9.1.2 Низкозамерзающие охлаждающие жидкости

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.

Как было сказано выше низкозамерзающие охлаждающие жидкости (этиленгликолевые антифризы) широко используют в качестве охлаждающих жидкостей для автомобильных двигателей.

Этиленгликоль – это двухатомный спирт (СН₂ОН—СН₂ОН, или С₂Н₄(ОН)₂), представляющий собой ядовитую маслянистую желтоватую жидкость без запаха. Он хорошо смешивается с водой в любых соотношениях и замерзает при –11,5ºС. Однако при смешивании этиленгликоля с водой температура застывания смеси ниже, чем каждого из компонентов в отдельности. При смешивании этиленгликоля с водой в различных соотношениях можно получить смеси, замерзающие от 0 до –75ºС. По мере добавления в воду этиленгликоля температура смеси понижается. Минимальная температура смеси достигается при содержании в ней 33% воды. Дальнейшее уменьшение ее содержания ведет к повышению температуры замерзания (рис. 9.2).

Рис. 9.2 Зависимости плотности ρ при 20°С (а) и температуры замерзания t_з антифризов от содержания в них воды (б)

Поскольку плотности этиленгликоля и воды разные, то при смешивании их в различных соотношениях изменяется плотность антифриза. По плотности охлаждающей жидкости можно определить температуру ее замерзания.

К охлаждающим низкозамерзаюшим жидкостям относятся водные растворы этиленгликоля с антикоррозионными, антивспенивающими, стабилизирующими и красящими добавками. Их изготовляют следующих марок:

ОЖ-К (концентрат) – воды не более 5%, плотность 1100... 1150 кг/м³. При добавлении в концентрат дистиллированной воды в объемном соотношении 1:1 температура кристаллизации раствора –35ºС;

ОЖ-65 – плотность 1085... 1100 кг/м³, начало кристаллизации не выше –65ºС;

ОЖ-40 – плотность 1065... 1085 кг/м³, начало кристаллизации не выше –40ºС.

«ТОСОЛ» – одно из названий антифриза, образованное из двух частей:

«ТОС» - «Технология органического синтеза» (наименование отдела ГосНИИОХТ, создавшего антифриз); 

«ОЛ» – окончание, характерное для спиртов (этанол, бутинол, метанол).

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.

Характеристика охлаждающей низкозамерзающей жидкости «Тосол» приведена в таблице 9.1.

Таблица 9.1. Основные показатели охлаждающей жидкости «Тосол»

Показатель	«Тосол АМ»	«Тосол А-40М»	«Тосол А-65М»
Цвет	Голубой	Голубой	Красный
Плотность при 20ºС, кг/м3	1120... 1140	1075... 1085	1085... 1095
Температура начала кристаллизации, ºС, не выше	—	–40	–65
Коррозионные потери металлов при испытаниях, кг, не более:
меди	10	10	10
припоя	12	12	12
алюминия	20	20	20
чугуна	10	10	10
Состав. %:
этиленгликоль	97	56	64
вода	3	44	36

Иногда в простые антифризы вводят молибденовый натрий в количестве 7,5... 8,0 г на литр, предотвращающий коррозию цинковых и хромовых покрытий на деталях системы охлаждения. При этом в обозначении антифриза добавляют букву М.

Состав охлаждающих низкозамерзаюших жидкостей определяют гидрометром (рис. 9.3), который имеет двойную шкалу – содержания этиленгликоля и температуры замерзания.

Рис. 9.3 Гидрометр и его шкала

Охлаждающую жидкость наливают в стеклянный цилиндр и осторожно опускают в него гидрометр. После того как гидрометр установится, по верхней границе мениска отсчитывают на шкале значения состава охлаждающей жидкости и температуры застывания. Температура охлаждающей жидкости должна быть 20ºС.

Все охлаждающие низкозамерзающие жидкости применяют всссезонно. При их использовании в двигателях внутреннего сгорания следует учитывать некоторые особенности. При работе двигателя из системы охлаждения испаряется в первую очередь вода, которую необходимо периодически добавлять. Если же из системы охлаждения произошла утечка охлаждающей жидкости, то нужно добавить антифриз.

Охлаждающие жидкости имеют высокий коэффициент объемного расширения, поэтому в систему охлаждения не доливают 6...8% жидкости. При замерзании охлаждающей жидкости внутри системы охлаждения двигателя образуется кашеобразная рыхлая масса, объем которой увеличивается очень мало (приблизительно на 0,25%), вследствие чего отсутствует опасность «размораживания» двигателя. Попадание бензина, масла и других нефтепродуктов в охлаждающую жидкость вызывает сильное пенообразование и выброс жидкости через пробку радиатора из системы охлаждения.

Этиленгликолевые охлаждающие жидкости имеют меньшую теплоемкость, чем вода. Поэтому при замене воды на охлаждающую жидкость в системе охлаждения двигателя допускаются более высокие температуры. Охлаждающие жидкости обладают большой подвижностью и проницаемостью, вызывают некоторое размягчение резины. В связи с этим необходимо тщательно следить за состоянием соединительных шлангов системы охлаждения. Поскольку этиленгликолевые охлаждающие жидкости ядовиты, то при работе с ними следует строго соблюдать меры предосторожности. Жидкость нельзя засасывать ртом для создания сифона, систему охлаждения надо заполнять осторожно, не допуская разлива и перелива жидкости. Перед приемом пищи обязательно надо вымыть с мылом руки, загрязненные охлаждающей жидкостью, так как при попадании ее в организм человека происходят тяжелые отравления, иногда со смертельным исходом.