Эти соединения при кипячении не разлагаются и не выпадают  в  осадок,  если  их концентрация не превосходит предела насыщения.

    В образовании  накипи в системе охлаждения  участвуют соли как временной, так и постоянной жесткости. Но больший вред приносят соли временной жесткости. Первое же закипание воды в системе охлаждения приводит к выпадению карбонатов и образованию накипи. При этом происходит снижение временной жесткости воды.

     Соли постоянной жесткости принимают участие в образовании накипи только после испарения части воды, т.е. когда их концентрация в  воде превышает предел насыщения. При перегреве  двигателя  вода,  соприкасаясь  с сильно нагретыми поверхностями, образует пузырьки пара,  а  выпадающие  соли оседают на перегретой поверхности. Сумму временной и  постоянной  жесткостей называют общей жесткостью. Вода считается мягкой, если  она  содержит  солей не более 3, средней - 3...6 и жесткой - более 6 мг·экв/л.

     По степени пригодности для систем охлаждения двигателей  природные  воды можно распределить в следующем порядке: атмосферная (дождевая, снеговая)  - мягкая; речная или озерная - мягкая или средняя; колодезная,  ключевая  или морская - жесткая.

    Воду средней  или  высокой  жесткости   перед  использованием  в   системах охлаждения рекомендуется «смягчить» или смешивать со специальными добавками - антинакипинами. Простейшим способом смягчения воды  является  кипячение, при котором бикарбонаты разлагаются и карбонаты выпадают  из  воды  в  виде осадка. После фильтрования воду можно использовать для систем охлаждения.

    Смягчение воды  можно достичь ее химической  обработкой. Добавление соды и извести (гашеной) приводит  к  выпадению  соединений  кальция  и  магния  в осадок. Известково-содовый способ смягчения воды эффективнее кипячения.

 Весьма   простой   и   эффективный  способ смягчения  воды  -  фильтрование  через    катиониты.     Промышленность выпускает   типовые   установки    для  смягчения воды с помощью  катионитовых фильтров.

    Вещества, известные  под названием антинакипинов, позволяют предотвратить образование накипи обработкой  воды  непосредственно  в  системе  охлаждения. Добавление  антинакипинов  особо удобно  в полевых условиях  при отсутствии мягкой воды. Действие  антинакипинов  сводится  к  предотвращению образования твердых отложений накипи на горячих поверхностях.

Достигается это за счет перевода солей, дающих накипь,  в  рыхлое  состояние или за счет удержания таких солей в воде в виде перенасыщенных растворов.  В качестве антинакипинов используют различные составы.    Воду, предназначенную для систем охлаждения, необходимо предохранять отзагрязнения  нефтепродуктами.  Попадание топлив  и масел в воду   часто сопровождается интенсивным вспениванием и выбросом охлаждающей жидкости  из системы.