Какие требования предъявляются к охлаждающим жидкостям

Ликбез — Охлаждающие жидкости.

Такая важнейшая характеристика автомобиля, как ресурс двигателя, зависит как от конструкции и качества его изготовления, так и от условий его эксплуатации: качества топлива и масел, расходных жидкостей, режимов работы, своевременности и правильности регулировок.

В процессе работы ДВС выделяется энергия, часть которой идет на повышение рабочей температуры. Чтобы избежать перегрева, необходимо рассеивать излишки тепла. В автомобиле данная задача решается при помощи системы охлаждения двигателя, с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости.

Охлаждающая жидкость является элементом жизнеобеспечения двигателя. По статистике, до 22% поломок двигателя, требующих дорогостоящего ремонта, прямо, а 40% — косвенно связаны c отказом системы охлаждения и нарушением регламента замены охлаждающей жидкости или ее неправильным подбором, приводящим к перегреву двигателя.

Требования к охлаждающим жидкостям
Современный антифриз — это жидкости, работающие при низких температурах в различных установках, требующих дополнительного охлаждения. Например, промышленные теплообменники, системы отопления, двигатели внутреннего сгорания и т.д. Слово «антифриз» происходит от английского Freeze — «замерзать», и буквально переводится как «препятствующий замерзанию».

Автомобильный антифриз обеспечивает стабильность температуры деталей двигателя, защищая его от перегрева, и предотвращает замерзание системы охлаждения при температурах ниже ОоС.

Предъявляемые требования к антифризам:
1. Высокая теплоемкость и теплопроводность (чем выше теплоемкость, тем больше тепла будет отведено от стенок цилиндра и головки блока);
2. Низкая температура замерзания (это безопасная эксплуатация автомобиля при отрицательных температурах);
3. Высокая температура кипения (обеспечивает нормальную работу двигателя в летнее время, неиспаряемость при высоких рабочих температурах);
4. Высокая температура воспламенения (безопасность при использовании);
5. Низкий уровень вспенивания;
6. Отсутствие коррозионного воздействия на конструкционные материалы группы радиатора (медь, припой, латунь) и группы двигателя (сталь, серый чугун, алюминий);
7. Инертность по отношению к резиновым шлангам и уплотнителям;
8. Хорошие смазочные свойства для обеспечения длительной работоспособности подшипников водяного насоса (помпы);

Классификация и состав охлаждающих жидкостей.
Охлаждающая жидкость состоит из воды, основы и специальных присадок, предохраняющих систему охлаждения двигателя от коррозионных процессов и саму жидкость от термохимического разрушения.

Основа антифриза — водно-гликолевая смесь, от которой зависит способность антифриза не замерзать при низких температурах, его удельная теплоемкость, вязкость и воздействие на материалы уплотнений. Комплекс присадок — это набор противокоррозионных ингибиторов, антивспенивающих, моющих и стабилизирующих компонентов. Кроме того, антифризы могут содержать окрашивающие и ароматизирующие вещества.

Развитие технологий производства охлаждающих жидкостей идет по двум путям:
• совершенствование присадок, препятствующих агрессивному влиянию водно-гликолевой смеси на систему охлаждения и
• совершенствование основы охлаждающих жидкостей.

По составу основы охлаждающие жидкости делятся на жидкости на основе моноэтиленгликоля (общепринятое сокращенное название этиленгликоль) и жидкости на основе пропиленгликоля.

ОЖ на основе этиленгликоля.
На сегодняшний день подавляющее большинство автомобильных охлаждающих жидкостей – 90% — представляют собой низкозамерзающие водные растворы этиленгликолей. Но сам по себе водный раствор этиленгликоля химически агрессивен и вызывает коррозию деталей системы охлаждения. Борются с этими проблемами пакетами соответствующих присадок.

Этиленгликоль — это двухатомный спирт. В чистом виде представляет собой ядовитую прозрачную бесцветную маслянистую жидкость с температурой кипения 197 ºС и температурой кристаллизации -11,5°С.
Но этиленгликоль обладает уникальным свойством – по мере разбавления его водой, температура кристаллизации раствора сначала падает, а после — снова возрастает. Путем изменения концентрации этиленгликоля в растворе получают жидкость с необходимой температурой замерзания.

Цвет антифризов
В антифризы добавляют красители, придающие жидкости тот или иной цвет. Изначально гликолевый антифриз бесцветен. Специальных требований к окрашиванию антифризов различных групп не существует. Но среди автомобилистов есть мнение, что основным назначением окрашивания современных антифризов является информирование потребителя об их составе: охлаждающие жидкости нитритной группы должны окрашиваться в синий или голубой цвета, антифризы силикатной группы в зеленый цвет, антифризы карбоксилатной группы — в оттенки красного цвета – от розового до фиолетового.

На самом деле цвет антифриза не имеет отношения к его эксплуатационным свойствам и зачастую является лишь предметом договоренности производителя ОЖ и автопроизводителя. Часто один и тот же антифриз окрашивают в разные цвета для разных потребителей. Так, например, в автомобили Toyota и Daihatsu принято заливать красный антифриз, тогда как в остальные японские автомобили – зеленый.

Первоочередная задача окраски: визуальное определение уровня охлаждающей жидкости, обнаружение утечки и облегчение поиска утечки.

Тосол или антифриз – одно и то же или нет?
Охлаждающая жидкость «Тосол» была специально разработана Государственным Союзным НИИ органической химии и технологии для заливки в отечественные автомобили «Жигули», которые на тот момент являлись прообразом итальянского «Фиата», так как охлаждающие жидкости, существовавшие тогда в нашей стране, для такого класса автомобилей категорически не годились. Само слово является аббревиатурой. Технология Органического Синтеза – это название отдела-разработчика, окончание ОЛ на химическом языке указывает на спиртовую основу продукта.

Первоначально были созданы три марки антифриза:- “Тосол-А" — антифриз-концентрат. Буква "А" означает — "автомобильный". "Тосол-А40" — охлаждающая автомобильная жидкость нитритной группы с температурой замерзания не выше минус 40°С. "Тосол-А65" — охлаждающая жидкость с температурой замерзания не выше минус 65°С. Через несколько лет в том же отделе того же института была усовершенствована технология получения автомобильных "Тосолов" и появилась новая марка "Тосол-АМ" и Тосол-А40М. Буква "М" означала "модернизированный". Все названные марки тосолов не рекомендуется применять в двигателях с алюминиевыми головками блока цилиндров.

Сейчас Тосолами принято называть отечественные охлаждающие жидкости. Под них был разработан государственный стандарт, последняя версия которого относится к 1989 году.

Смазывающие свойства.
Иногда можно услышать предположения, что в антифризы добавляют специальные присадки для придания им смазывающих свойств. Это вымысел. Никаких специальных «смазывающих» присадок в охлаждающих жидкостях не существует. Смазывающие свойства обеспечиваются базовым компонентом антифризов – этиленгликолем или пропиленгликолем.

«Резерв щелочности».
Среди автомобилистов распространено мнение, что такой показатель, как «резерв щелочности» является показателем количества и качества присадок в охлаждающей жидкости. Понятие «резерв щелочности» есть, но оно имеет смысл только для традиционных охлаждающих жидкостей, содержащих в качестве ингибиторов фосфаты или бораты. К таким жидкостям относится традиционный Тосол, для которого, в принципе, и был написан ГОСТ 28084-89, в котором «резерв щелочности» составляет не менее 10 единиц. Современные карбоксилатные охлаждающие жидкости не имеют в своем составе ни фосфатов, ни боратов, поэтому их «резерв щелочности» может быть любым, в том числе и нулевым.

Смешивание антифризов.
• Смешивать можно антифризы одного типа.
Категорически нельзя смешивать антифризы традиционной технологии и карбоксилатные. Смешивание традиционных и карбоксилатных ОЖ приводит к: выпадению нерастворимого осадка, образованию гелей и накипи, активизации коррозионных процессов, окислению и вспениванию ОЖ.

• В остальных случаях смешивание антифризов разных типов не рекомендуется, так как это разбалансирует пакеты присадок и последствия этого будут труднопредсказуемы. В любом случае, чтобы правильно ответить на вопрос, можно ли смешать антифриз (касается тех случаев, когда приобретается жидкость для доливки в систему), нужно сначала выяснить, антифриз какого типа был залит в систему (не имеется ввиду цвет антифриза), а потом только давать ответ.

Вспениваемость антифриза.
Ошибочно считается, что охлаждающая жидкость должна обладать «антипенными» свойствами, чтобы не пениться в радиаторе автомобиля. На самом деле норматив на «вспениваемость» связан не с автомобилями, а с автозаводами. Пена может быть помехой на автосборочном конвейере при заправке охлаждающей жидкости в двигатели автомобилей, или при скоростной разливке антифризов в канистры во время производства.

Пожалуй на этом всё. Кто дочитал до конца молодец, если появятся вопросы — пишите в комменты, надеюсь эта информация будет полезной.
Следующий пост "Ликбеза" будет по тормозным или трансмиссионым жидкостям.

Эксплуатационные требования к качеству охлаждающих жидкостей

Назначение охлаждающих жидкостей — воспринимать и отводить тепловой поток от тех зон и деталей двигателя, перегрев которых вызывает нарушение нормальной работы или разрушение. Основной тепловой поток образуется теплотой, которая, согласно второму закону термодинамики, не может быть преобразована в механическую работу. Это та самая теплота, которая должна быть передана холодному источнику. Количество ее зависит от разности температур горячего и холодного источника при заданной массе и

Эффективное действие 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 показатели, тем лучше охлаждается двигателя. С увеличением теплоемкости увеличивается 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 с увеличением теплопроводности — уменьшить скорость ее циркуляции и получить более равномерную ее температуру.

В жидкостных системах охлаждения современных двигателей внутреннего сгорания применяют два типа охлаждающих жидкостей — воду и низкозамерзающие жидкости (антифризы). Являясь промежуточным звеном в цепи передачи теплоты, охлаждающая жидкость должна удовлетворять ряду определенных требований, несоблюдение которых может вызвать серьезные нарушения в работе системы и всего двигателя в целом. Для этого они должны обладать возможно большей теплоемкостью и теплопроводностью; оптимальной вязкостью (1 мм 2 /с); температурой замерзания не выше -60 °С; температурой кипения не ниже 120 °С; высокой физической стабильностью.

В то же время охлаждающие жидкости:

— не должны разрушать металлы, из которых изготовлены блок и головка цилиндров, радиатор, отопитель, предпусковой подогреватель, резиновые шланги, и другие материалы, с которыми она соприкасается;

— не должны образовывать накипь и другие отложения на внутренних поверхностях системы;

— должны быть нетоксичными и пожаробезопасными.

Стоимость их изготовления и сырья должна быть минимальной.

Охлаждающая жидкость должна обладать оптимальной вязкостью. Это требование вызвано тем, что при слишком высокой вязкости жидкости ее циркуляция в системе, как принудительная, так и термосифонная, затруднена, и затраты мощности на привод насоса велики. Вместе с тем при очень малой вязкости устранить подтекание и потери жидкости через уплотнения насоса на стыках патрубков и шлангов значительно труднее. Многолетний опыт показал, что кинематическая вязкость жидкости должна быть близка к вязкости воды, т. е. 0,9—1,1 мм 2 /с при 20 °С.

Очень неудобно, особенно зимой, если охлаждающая жидкость имеет высокую температуру замерзания, как, например, вода. В этих случаях при длительных перерывах в работе двигателя воду приходится сливать или содержать автомобили в теплых гаражах. Поэтому желательно, чтобы температура замерзания охлаждающей жидкости была бы возможно ниже (например, не более -60 °С). Вместе с тем для двигателей, работающих летом или в районах с жарким климатом, а также для судовых двигателей это требование необязательно.

Температура кипения охлаждающей жидкости должна быть во всех случаях достаточно высокой (100-120 °С), т. е. на 30-40° выше допустимой рабочей. Совершенно недопустима нестабильность охлаждающей жидкости. Особенно надо следить за качеством воды, за содержанием в ней солей, вызывающих накипь. Образование накипи приводит к снижению теплопередачи и, как следствие, к перегреву двигателя. Поэтому вода, предназначенная для применения ее в качестве охлаждающей жидкости, должна иметь минимальную жесткость. Лучше всего применять дистиллированную, дождевую или снеговую воду.

В последнее время все чаще отказываются от применения воды для охлаждения автомобильных двигателей, применяя специальные жидкости, замерзающие при низкой температуре, — антифризы. Раньше их применяли только зимой, а теперь с разработкой герметичных систем охлаждения антифризы применяют в любое время года как несменяемые жидкости, заливаемые на заводе-изготовителе в систему охлаждения автомобиля на весь срок его эксплуатации (до капитального ремонта). Важное значение имеет стоимость сырья и изготовления жидкости, ее доступность и простота транспортировки и хранения. Особенно перспективны эти жидкости для применения в системах охлаждения, предусматривающих заполнение их на длительный или на весь срок эксплуатации автомобиля.

Самой простой и в то же время доступной охлаждающей жидкостью, достаточно полно удовлетворяющей основным требованиям, является вода. Ее применяли в самых ранних конструкциях двигателей, широко применяют для двигателей с жидкостным охлаждением и для крупных двигателей, таких, как тепловозные и судовые; вода является пока наиболее целесообразной охлаждающей жидкостью.

В процессе работы двигателей внутреннего сгорания детали нагреваются, что снижает их механическую прочность. Чтобы поддерживать нормальное тепловое состояние двигателя, многие узлы (камера сгорания, клапаны, цилиндры двигателей, поршни и др.) необходимо охлаждать. В процессе работы двигателя нужно отводить избыток тепла от чрезмерно нагреваемых деталей, так чтобы их температура не превышала максимально допустимых значений. Очень большой отвод тепла нежелателен, так как при этом ухудшается испарение топлива, что нарушает процесс сгорания, увеличиваются потери энергии на преодоление трения смазочных материалов, появляются другие нежелательные явления.

Следовательно, перегрев и переохлаждение деталей двигателя вредны, т. е. нужно поддерживать оптимальную рабочую температуру.

Существует два вида охлаждения: воздушное и жидкостное. В первом случае тепло от сильно нагретых деталей двигателя отводится непосредственно в атмосферу, во втором — тепло сначала передается охлаждающей жидкости, омывающей нагретые детали, а от нее отдается в окружающий воздух. В автомобилях распространены двигатели с жидкостным охлаждением.

При жидкостном охлаждении головка блока и стенки цилиндров двигателя окружены рубашкой, которая заполнена циркулирующей жидкостью. Эта жидкость омывает чугунные, стальные, алюминиевые, латунные детали и уплотнения.

Циркуляция охлаждающей жидкости осуществляется с помощью насоса-помпы. Жидкость, перемещаясь внутри рубашки, отбирает тепло от стенок цилиндров и головки блока, нагревается и поступает в радиатор, часть тепла передается в окружающую атмосферу, а жидкость охлаждается и снова поступает в головку двигателя. В процессе работы температура охлаждающей жидкости повышается до 85-100 °С, а иногда и до 110 °С.

В теплое время года (выше 0 °С) возможно применение в качестве охлаждающей жидкости чистой воды. Она обладает наибольшей охлаждающей способностью, имеет самую высокую теплоемкость (4,19 кДж/кг°С), большую теплопроводность, небольшую вязкость, большую теплоту испарения. Однако при 0 °С вода замерзает со значительным увеличением объема (примерно 10 %). Это вызывает разрушение системы охлаждения (на стенки действует давление до 2500 МПа).

Рабочая температура воды в открытой системе охлаждения не должна превышать 90 °С. При более высоких температурах вода интенсивно испаряется. Надежность работы системы охлаждения зависит от физико-химических свойств применяемых жидкостей, которые должны удовлетворять следующим требованиям:

обеспечивать легкую циркуляцию по системе охлаждения двигателя, а для этого иметь небольшую вязкость;

иметь температуру кипения на 15-20 °С выше возможной температуры нагревания жидкости в системе охлаждения двигателя;

иметь температуру застывания жидкости на 5-10 °С ниже температуры окружающего воздуха;

не корродировать металл и не разрушать резиновые детали системы охлаждения;

не вызывать накопления накипи и шламов в системе охлаждения, так как накипь резко ухудшает теплопроводность и нарушает циркуляцию;

иметь небольшой коэффициент расширения, так как температурные интервалы работы очень велики (от -20-30 до +100-110 °С);

быть возможно более дешевой, недефицитной, иметь невысокую вспениваемость, быть пожаробезопасной и безвредной для здоровья водителей.

В зимний период эксплуатации для автомобилей применяют низкозамерзающие жидкости (антифризы). Основной нормативный документ, оговаривающий требования к автомобильным охлаждающим жидкостям, датирован 1952 годом. По ГОСТу 159-52 выпускались и продолжают выпускаться антифризы (от англ. antifreeze – «препятствующий» замерзанию) марок 40 и 65.

Этиленгликоль и его водные растворы при нагревании сильно расширяются. Чтобы предотвратить выброс жидкости из системы, её заполняют на 6-8 % меньше общего объема. Кроме того, теплопроводность и теплоемкость антифризов ниже, чем у воды (теплоемкость воды 4,2 кДж/кг 0 С; этиленгликоля – 2,9). Пакет присадок, вводимый в антифриз, определяет значительную часть эксплуатационных показателей залитого в систему охлаждения теплоносителя.

Для уменьшения коррозионного воздействия антифризов на металлы вводят присадки: декстрин, предохраняющий от разрушения свинцово-оловянистый припой, алюминий и медь, динатрий фосфат, защищающий черные металлы, медь и латунь.

Несмотря на то, что основой всех охлаждающих жидкостей служит водный раствор этиленгликоля, каждая из них может содержать разный пакет антикоррозионных и противовспенивающих присадок. В одном случае это бор-нитритные, аминные и фосфатные ингибиторы, в другом – импортные химические соединения нового поколения.

Отказ многих производителей антифризов от использования старых добавок в пользу экологически чистых зарубежных присадок привел к ряду эксплуатационных ограничений при использовании антифризов. Дело в том, что при смешивании антифризов с разными присадками может возникать химический «конфликт поколений», следствием которого является выпадение геля или осадка. Именно по этим причинам смешивать российские антифризы с импортными составами и продуктами, в которых используются зарубежные присадки, не рекомендуется.

Главными эксплуатационными свойствами охлаждающих жидкостей являются: — высокая теплопроводность; — низкая температура застывания; — высокая температура кипения; — оптимальная химическая стабильность; — отсутствие коррозионного воздействия на конструкционные материалы радиатора и двигателя; — инертность к резинотехническим изделиям; — отсутствие пенообразования при повышенных температурах.

Достижение оптимальных эксплуатационных характеристик зависит от качества базовой основы охлаждающей жидкости и пакета присадок. Цвет антифриза не является эксплуатационной характеристикой охлаждающей жидкости и может изменяться в зависимости от производителя.

Какие требования предъявляются к охлаждающим жидкостям

Тема 10

Жидкости для систем охлаждения

Наряду с топливом, маслом и смазками в современных автомоби­лях широко используются технические жидкости (для охлаждения двигателей, обеспечения торможения и амортизации автомобилей во время движения, приведения в действие механизмов, силовых агрегатов и т.п.).

Технические жидкости должны отвечать многообразным и спе­цифичным требованиям, поэтому для их приготовления исполь­зуются многочисленные химические и синтетические соединения: гликоли, углеводороды, спирты, глицерин, эфиры и др.

В зависимости от назначения и свойств технические жидкости подразделяются на охлаждающие, тормозные, для гидравлических систем, амортизаторные и пусковые. Производятся также промы­вочные и очистительные жидкости — это этиловый спирт, очис­тители стекол, различные моющие средства и др.

Назначение и требования к охлаждающим жидкостям

При сгорании топлива в двигателе часть тепла идет на нагрев стенок камеры сгорания и всего двигателя. При достижении критической температуры двигатель перегревается, при этом ухудшается наполнение цилиндров и условия смазывания, появляется детонация, калильное зажигание, увеличивается расход топлива, снижается мощность двигателя. Для поддержания нормальной температуры двигателя его охлаждают, используя для этого охлаждающие жидкости.

К охлаждающим жидкостям предъявляются следующие требования:

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

— низкая температура замерзания;

— высокая теплоемкость и теплопроводность;

— высокая химическая и физическая стабильность;

— не вступать в реакцию с резиновыми деталями;

— отсутствие образования накипи;

— низкая стоимость и недефицитность;

— нетоксичность и пожаробезопасность.

При температурах выше нуля всем перечисленным требованиям отвечает вода, основными преимуществами которой являются безвредность, доступность, стоимость. Вязкость воды обеспечивает легкость ее циркуляции в системе охлаждения. Вода обладает большой теплоемкостью.

Использование воды в качестве охлаждающей жидкости

Наиболее распространенной жидкостью, применяемой для охлаждения, является вода. Она имеет самую высокую теплоем­кость 4,19 кДж/(кг·°С), большую теплопроводность, небольшую кинематическую вязкость и большую теплоту ис­парения.

Однако вода обладает и существенными недостатками, затруд­няющими ее применение в качестве охлаждающей жидкости. При 0 °С она замерзает, увеличиваясь в объеме примерно на 10 % и вы­зывая разрушение системы охлаждения при дальнейшем пониже­нии температуры окружающего воздуха.

При использовании воды в качестве охлаждающей жидкости образование отложений в системе охлаждения двигателя опреде­ляется в основном наличием растворенных в воде солей, образу­ющих накипь, теплопроводность которой приблизительно в 100 раз меньше, чем теплопроводность стали. Отложение накипи в систе­ме охлаждения (рис. 1) вызывает нарушение теплового режима работы двигателя, увеличение расхода топлива и масла.

О количестве растворенных в воде солей можно судить по ее жесткости, единицей измерения которой является миллиграмм-эквивалент (мг-экв.). Мягкая вода содержит до 3 мг-экв. солей в 1 л, вода средней жесткости — от 3 до 6 мг-экв., а жесткая — более 6 мг-экв.

Рис. 1. Типичные места отложения накипи (7) и шлама (2) в системе охлаждения автомобильных двигателей

Целесообразно применять для охлаждения двигателя мягкую воду, не образующую накипь. При использовании для этих це­лей воды средней жесткости возникает необходимость не реже двух раз в год очищать систему охлаждения от образовавшейся накипи.

Применять жесткую воду следует после предварительного ее умягчения (кипячения, обработки известью и содой) или с добавлением противонакипных присадок (антинакипинов). Напри­мер, калиевый хромпик К₂Сr₂О₇ при концентрации его от 5 до 10 г в 1 л воды способен превращать содержащиеся в ней соли в веще­ства, не образующие накипи.

Применению любого антинакипина должна предшествовать очистка системы охлаждения от образовавшейся ранее накипи.
На рис. 2 приведена схема установки для умягчения жесткой воды.

Рис. 2. Схема стационарной катионитовой установки для умягчения же­сткой воды:
1 — насос; 2 — катионитовый фильтр с сульфированным углем; 3 — ме­шалка для приготовления раствора поваренной соли; 4 — сборник умяг­ченной воды

Низкозамерзающие жидкости

В современных автомобильных двигателях в качестве охладителя применяют низкозамерзающие охлаждающие жидкости, или антифризы.

Наибольшее распространение получили этиленгликолевые антифризы, представляющие собой раствор этиленгликоля в воде. Этиленгликоль — это двухатомный спирт СН₂ОН—СН₂ОН — бесцветная и без запаха жидкость, кипящая при температуре 197 °С и застывающая при -12 °С. Водные растворы этиленгликоля застывают при более низкой температуре. Так, раствор, содержащий 67 % этиленгликоля и 33 % воды, застывает при температуре —75 °С. Зависимости плотности и температуры застывания антифриза от его состава представлены на рис. 3 и 4.

Рис. 3. Зависимость температуры застывания водогликолевой жидкости от содержания в ней воды

Рис. 4. Зависимость плотности водогликолевой жидкости от содержания в ней воды

Этиленгликолевые антифризы имеют повышенную коррозионную активность к металлам и разрушают резину. 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. Для получения антифризов марок 40 или 65 его необходимо растворить в соответствующем количестве дистиллированной воды.

В антифризы вводят краситель.

Значения некоторых показателей антифризов представлены в табл. 3.1.

Определить температуру застывания антифриза можно по его плотности и показателю преломления. Зная коэффициент преломления антифриза, можно определить в нем содержание этиленгликоля:

С= n -1.334 * 10 3

где n — коэффициент преломления.

Таблица 1. Низкозамерзающие охлаждающие жидкости

Этиленгликоль — сильный яд, поэтому после контакта с ним необходимо тщательно вымыть руки.

При эксплуатации в первую очередь испаряется вода, это изменяет состав, а следовательно, и температуру застывания антифриза.

Температурный коэффициент объемного расширения у антифризов больше, чем у воды, поэтому заливать его следует на 5—8 % меньше, чем воды, или использовать в составе системы охлаждения расширительный бачок.

Нельзя допускать попадания в антифриз нефтепродуктов, так как в этом случае распадаются присадки.

Контрольные вопросы

1. Какие требования предъявляются к охлаждающим жидкостям?

2. Назовите особенности антифриза.

3. Как влияет содержание воды в смеси с этиленгликолем на температуру замерзания?

Колонка тех.эксперта

Охлаждающие жидкости в процессе работы двигателя нагреваются до температуры 80-90°С, а при форсированном режиме работы и до 100 ° С. При длительных остановках они охлаждаются до температуры окружающего воздуха. Давление в системе охлаждения близко к атмосферному, что способствует испарению и увеличению потерь охлаждающих жидкостей. В процессе применения охлаждающие жидкости контактируют с различными конструкционными материалами (алюминий, медь, латунь, чугун, резина и др.)

Исходя из назначения и условий применения, охлаждающие жидкости должны удовлетворять следующим требованиям:

• иметь большую теплоемкость и хорошую теплопроводность;
• иметь высокую температуру кипения и теплоту испарения;
• обладать низкой температурой кристаллизации;
• иметь малый коэффициент объемного расширения;
• обладать подвижностью (вязкостью) в диапазоне температур от –70 до +100°С;
• иметь термическую стабильность и не образовывать отложений (накипи) в системе охлаждения;
• не вспениваться в процессе работы;
• быть безопасными в пожарном отношении, биологически и экологически нейтральными.

Классификация и ассортимент охлаждающих жидкостей

При эксплуатации современных автомобилей для охлаждения двигателей применяют незамерзающие жидкости, объединенные общим названием «АНТИФРИЗЫ» (от англ. Antifreeze – препятствующий замерзанию).

В настоящее время широко распространено употребление двух названий охлаждающих жидкостей: «Тосол» и «Антифриз». Следует помнить, что «Тосол» — торговая марка антифриза. Это название образовано из «ТОС» — сокращенно технология органического синтеза (название отдела института, где была создана рецептура ОЖ) и «ОЛ» — по химической номенклатуре веществ это окончание показывает, что речь идет о спирте (этиленгликоль – это двухосновный спирт). Для примера: «этанОЛ – этиловый спирт».

Наибольшее распространение имеют гликолевые незамерзающие жидкости, представляющие собой смеси этиленгликоля с водой. Реже встречаются жидкости, изготовленные на основе пропиленгликоля, глицерина, монопропилена, смешивать которые с этиленгликолевыми нельзя.

Этиленгликоль – маслянистая желтоватая жидкость без запаха, имеющая температуру кристаллизации –12,7°С и кипения +197°С водой этиленгликоль образует раствор, температура кристаллизации от-дельных компонентов которого выше температуры кристаллизации раствора, состоящего из этих компонентов. Смешивая в различных пропорциях этиленгликоль с водой, можно получить смеси с темпе-ратурой замерзания от 0 до –75°С (при концентрации этиленгликоля около 66,7 %). С увеличением со-держания этиленгликоля температура кристаллизации смеси повышается. Наиболее широко распро-страненные концентрации – это 52,6 % и 65,3 % этиленгликоля, которые позволяют растворам не замерзать при –40 и –65°С соответственно.

Растворы этиленгликоля вызывают значительную коррозию конструкционных металлов.

Чтобы защитить детали системы охлаждения от коррозии, а попутно обеспечить теплоносителю ряд других полезных свойств – пониженную вспениваемость, антинакипиновые свойства и прочие – в водно-гликолевую смесь добавляют пакет специальных присадок, который и определяет основную часть эксплуатационных показателей залитого в систему антифриза.
Стандартный пакет присадок включает: ингибиторы коррозии, антинакипины, антивспенивающие и смазывающие составы. Объем пакета присадок обычно не превышает 8% объема антифриза.

В традиционных ОЖ, к числу которых относится и Тосол, защиту металлов от коррозии обеспечива-ют силикаты, бораты, нитриты, фосфаты и др. Общее название таких ОЖ – силикатосодержащие. У этих жидкостей есть ряд серьезных недостатков. Это, прежде всего, образование осадка, приводящего к закупориванию узких каналов системы охлаждения. Кроме того, силикатные ингибиторы коррозии об-разуют по всей поверхности системы охлаждения защитный слой толщиной более 1000 Ангстрем, что сильно снижает эффективность теплоотвода и увеличивает количество абразивных частиц в системе охлаждения. Помимо этого, защитные свойства ингибиторов коррозии на основе силикатов имеют довольно ограниченный срок службы – около 1,5 лет.

Но научно-технический прогресс не стоит на месте, и в середине 90-х годов прошлого века были разработаны новые карбоксилатные ингибиторы коррозии на основе органических кислот. Исследования показали, что новые охлаждающие жидкости на основе карбоксилатных ингибиторов прекрасно защищают от коррозии металлы и сплавы, обладают высокой теплоемкостью и предохраняют систему охлаждения от кавитационных разрушений. Новый антифриз не образует защитного слоя по всей системе охлаждения, поэтому поверхность узлов и деталей остается чистой. Карбоксилатные ингибиторы концентрируются лишь там, где есть опасность возникновения коррозии, но даже в этом случае толщина защитного слоя не будет превышать 50 Ангстрем (напомним: против 1000 у силикатных ингибиторов). Нельзя не сказать и еще об одном достоинстве нового продукта: он обладает термо-окислительной стабильностью в течение всего срока эксплуатации и не разрушает материалы уплотнений.

Несмотря на все преимущества нового антифриза с карбоксилатными ингибиторами коррозии, у него есть один существенный недостаток — он не совместим с антифризом на основе силикатных ан-тикоррозионных присадок. К сожалению, отличить на взгляд один тип антифриза от другого типа практически невозможно. Специальных классификаций по цвету не существует. Поэтому для опре-деления требуемого антифриза нужно руководствоваться предписанием автопроизводителя.

Красители, которые применяют для окрашивания антифризов, выбираются производителями, как правило, произвольно. Один производитель может использовать разные красители для разных марок антифризов.

Цвет некоторых импортных антифризов не следует воспринимать как принадлежность к особой группе охлаждающих жидкостей. Это обозначение того, что препарат ядовит для человека.Наличие флуоресцентной добавки облегчает диагностику системы охлаждения с целью установления мест утечки охлаждающей жидкости.

Основной нормативный документ, регламентирующий состав и свойства абстрактной охлаждающей жидкости, — это ГОСТ 159-52, также на охлаждающие жидкости типа «Тосол» существует ГОСТ 28084-89. Этот же ГОСТ регламентирует марки металлов и сорта резин, рекомендуемые для использования в системах охлаждения двигателя автомобилей. Российские производители выпускают охлаждающие жидкости и по своим Техническим условиям (ТУ).

Импортные антифризы в основном соответствуют нормам ASTM ( Американская ассоциация по испытанию материалов — общегосударственная система стандартов США ) и SAE (Общество инженеров-производителей). Они регламентируют свойства антифризов, исходя из основы и условий эксплуатации. Например, этиленгликолевых антифризов:

• ASTM D3306 и ASTM D4656 – для легковых автомобилей и малых грузовиков;
• ASTM D4985 и ASTM D5345 — для двигателей, работающих в тяжелых условиях.

Кроме общих стандартов, многие производители автомобилей применяют свои спецификации с дополнительными требованиями. Например, нормы GENERAL MOTORS USA – Antifreeze Concentrate GM 1899-M, GM 6038-M или система нормативов G — концерна Volkswagen (G-12, G-11).

Охлаждающие жидкости выпускаются как в виде концентратов, так и в виде готовых продуктов.