Войти
«Доливка» раствора антифриза в систему охлаждения автомобиля - это плановое обслуживание продукт для большинства современных автомобилей. антифриз - это присадка, понижающая температуру замерзания жидкости на водной основе. Смесь антифриза используется для достижения депрессии точки замерзания для холодных сред. Обычные антифризы повышают температуру кипения жидкости, что обеспечивает более высокую температуру охлаждающей жидкости.
Поскольку вода обладает хорошими свойствами в качестве охлаждающей жидкости, вода с антифризом используется в двигатели внутреннего сгорания и другие системы теплопередачи, такие как HVAC чиллеры и солнечные водонагреватели. Назначение антифриза - предотвратить разрыв жесткого корпуса из-за расширения при замерзании воды. В коммерческих целях и добавка (чистый концентрат), и смесь (разбавленный раствор) называются антифризами, в зависимости от контекста. Тщательный выбор антифриза может обеспечить широкий диапазон температур, в котором смесь остается в жидкой фазе, что имеет решающее значение для эффективной теплопередачи и правильного функционирования теплообменников.. Во-вторых, но не менее важно, большинство, если не все коммерческие составы антифризов, предназначенные для использования в системах теплопередачи, включают различные виды антикоррозионных и кавитационных агентов, которые предохраняют весь гидравлический контур от прогрессирующего износа.
Вода была первоначальной охлаждающей жидкостью для двигателей внутреннего сгорания. Он дешев, нетоксичен и обладает высокой теплоемкостью. Однако он имеет температуру жидкости только 100 ° C и расширяется при замерзании. Эти проблемы решаются путем разработки альтернативных охлаждающих жидкостей с улучшенными свойствами. Точки замерзания и кипения - это совокупные свойства раствора, которые зависят от концентрации растворенных веществ. Следовательно, соли понижают температуру плавления водных растворов. Соли часто используются для защиты от обледенения, но солевые растворы не используются для систем охлаждения, поскольку они вызывают коррозию металлов. Органические соединения с низким молекулярным весом обычно имеют температуру плавления ниже, чем вода, поэтому они рекомендуются в качестве антифризов. Эффективны растворы органических соединений, особенно спиртов, в воде. Спирты - этанол, метанол, этиленгликоль и т. Д. - были основой всех антифризов с момента их коммерциализации в 1920-х годах.
Флуоресцентный окрашенный в зеленый цвет антифриз виден в расширительном бачке радиатора при снятии крышки радиатора автомобиля Большинство автомобильных двигателей охлаждаются водой для удаления отработанного тепла, хотя «вода» на самом деле представляет собой смесь антифриза и воды, а не обычную воду. Термин охлаждающая жидкость двигателя широко используется в автомобильной промышленности, которая охватывает его основную функцию конвективной теплопередачи для двигателей внутреннего сгорания. При использовании в автомобилестроении ингибиторы коррозии добавляются для защиты радиаторов транспортных средств, которые часто содержат ряд электрохимически несовместимых металлов (алюминий, чугун, медь, латунь, припой и т. Д.). Также добавляется смазка для уплотнения водяного насоса.
Антифриз был разработан для устранения недостатков воды в качестве теплоносителя..
С другой стороны, если охлаждающая жидкость двигателя станет слишком горячей, она может закипеть внутри двигателя, вызывая пустоты (очаги пара), ведущие к локальным горячим точкам и катастрофическому отказу двигателя. Если бы в качестве охлаждающей жидкости двигателя использовалась обычная вода, это могло бы вызвать гальваническую коррозию. Правильная охлаждающая жидкость двигателя и система охлаждающей жидкости под давлением устраняют эти недостатки воды. При наличии подходящего антифриза охлаждающая жидкость двигателя может выдерживать широкий диапазон температур, например от -34 ° F (-37 ° C) до +265 ° F (129 ° C) для 50% (по объему) пропиленгликоля. разбавлен водой и системой охлаждающей жидкости под давлением 15 psi.
Ранним антифризом охлаждающей жидкости двигателя был метанол (метиловый спирт). Этиленгликоль был разработан, потому что его более высокая температура кипения более совместима с системами отопления.
Наиболее распространенные растворы антифриза на водной основе, используемые для охлаждения электроники, представляют собой смеси воды и этиленгликоля (EGW) или пропиленгликоля (PGW).. Использование этиленгликоля имеет более давнюю историю, особенно в автомобильной промышленности. Однако растворы EGW, разработанные для автомобильной промышленности, часто содержат ингибиторы ржавчины на силикатной основе, которые могут покрывать и / или забивать поверхности теплообменников. Этиленгликоль указан как токсичное химическое вещество, требующее осторожности при обращении и утилизации.
Этиленгликоль имеет желаемые термические свойства, включая высокую температуру кипения, низкую температуру замерзания, стабильность в широком диапазоне температур, а также высокую удельную теплоемкость и теплопроводность. Он также имеет низкую вязкость и, следовательно, снижает требования к перекачке. Хотя EGW имеет более желательные физические свойства, чем PGW, последний хладагент используется там, где токсичность может быть проблемой. PGW обычно считается безопасным для использования в пищевых продуктах или пищевой промышленности, а также может использоваться в закрытых помещениях.
Подобные смеси обычно используются в HVAC и промышленных системах отопления или охлаждения в качестве высокопроизводительной теплопередающей среды. Многие составы содержат ингибиторы коррозии, и ожидается, что эти химические вещества будут пополняться (вручную или под автоматическим контролем), чтобы не допустить коррозии дорогостоящих трубопроводов и оборудования.
Антифризы относятся к химическим соединениям, вырабатываемым некоторыми животными, растениями и другими организмами, которые предотвращают образование льда. Таким образом, эти соединения позволяют организму-хозяину работать при температурах значительно ниже точки замерзания воды. Белки-антифризы связываются с небольшими кристаллами льда, подавляя рост и перекристаллизацию льда, которая в противном случае была бы фатальной.
Этиленгликоль Большинство антифризов получают путем смешивания дистиллированной воды с добавками и основным продуктом - MEG (моноэтиленгликоль) или MPG (монопропиленгликоль). Растворы этиленгликоля стали доступны в 1926 году и продавались как «устойчивые антифризы», поскольку более высокие температуры кипения обеспечивали преимущества для использования в летнее время, а также в холодную погоду. Сегодня они используются для различных целей, включая автомобили, но существуют альтернативы с меньшей токсичностью, изготовленные с использованием пропиленгликоля.
Когда в системе используется этиленгликоль, он может окисляться до пяти органических кислот (муравьиной, щавелевой, гликолевой, глиоксалевой и уксусной). Доступны смеси антифризов на основе этиленгликоля с добавками, которые буферизируют pH и сохраняют щелочность раствора для предотвращения окисления этиленгликоля и образования этих кислот. Нитриты, силикаты, бораты и азолы также могут использоваться для предотвращения коррозионного воздействия на металл.
Этиленгликоль имеет горький сладкий вкус и вызывает опьянение. Токсические эффекты от приема этиленгликоля возникают из-за того, что он превращается печенью в 4 других гораздо более токсичных химиката. Смертельная доза чистого этиленгликоля составляет 1,4 мл / кг (3 унции жидкости (90 мл) США смертельны для человека с весом 140 фунтов (64 кг)), но гораздо менее смертельна, если лечить в течение часа. (см. Отравление этиленгликолем ).
Пропиленгликоль Пропиленгликоль значительно менее токсичен, чем этиленгликоль, и может быть обозначен как «нетоксичный антифриз». Он используется в качестве антифриза там, где этиленгликоль не подходит, например, в системах пищевой промышленности или в водопроводных трубах в домах, где возможно случайное проглатывание. Например, US FDA разрешает добавлять пропиленгликоль в большое количество обработанных пищевых продуктов, включая мороженое, замороженный заварной крем, заправки для салатов и выпечка, и он обычно используется в качестве основного ингредиента в «жидкости для электронных сигарет », используемой в электронных сигаретах.
Пропиленгликоль окисляется до молочной кислоты.
Помимо коррозии системы охлаждения, также происходит биологическое загрязнение. Как только бактериальная слизь начинает расти, скорость коррозии системы увеличивается. Техническое обслуживание систем с использованием раствора гликоля включает регулярный контроль защиты от замерзания, pH, удельного веса, уровня ингибитора, цвета и биологического загрязнения.
Пропиленгликоль следует заменить, когда он станет красноватым. Когда водный раствор пропиленгликоля в системе охлаждения или нагрева приобретает красноватый или черный цвет, это указывает на то, что железо в системе значительно корродирует. В отсутствие ингибиторов пропиленгликоль может реагировать с кислородом и ионами металлов, образуя различные соединения, включая органические кислоты (например, муравьиную, щавелевую, уксусную). Эти кислоты ускоряют коррозию металлов в системе.
метиловый эфир пропиленгликоля используется в качестве антифриза в дизельных двигателях. Он более летуч, чем гликоль.
После использования в автомобильных антифризах глицерин имеет то преимущество, что он нетоксичен, выдерживает относительно высокие температуры и не вызывает коррозии. Однако он не получил широкого распространения. Глицерин исторически использовался в качестве антифриза для автомобилей, прежде чем был заменен на этиленгликоль. Глицерин разрешен к использованию в качестве антифриза во многих спринклерных системах.
После того, как антифриз был смешан с водой и введен в эксплуатацию, его необходимо периодически поддерживать. Если охлаждающая жидкость двигателя протекает, закипает или если систему охлаждения необходимо слить и снова заполнить, необходимо учитывать защиту от замерзания антифриза. В других случаях может потребоваться эксплуатация автомобиля в более холодной среде, требующей больше антифриза и меньше воды. Для определения точки замерзания раствора обычно используются три метода:
Хотя ареометры этиленгликоля являются широко доступные и массово продаваемые для тестирования антифризов, они дают ложные показания при высоких температурах, потому что удельный вес меняется с температурой. Растворы пропиленгликоля нельзя тестировать с использованием удельного веса из-за неоднозначных результатов (40% и 100% растворы имеют одинаковый удельный вес).
Большинство коммерческих антифризов включают коррозию ингибирующие соединения и цветной краситель (обычно флуоресцентный зеленый, красный, оранжевый, желтый или синий) для облегчения идентификации. Обычно используется 1: 1 разбавление водой, что приводит к температуре замерзания около -34 ° F (-37 ° C), в зависимости от состава. В более теплых или более холодных областях используются более слабые или более сильные разбавления соответственно, но часто указывается диапазон от 40% / 60% до 60% / 40% для обеспечения защиты от коррозии и 70% / 30% для максимального предотвращения замерзания вплоть до -84 ° F (-64 ° C).
При отсутствии утечек химические антифризы, такие как этиленгликоль или пропиленгликоль, могут сохранять свои основные свойства на неопределенный срок. Напротив, ингибиторы коррозии постепенно расходуются, и их необходимо время от времени пополнять. Более крупные системы (такие как системы HVAC ) часто контролируются специализированными фирмами, которые берут на себя ответственность за добавление ингибиторов коррозии и регулирование состава охлаждающей жидкости. Для простоты большинство производителей автомобилей рекомендуют периодическую полную замену охлаждающей жидкости двигателя, чтобы одновременно обновлять ингибиторы коррозии и удалять накопившиеся загрязнения.
Традиционно в транспортных средствах использовались два основных ингибитора коррозии: силикаты и фосфаты. В автомобилях американского производства традиционно использовались силикаты и фосфаты. Европейские марки содержат силикаты и другие ингибиторы, но не содержат фосфатов. В Японии традиционно используются фосфаты и другие ингибиторы, но не силикаты.
В некоторых автомобилях используется антифриз на основе органических кислот (OAT) (например, DEX-COOL) или состав гибридной технологии органических кислот (HOAT) (например, Zerex G-05), оба из которых, как утверждается, имеют увеличенный срок службы, составляющий пять лет или 240 000 км (150 000 миль).
DEX-COOL конкретно вызвал споры. Судебный процесс связал это с неисправностями прокладки впускного коллектора в двигателях General Motors '(GM) 3,1 л и 3,4 л, а также с другими неисправностями двигателей 3,8 и 4,3 л. Один из антикоррозионных компонентов, представленный как 2-этилгексаноат натрия или калия и этилгексановая кислота, несовместим с нейлоном 6,6 и силиконовым каучуком и является известным пластификатором. Групповые иски были зарегистрированы в нескольких штатах США и в Канаде для рассмотрения некоторых из этих исков. Первым из них было принято решение в Миссури, где в начале декабря 2007 года было объявлено об урегулировании. В конце марта 2008 года GM согласилась выплатить компенсацию заявителям в остальных 49 штатах. GM (Motors Liquidation Company ) подала заявление о банкротстве в 2009 году, в результате чего оставшиеся претензии были ограничены до тех пор, пока суд не определит, кто получит деньги.
По словам производителя DEX-COOL, "смешивание" зеленый «охлаждающая жидкость [без OAT] с DEX-COOL сокращает интервал замены партии до 2 лет или 30 000 миль, но в противном случае не вызовет повреждения двигателя». В антифризах DEX-COOL используются два ингибитора: себацинат и 2-EHA (2-этилгексановая кислота ), последний из которых хорошо работает с жесткой водой, содержащейся в США, но является пластификатором, который может вызвать протекание прокладок.
Согласно внутренним документам GM, главной причиной является эксплуатация транспортных средств в течение длительных периодов времени с низким уровнем охлаждающей жидкости. Низкий уровень охлаждающей жидкости вызван выходом из строя герметичных колпачков в открытом положении. (Новые крышки и емкости для восстановления были выпущены одновременно с DEX-COOL). Это подвергает горячие компоненты двигателя воздействию воздуха и паров, вызывая коррозию и загрязнение охлаждающей жидкости частицами оксида железа, что, в свою очередь, может усугубить проблему герметичной крышки, поскольку загрязнение постоянно удерживает крышки открытыми.
Новые расширенные модели Honda и Toyota Life Coolant используйте OAT с себацинатом, но без 2-EHA. Некоторые добавленные фосфаты обеспечивают защиту при накоплении ОАТ. Honda специально исключает 2-EHA из своих формул.
Обычно антифриз ОАТ содержит оранжевый краситель, чтобы отличать его от обычных охлаждающих жидкостей на основе гликоля (зеленого или желтого), хотя некоторые продукты ОАТ могут содержать красный или лиловый краситель. Некоторые из новых охлаждающих жидкостей на основе ОАТ утверждают, что они совместимы со всеми типами охлаждающих жидкостей на основе ОАТ и гликоля; они обычно имеют зеленый или желтый цвет.
Охлаждающие жидкости НОАТ обычно смешивают ОАТ с традиционным ингибитором, обычно силикатами.
Примером является Zerex G05, который представляет собой формулу с низким содержанием силикатов и фосфатов, которая включает бензоат ингибитор.
СОЖ может имеют ожидаемую продолжительность жизни 10 лет / 180 000 миль.
Охлаждающие жидкости P-HOAT смешивают фосфаты с HOAT. Эта технология обычно используется в азиатских производителях и часто окрашивается в красный или синий цвет.
Охлаждающие жидкости Si-OAT смешивают силикаты с HOAT. Эта технология обычно используется в европейских марках и часто окрашивается в розовый цвет.
Все составы автомобильных антифризов, включая новые составы органических кислот (антифризы ОАТ), опасны для окружающей среды из-за смеси присадок (около 5%), включая смазочные материалы, буферы и коррозию. ингибиторы. Поскольку добавки в антифризы являются собственностью компании, в паспортах безопасности (SDS), предоставленных производителем, перечислены только те соединения, которые считаются серьезными опасностями при использовании в соответствии с рекомендациями производителя. Обычные добавки включают силикат натрия, динатрийфосфат, молибдат натрия, борат натрия, бензоат денатония и декстрин (гидроксиэтилкрахмал).
Динатрий флюоресцеин краситель добавляется к обычным формулам этиленгликоля, чтобы визуально отличить количество вытекшего от других жидкостей носителя, а также в качестве маркера типа, чтобы отличить его от несовместимых типов. Этот краситель флуоресцирует ярко-зеленым светом при освещении синим или УФ-светом дневным светом или лампами для тестирования.
Автомобильный антифриз имеет характерный запах из-за присадки, ингибитора коррозии. Неприятный запах при промышленном использовании толитриазола возникает из-за примесей в продукте, которые образуются из изомеров толуидина (орто-, мета- и пара-толуидин) и мета-диаминотолуола, которые являются побочными продуктами при производстве толуидина. Эти побочные продукты обладают высокой реакционной способностью и производят летучие ароматические амины, которые вызывают неприятный запах.
.
