131699
столько раз учителя, ученики и родители
посетили сайт «Инфоурок»
за прошедшие 24 часа
+Добавить материал
и получить бесплатное
свидетельство о публикации
в СМИ №ФС77-60625 от 20.01.2015
Дистанционные курсы профессиональной переподготовки и повышения квалификации для педагогов

Дистанционные курсы для педагогов - курсы профессиональной переподготовки от 6.900 руб.;
- курсы повышения квалификации от 1.500 руб.
Престижные документы для аттестации

ВЫБРАТЬ КУРС СО СКИДКОЙ 50%

ВНИМАНИЕ: Скидка действует ТОЛЬКО сейчас!

(Лицензия на осуществление образовательной деятельности № 5201 выдана ООО "Инфоурок")

ИнфоурокХимияДругие методич. материалыСтатья «Охлаждающие жидкости»

Статья «Охлаждающие жидкости»

библиотека
материалов
Скачать материал целиком можно бесплатно по ссылке внизу страницы.

Охлаждающие жидкости

Коврижников Александр Юрьевич

преподаватель спецдисциплин ГОУ СПО Кемеровского

профессионально-технического техникума

 В процессе работы двигателя температура в камере сгорания достигает 2000-2500 градусов. Часть тепла, выделяющегося в процессе сгорания топлива в двигателе, идёт на нагревание деталей двигателя. При этом из-за очень высоких температур стенок камеры сгорания теряется мощность двигателя, так как ухудшается наполнение цилиндров. Кроме того, ухудшаются условия смазывания, появляется детонация, калильное зажигание, усиленное нагарообразование, повышенное трение и изнашивание деталей, может произойти изменение геометрии головки блока двигателя. Чтобы предотвратить перегрев деталей, их охлаждают. Система охлаждения двигателя в зависимости от его быстроходности и мощности отводит 15…35 % теплоты, образующейся при сгорании топлива. В бензиновых и газовых двигателях доля отводимой теплоты больше, чем в дизелях. Система охлаждения может быть воздушной или жидкостной. Наибольшее распространение на автомобильных двигателях получили жидкостные системы охлаждения.

В двигателях внутреннего сгорания в блоке и головке блока цилиндров между двойными стенками находится рубашка системы охлаждения, заполняемая жидкостью. Охлаждающая жидкость отводит тепло от стенок и отдаёт тепло воздуху, проходящему через радиатор. При этом охлаждающая жидкость циркулирует в замкнутом пространстве системы охлаждения, нагреваясь в блоке и головке цилиндров и охлаждаясь в радиаторе. Для обеспечения нормальной работы двигателя охлаждающая жидкость должна удовлетворять определённым требованиям.

Основными являются следующие требования: минимальная температура замерзания, минимальная вязкость, минимальный коэффициент объемного расширения, максимальная температура кипения, отсутствие воспламеняемости, отсутствие вспенивания, физическая и химическая стабильность, высокая теплоемкость и теплопроводность, не вызывать изменения свойств конструкционных материалов.

Жидкостей удовлетворяющих всем этим условиям одновременно нет. Наибольшее распространение, в качестве охлаждающей жидкости получили вода и антифризы.

Вода.

К достоинствам воды можно отнести: доступность, безопасность (пожарная и взрывная), безвредность (отсутствие токсичности), высокая удельная теплоемкость.

Недостатками воды, как охлаждающей жидкости является: высокая температура замерзания (около нуля градусов по С), увеличение объема образующегося льда (на 10% по сравнению с объемом жидкости при замерзании), низкая температура кипения (сто градусов по С), способность образования отложений.

В результате замерзания воды при низких температурах, давление на стенки в системе охлаждения может возрасти до 250 МПа, что приводит к разрушению ее элементов.

При установлении на пробке радиатора двух клапанов воздушного и парового, достигается герметизация системы охлаждения. Благодаря этому температура кипения воды в системе охлаждения несколько увеличивается (до 1190 С). Это, кроме того, позволяет увеличить температурный перепад в системе охлаждения и тем самым повысить эффективность теплообменных процессов. В результате можно снизить количество охлаждающей жидкости, уменьшить потребную поверхность радиатора, и сократить тепловые потери в охлаждающую жидкость.

Накипью называют плотные отложения, образующиеся на нагретых стенках системы охлаждения. Накипь состоит из выделившихся из воды солей калия и магния, взвешенных продуктов коррозии и механических загрязнений. Шламом называют илистые частицы и элементы разрушения накипи минерального или органического происхождения, скапливающиеся в застойных полостях рубашки охлаждения и в нижнем бачке радиатора.

Образование отложений в системе охлаждения ухудшает теплоотдачу стенок рубашки системы охлаждения до 40 %, так как накипь имеет низкую теплопроводность, и уменьшает сечение трубок радиатора и всех проходных сечений, как следствие двигатель перегревается. Отложения в системе охлаждения образуются в виде накипи и шлама.

Соли кальция и магния придают воде свойство, называемое жёсткостью воды, которое измеряется  в мг-эквивалентах солей на 1 л воды. Принято считать атмосферную воду (дождь, снег) мягкой, озерную и речную средней, а ключевую и колодезную жесткой. Различают жёсткость временную, постоянную и общую.

Временная жёсткость характеризует содержание в воде в основном двух соединений – бикарбоната кальция Ca(HCO3)2 и бикарбоната магния Mg(HCO3)2.   Эти соли находятся в воде только при наличии в ней некоторого количества свободной углекислоты. При кипячении свободная углекислота удаляется, а соли временной жёсткости распадаются на карбонаты, выпадающие в осадок, диоксид углерода улетучивается в атмосферу.

Таким образом, при кипячении бикарбонаты удаляются из воды, поэтому обусловленную их присутствием жёсткость называют временной, то есть устранимой. Перед заливкой воду можно прокипятить и заливать в радиатор после фильтрования. При отсутствии такой обработки соли временной жёсткости выпадают в накипь при первом же закипании в радиаторе. При этом происходит снижение временной жёсткости. Поэтому не следует часто менять воду в системе охлаждения.

Постоянная жёсткость определяется присутствием в воде более стойких солей: сульфаты (гипс CaSO4MgSO4), хлориды (CaCl2MgCl2), силикаты CaSiO3Mg SiO3 и др. Эти соединения при кипячении не разлагаются  и не выпадают в осадок, если их концентрация не превосходит предел насыщения. Такие условия создаются при испарении части воды. Гипс, в отличии от большинства минеральных солей, обладает отрицательной растворимостью при повышении температуры растворимость гипса в воде уменьшается и его избыток выпадает в виде накипи. Присутствие гипса в накипи придаёт ей прочность и жёсткость.

Общей жёсткостью называют сумму временной и постоянной жёсткости.

Воду средней и высокой жёсткости перед использованием в системах охлаждения рекомендуется «умягчать».

Простейший способ умягчения – кипячение воды с последующей фильтрацией.

Другой способ – добавление соды и гашеной извести, что приводит к выпадению в осадок соединений кальция и магния, с последующей фильтрацией.

Наиболее эффективный способ это фильтрация воды через катионитовые фильтры. Катиониты – вещества, способные вступать в ионообменную реакцию с растворёнными в воде солями. Они поглощают из воды ионы щелочноземельных элементов.

Снизить жёсткость воды можно так же путём её магнитной обработки. При прохождении воды через магнитное поле, растворённые в ней соли выделяются в виде хлопьев. Затем воду фильтруют.

Вещества, называемые антинакипинами, позволяют предотвратить образование накипи обработкой воды непосредственно в системе охлаждения. Их особенно необходимо добавлять в полевых условиях при отсутствии «мягкой» воды. Соли, находящиеся в воде, при добавлении антинакипинов, переходят в рыхлое состояние или удерживаются в виде перенасыщенного раствора. К антинакипинам относятся гексаметафосфат натрия (NaPO3)6, хромпик K2Cr2O7, ортофосфат натрия Na3PO4*12H2O и др.

Воду, предназначенную для системы охлаждения, необходимо предохранять от попадания в нее нефтепродуктов. Эти вещества уменьшают теплопроводность, кроме того, они вызывают вспенивание воды и её выброс из системы охлаждения.

Из системы охлаждения шлам можно удалить многократной поочерёдной промывкой водой и продувкой сжатым воздухом. Для удаления накипи используют растворы веществ, обеспечивающих разрушение нерастворимых в воде солей накипи. Соли временной жёсткости удаляют кислыми растворами. Соли постоянной жесткости – щелочными.

Все составы для удаления накипи, как и вода, оказывают коррозионное воздействие на металлы, особенно цветные.

Отложение накипи герметизирует систему охлаждения. Поэтому после её удаления, как правило, появляется течь в системе охлаждения.

При удалении накипи из системы охлаждения удаляют термостат, затем заливают раствор и выдерживают его в соответствии с инструкцией. После этого двигатель запускают и дают поработать 10…20 минут. После остановки двигателя раствор из него сливают и промывают систему охлаждения 2…3 раза водой. Для предотвращения коррозии промывку рекомендуется проводить 1 % раствором хромпика.

Антифризы.

 Антифризы необходимо заливать в систему охлаждения двигателя при температурах окружающего воздуха ниже 00 С, так как вода при низких температурах замерзает и в значительной степени увеличивает объём. В качестве антифризов используют смеси воды со спиртами, воды с глицерином, смеси углеводородов. Наибольшее распространение получили смеси на основе двухатомного спирта-этиленгликоля (СН2ОН-СН2ОН). Этиленгликоль – это прозрачная бесцветная вязкая жидкость без запаха. Кипит этиленгликоль при 1970 С, застывает – при – 11,50 С. Однако смеси этиленгликоля с водой застывают при более низких температурах. Меняя соотношение воды и этиленгликоля, можно получить смеси с температурой застывания от 0 до – 700 С. Понижение температуры замерзания, при увеличении количества воды, объясняется появлением гидрата этиленгликоля, обладающего низкой температурой застывания. Минимальная температура замерзания раствора – 730 С при содержании 33 % воды. Дальнейшее увеличение количества воды ведёт к росту температуры замерзания.

В связи с тем, что этиленгликоль оказывает коррозионное действие на металлы, в состав антифризов вводят антикоррозионные присадки: 1г/л декстрина (для защиты алюминия, меди, свинцово-олового припоя), 2,5…3,5 г/л динатрийфосфата (для защиты стали, чугуна, латуни, меди). Для предотвращения вспенивания в состав антифриза вводят антипенные присадки.

При испарении водных растворов этиленгликоля пар содержат значительно больше воды, чем этиленгликоля. Поэтому в условиях эксплуатации от испарения теряется практически только вода.

Из-за большого коэффициента объёмного расширения, при нагревании до рабочей температуры объём этиленгликолевых жидкостей увеличивается на 6…8 %. При застывании объём образующейся кашеобразной массы увеличивается очень незначительно и размораживания системы охлаждения не происходит.

Характерные особенности этиленгликолевых антифризов:

1.  Увеличение на 6…8 % объёма при рабочей температуре.

2.  Теплопроводность, теплоёмкость и плотность антифризов при равных температурах примерно на 15 % ниже этих показателей для воды. Отсюда температурный режим двигателя, охлаждаемого антифризом, выше, чем при охлаждении водой.

3.  Из-за более высокой температуры кипения и низкого давления насыщенных паров этиленгликоля по сравнению с водой при эксплуатации двигателя выкипает прежде всего вода. Поэтому при уменьшении жидкости в системе охлаждения из-за испарения необходимо добавлять воду.

4.  Антифризы по сравнению с водой обладают более высокой подвижностью и проницаемостью. Поэтому к системе охлаждения с антифризом предъявляются более высокие требования по герметичности.

5.  При замерзании антифризы образуют рыхлую массу с незначительным увеличением объёма. Поэтому механические повреждения систем охлаждения при замерзании антифриза исключены.

6.  Антифризы разрушают детали, изготовленные из некоторых сортов резины.

Наибольшее распространение получили низкозамерзающие жидкости 40, 65, а так же тосолы А-40 и А-65. В других литературных источниках их обозначают ОЖ-40, ОЖ-65.

Жидкость марки 40 представляет собой смесь 53…56 % этиленгликоля и 44…47% воды и имеет температуру застывание не выше – 400 С и плотность 1065…1085 кг/м3. Жидкость марки 65 содержит 64…66 % этиленгликоля и 34…36 % воды и имеет температуру застывание не выше – 650 С и плотность 1085…1100кг/м3.

Иногда кроме вышеназванных присадок в жидкости добавляют молибденовокислый натрий, что улучшает их антикоррозионные свойства в отношении цинковых и хромовых покрытий. Такие антифризы имеют индексы 40М и 60М.

Кроме того, выпускают «Тосол-А» (ОЖ-К), представляющий собой концентрированный этиленгликоль с присадками и плотностью 1100…1150 кг/м3. Пользоваться им можно только после разведения дистиллированной водой. Смесь «Тосола-А» и воды в соотношении 1:1 имеет температуру начала кристаллизации – 350 С.

Кроме «тосола» выпускают низкозамерзающую жидкость «Лена» с такими же характеристиками. «Тосол» имеет голубой цвет, «Лена» – жёлто-зелёный. Смешивать их при эксплуатации можно. Плотность низкозамерзающих жидкостей измеряют «гидрометром», показывающим плотность/температуру застывания.

С течением времени присадки в антифризе подвергаются распаду, вследствие чего качество антифриза ухудшается. Поэтому срок эксплуатации антифриза 2 года или 60 тыс. км пробега при интенсивной эксплуатации.

Этиленгликоль и его смеси токсичные вещества, при попадании в желудочно-кишечный тракт вызывают отравление с поражением центральной нервной системы и органов кровообращения.

Высококипящие охлаждающие жидкости.

 Для охлаждения высокофорсированных двигателей используют жидкости, с температурами кипения выше ста градусов по Цельсию. Такие жидкости состоят из смеси высокомолекулярных спиртов, гликолей и эфиров, выкипающих при температуре 110 – 120 градусах по Цельсию.  Их применение позволяет уменьшить тепловые потери в систему охлаждения и интенсифицировать процесс теплопередачи, что приводит к уменьшению поверхности радиатора и мощности, затрачиваемой на период насоса системы охлаждения. Так как температура кипения этиленгликоля 197 градусов по Цельсию, выпускаемые антифризы относятся к высококипящим охлаждающим жидкостям.



Краткое описание документа:
В статье «Охлаждающие жидкости» рассказано для чего применяются охлаждающие жидкости, как устроена система охлаждения двигателя, основные требования предъявляемые к охлаждающим жидкостям. Описаны свойства воды. Ее достоинства  и недостатки, ее  классификация на на мягкую и жесткую, способы устранения накипи. Кроме воды в статье рассказано о незамерзающих жидкостях антифризах, химическом составе , характерных особенностях, температуре замерзания и кипения. Указаны какие антифризы применяются в настоящее время. Уделено внимание высококипящим охлаждающим жидкостям.
Общая информация

Номер материала: 128162061753

Вам будут интересны эти курсы:

Курс повышения квалификации «Химия окружающей среды»
Курс профессиональной переподготовки «Химия: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс профессиональной переподготовки «Основы религиозных культур и светской этики: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс профессиональной переподготовки «Маркетинг: теория и методика обучения в образовательной организации»
Курс повышения квалификации «Нанотехнологии и наноматериалы в биологии. Нанобиотехнологическая продукция»
Курс повышения квалификации «Организация практики студентов в соответствии с требованиями ФГОС технических направлений подготовки»
Курс повышения квалификации «Особенности подготовки к сдаче ОГЭ по химии в условиях реализации ФГОС ООО»
Курс профессиональной переподготовки «Биология и химия: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс профессиональной переподготовки «Управление ресурсами информационных технологий»
Курс повышения квалификации «Современные образовательные технологии в преподавании химии с учетом ФГОС»
Курс профессиональной переподготовки «Политология: взаимодействие с органами государственной власти и управления, негосударственными и международными организациями»
Курс профессиональной переподготовки «Техническая диагностика и контроль технического состояния автотранспортных средств»
Курс профессиональной переподготовки «Техническое сопровождение технологических процессов переработки нефти и газа»
Курс профессиональной переподготовки «Организация системы учета и мониторинга обращения с отходами производства и потребления»
Курс профессиональной переподготовки «Технический контроль и техническая подготовка сварочного процесса»
Оставьте свой комментарий
Для того чтобы задавать вопросы нужно авторизироватся.
Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.