ОХЛАЖДАЮЩИЕ ЖИДКОСТИ

Московский

Автомобильно-дорожный государственный технический университет

(МАДИ)

Реферат

по теме «Охлаждающие жидкости»

Факультет: ДМ

Выполнил: студент группы 4 АМ

Гребенюк Татьяна

Преподаватель: Одинокова И. В.

Москва 2012

ОХЛАЖДАЮЩИЕ ЖИДКОСТИ

 Хорошая охлаждающая жидкость для двигателя внутреннего сгорания автомобиля повышает эффективность системы охлаждения, надежность и долговечность двигателя в целом. Она должна иметь высокую теплоемкость, температуру кипения, теплопроводность, низкую температуру кристаллизации и коэффициент объемного расширения.

Охлаждающая жидкость состоит из воды, антифриза, специальных присадок (ингибиторов коррозии), предохраняющих систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания от коррозионных процессов и саму жидкость от термохимического разрушения, и смазывающих материалов для помпы. Антифризом называется соединение, при добавлении которого в воду понижается её температура замерзания. Антифризами являются практически все водные растворы неорганических солей(хлористый натрий, калий, кальций), анилин, спирты, глицерин, гликоли, целлозольвы, карбитолы и др.

В настоящее время применяются в основном охлаждающие жидкости на основе этиленгликоля. Пропиленгликолевые антифризыменее токсичны, но их производство обходится дороже, и они имеют меньшую температуру кипения. Все этиленгликолевые ОЖ по качеству отличаются друг от друга только набором (или отсутствием) необходимых присадок и степенью разбавления водой. Охлаждающие жидкости на основе гликоля очень ядовиты при приёме внутрь. Поскольку они сладкие на вкус, наиболее подвержены риску отравления дети и домашние питомцы. В США, например, на территории нескольких штатов обязали производителей добавлять в антифриз горькие вкусовые добавки. При отравлении гликолевый антифриз воздействует нацентральную нервную систему, вызывая потерю координации, слабость, рвоту.

    Охлаждающая жидкость является элементом жизнеобеспечения двигателя, без нее двигатель выйдет из строя. К таким же результатам приведет и использование низкокачественных охлаждающих жидкостей сомнительных производителей.     На сегодняшний день самое широкое распространение получили охлаждающие низкозамерзающие жидкости, изготовленные из смеси моноэтиленгликоля и воды с добавлением различных комбинаций антивспенивающих, стабилизирующих и антикоррозионных присадок, историю создания которых, а именно тосола.     Этиленгликоль (моноэтиленгликоль) и его водный раствор нельзя использовать в качестве антифриза вследствие высокой химической агрессивности. Несоблюдение этого правила повлечет за собой отказ двигателя вследствие коррозии металлических частей, разбухания патрубков, коррозии припоев. Идеальный теплоноситель- вода, но существует масса ограничений по ее применению. Первое ограничение - вода замерзает, второе - не содержит присадок, защищающих от многих недугов.     Присадки, используемые при производстве охлаждающих жидкостей, содержат антикоррозионные, стабилизирующие, антивспенивающие, красящие компоненты. Состав так называемого «пакета присадок» у каждого производителя свой и его состав является плодом труда множества специалистов. Именно присадки придают охлаждающей жидкости уникальный набор свойств, позволяющий использовать ее в системе охлаждения автомобиля, с высокой эффективностью выполнять возложенные на нее функции в течение максимально возможного срока без потери этих свойств.      Исторически сложилось, что отечественные охлаждающие жидкости называются «ТОСОЛ», а все импортные «ANTIFREEZE». Несомненно, первоначально импортная продукция  значительно превосходила отечественный аналог, но сегодня ситуация сильно поменялась. Лучшие образцы продукции, произведенной в России, не уступают своим именитым конкурентам и могут смело носить имя «АНТИФРИЗ», СДЕЛАНО В РОССИИ.

«Тоcол» — торговое обозначение незамерзающей охлаждающей жидкости, разработанной в СССР, хотя в настоящее время «Тосолом» часто называют любую охлаждающую жидкость. В качестве антифриза в Тосоле используется этиленгликоль. ТОСОЛ предназначен для охлаждения двигателей автомобилей в любое время года в рамках температур, указанных в марках. Числа 40 и 65, стоящие в марках Тосола, означают начало температуры замерзания марки. Самая низкая температура замерзания системы этиленгликоль-вода составляет около −70 °C.

Внешне стандартный ТОСОЛ-40 представляет собой жидкость голубого цвета, ТОСОЛ-65 — красный. Цвет необходим для определения чёткого уровня ОЖ в расширительном бачке, чтобы не путать разные марки, а также чтобы отличать подтёки охлаждающей жидкости от подтёков других эксплуатационных жидкостей, изменение цвета охлаждающей жидкости в процессе эксплуатации сигнализирует о потере эксплуатационных свойств ОЖ и необходимой её замене. Бесцветная жидкость (а без добавления красителя гликолевый антифриз бесцветен) будет работать не хуже окрашенных ОЖ.

Разработчиками рецептуры «Тосола» были Алексей Васильевич Борисов и Оскар Наумович Дымент. Разработчиками технологии получения и организацией его производства — Чижов Евгений Борисович и Шаталов Марк Петрович. Авторами торгового названия Кирьян Борис Владимирович и Чижов Евгений Борисович.  Коррозионные испытания проводил Тихонов Юрий Владимирович.

Слово «ТОСОЛ» образовано из аббревиатуры «ТОС» — «Технология органического синтеза», отдела НИИ органической химии и технологии, где работали создатели, и окончания «-ол», применяемого для обозначения спиртов (этиленгликоль — это двухосновный спирт). Для примера: «этанол» — этиловый спирт, «этан-1,2-диол» — этиленгликоль.

    Требования к охлаждающим жидкостям в России установлены по ГОСТу 28084-89 « Жидкости охлаждающие низкозамерзающие. Общие технические условия ». Стандарт нормирует основные показатели охлаждающих жидкостей на основе этиленгликоля: внешний вид, плотность, температуру начала кристаллизации, коррозионное воздействие на металлы, вспениваемость, набухание резины и т.д. Жидкости зарубежного производства регламентированы стандартами ASTM и SAE.     Различные компании выпускают ОЖ  по собственным техническим условиям, чем и обусловлено большое количество марок ОЖ на рынке. Смешивать такие жидкости не рекомендуется из-за вероятности нежелательного взаимодействия и реакции компонентов.     Срок службы ОЖ составляет от 2 до 5 лет и зависит от условий эксплуатации и рецептуры. Причем следует учитывать что, не важно эксплуатируется ли автомобиль или стоит в гараже, жидкость необходимо менять согласно регламенту, утвержденному производителем жидкостей и автомобилей.

Высококачественная продукция должна быть расфасована в качественную оригинальную канистру с элементами защиты: логотипы, окраска, качественная полиграфия. На этикетке должна быть отражена следующая информация:     - название продукции;     - состав;     - реквизиты компании производителя с указанием фактического адреса, телефонов;     - рекомендации по применению.     Чтобы быть максимально уверенным в качестве приобретенного товара, не поленитесь и позвоните по указанному на этикетке телефону. Надо полагать, ценящие свою репутацию производители ответят на все интересующие Вас вопросы, на фальшивке информации или нет, или она так же фальшива, как и низкосортный товар.

Основные национальные стандарты на охлаждающие жидкости

• ГОСТ 28084-89 (Российская Федерация)

• BS 6580: 1992 (Великобритания)

• SAE J 1034 (США)

• ASTM D 3306 (США)

• ONORM V5123 (Австрия)

• AFNOR NF R15-601 (Франция)

• CUNA NC956 16 (Италия)

• JIS K2234 (Япония)

При сгорании топлива выделяется значительное количество тепла, поэтому двигателю требуется эффективная система охлаждения. Как правило, теплоотвод осуществляется через радиатор системы охлаждения. Объем теплоты, пропускаемый системой охлаждения двигателя, довольно велик. 1/3 энергии от сгораемого топлива должна рассеиваться охлаждающей жидкостью, тогда как допустимая для применения энергия на коленвале двигателя составляет примерно 1/4 от этой тепловой энергии для бензинового двигателя или 1/3 для дизельного.

Классической охлаждающей жидкостью, зачастую применяющейся и доныне, является вода. Природная вода – это раствор солей и минералов. Кальциевые и магниевые соли вместе с хлоридами и сульфатами (в меньшей степени) – причина жесткости воды. Карбонатная жесткость воды ведет к формированию осадочных отложений или накипи на металлической поверхности системы охлаждения.

Солевые теплоизоляционные накипи снижают теплоотвод от системы охлаждения, что позволяет избежать серьезных неприятностей, скажем, заклинивания поршня или повреждения блока цилиндров. Более того, сульфаты и хлориды способствуют повышению риска возникновения коррозии металлов системы охлаждения. Есть и другие минусы воды в роли ОЖ: она застывает при 0°С, закипает при 100°С и подвержена испарению. Чтобы повысить температуру кипения, систему охлаждения двигателя герметизируют. При этом невозможно серьезно повысить температуру кипения, поскольку на элементы системы охлаждения оказывается значительное давление (особенно от этого страдают шланги, резиновые уплотнения, радиатор). Что касается застывания, то предел замерзания воды возможно снижать благодаря добавлению одноатомных спиртов. Тем не менее, их низкая точка кипения (65–82°С) не позволяет их применять активно. Глицерин имеет высокую температуру кипения (290°С), но при низкой температуре демонстрирует плохие свойства (увеличивается вязкость, что ведет к плохой прокачиваемости). Недостатки воды можно выправить, максимально сохранив ее достоинства. Для этого используется водно-гликолевая смесь. По своему составу это водный раствор этиленгликоля. Раствор проявляет агрессию к металлическим элементам системы охлаждения. Для этого в охлаждающую жидкость добавляется набор антикоррозионных присадок (ингибиторов коррозии), а также противовспенивающих и стабилизирующих. Концентрация этиленгликоля в ОЖ влияет на показатели плотности, температуры замерзания и кипения. Также нужно принимать во внимание качество воды – это  существенно воздействует на присадки в составе ОЖ.

Главные параметры ОЖ на базе этиленгликоголя сформулированы в нормативном документе ГОСТ 28084-89 «Жидкости охлаждающие низкозамерзающие. Общие технические условия». Документ прописывает внешний вид охлаждающей жидкости, ее плотность, температурный предел кристаллизации, точку образования коррозии, вспениваемость. Не оговаривается состав и концентрация присадок, смешиваемость ОЖ. Эти вопросы, а также цвет жидкости (синий, зеленый, желтый) решает производитель. Государственных стандартов, определяющих рабочий срок службы антифриза и условия его тестирования, не существует. Сертификация ОЖ проходит по добровольному, а значит, необязательному принципу. Эксплуатационные требования к импортным концентратам ОЖ для легковых автомобилей определяется ASTM D 3306 («Технические условия для охлаждающей жидкости на основе этиленгликоля для автомобиля с легкими условиями эксплуатации»), а к ОЖ для грузовых автомобилей и спецтехники – ASTM D 4985 («Технические условия для охлаждающей жидкости на основе этиленгликоля с низким содержанием силиката для двигателей с тяжелыми условиями эксплуатации»). ASTM D 3306 и ASTM D 4985 также содержат список физико-химических свойств и рабочих требований к охлаждающим жидкостям. Помимо общих стандартов, многие автопроизводители применяют свои спецификации, содержащие дополнительные требования. Скажем, стандарты General Motors USA – Antifreeze Concentrate GM 1899-M, GM 6038-М. Подобные нормативы порой воспрещают добавлять в антифриз ингибиторы коррозии с нитритами, нитратами, аминами, фосфатами и ограничивают предельную концентрацию силикатов и буры. Нитриты и нитраты вступают в реакцию с аминами, формируя опасные соединения, ряд из которых канцерогенные. Лимитирование состава фосфатов, силикатов, боратов снижает количество накипи в системе охлаждения, повышает рабочий срок уплотнений водяного насоса. Со временем охлаждающая жидкость теряет свои рабочие свойства: снижается содержание  ингибиторов, уменьшается способность передавать тепло,  повышается пенообразование. Процесс старения идет быстрее, если в системе охлаждения оказываются отработанные газы или воздух. Следовательно, необходимо регулярно следить за местами потенциальных утечек жидкости и за внешним видом шлангов. Интервал замены антифриза указан в инструкции к автомобилю или на этикетки ОЖ.

В некоторых случаях охлаждающая жидкость требует замены раньше предписанного в инструкции срока. 1.Формируется желеобразная паста на горловине расширительного бачка, при отрицательной температуре происходит помутнение, образуется осадок, учащаются интервалы между работой электровентилятора. 2.Жидкость приобретает рыже-бурый цвет. Это означает, что в системе началась коррозия. Охлаждающую жидкость следует как можно быстрее заменить независимо от того, сколько она отработала. В работе плотность ОЖ измеряют ареометром. Если уровень охлаждающей жидкости понизился, то, возможно, испарилась вода или где-то есть утечка. Если проблема в недостатке воды – ее следует долить (можно использовать как дистиллированную, так и простую прокипяченую воду). В случае обнаружения утечки необходимо долить охлаждающую жидкость. Российские ОЖ, произведенные разными фирмами по ТУ, можно смешивать. Но если ТУ различны, лучше воздержаться от этого. Ингредиенты присадок могут вступить в реакцию друг с другом и лишиться своих полезных качеств.

Приобретать следует такую охлаждающую жидкость, которая рекомендована в инструкции по эксплуатации автомобиля. Особняком стоят антифризы Cool Stream, являющие собой результат последних разработок в области предохранения металлов от коррозии. В основу присадок антифризов Cool Stream входят экологически безопасные карбоновые кислоты. Концентрат ОЖ не заливают в систему охлаждения. С помощью его и воды вырабатывается охлаждающая жидкость. Соотношение разбавления вы найдете на этикетке.

Классификация импортных антифризов:

• ASTM D 3306 – антифризы для легковых автомобилей и легких грузовиков; 

• ASTM D 4985 – антифризы для тяжелой техники; 

• G 11 – антифризы для легковых автомобилей или легких грузовиков; 

• G 12 – антифризы для тяжелой техники.

Сведения об отсутствии силикатов (free of silicate/silicate free) важны для применения ОЖ в двигателях тяжелой техники. При возрастании температуры силикаты могут превратиться в гелеобразные вещества, которые в свою очередь могут забить каналы системы охлаждения. Важно обращать внимание на упаковку: качественный товар тщательно упаковывают. Тара обычно закрывается пробкой со специальной «колючей» полосой; она, а также пломба должны быть плотно прилегающими к упаковке, целыми. Обязательно проверить герметичность упаковки. Для этого можно просто перевернуть ее либо сожмать с боков. Обнаружив сочащуюся жидкость или шипение воздуха, следует отказаться от покупки. Если канистра прозрачна, следует воспользоваться этим и постараться рассмотреть содержимое. Жидкость должна быть прозрачной, без осадка. При встряхивании канистры образовавшаяся пена должна осесть за 3 секунды (у концентрата – 5–6 сек). Этикетка должна быть качественно напечатана и хорошо приклеена. Штрих-код, этикетка, все цифры и изображения должны читаться свободно. На этикетке также указывается наименование изготовителя, контактные данные, инструкция по использованию ОЖ, предел температуры кипения (замерзания), срок хранения, дата изготовления. Основная задача охлаждающей жидкости (тосола, антифриза) – не дать замерзнуть системе охлаждения двигателя на морозе и уберечь от перегрева летом. База ОЖ –  гликолевый эфир –  моноэтиленгликоль (МЭГ). В состав ОЖ входит еще примерно 10 разных добавок – все они нужны для обеспечения средства всеми необходимыми свойствами. ОЖ на базе МЭГ допускается смешивать и разводить с учетом концентрации МЭГ и сноской на противокоррозионные качества.

Охлаждающая жидкость стойка к замерзанию при низкой температуре, к воспламенению, не закипает, не пенится, не оказывает негативного влияния на элементы системы охлаждения, стабильна в работе, обладает высокой теплопроводностью. Согласно ГОСТ 28084-89, есть 3 вида российских ОЖ: ОЖ-К (концентрат), ОЖ-40, ОЖ-65. У каждой ОЖ есть свои температуры замерзания. Например, литеры А40-М обозначают: А – автомобильный, М –  модернизированный, 40 – температура замерзания. К импортным антифризам, произведенным из зарубежных концентратов, юридически не могут быть применены условия ГОСТ, но технические параметры можно сравнить и убедиться, что у импортных продуктов они строже. Если исходить из параметра температуры замерзания, то отечественные ОЖ коренным образом не отличаются от иностранных. Однако, например, обычный 1:1 водный раствор МЭГ в сочетании с водой тоже обладает температурой замерзания примерно -40 °С. Но если исходить из показателя устойчивости к коррозии, данный раствор в условиях высокой температуры гораздо более агрессивен, нежели вода. Главное отличие в добавках. Количество технических характеристик, которые подлежат контролю у заграничных образцов около 30 (10 у отечественных). Цвет охлаждающей жидкости не влияет на ее характеристики. Выработанная ОЖ не имеет цвета и искусственно окрашивается специально для того, чтобы она не была случайно употреблена в пищу. Как правило, выбирается броский цвет. В нашей стране чаще используется синий или светло-зеленый цвет, в Германии жидкость красится в темно-зеленый цвет, а в Италии - в красный. Самый распространенный способ использования антифриза в Европе –  разведение концентрата. Как правило, концентрат разводится в таком соотношении: 1:1 – температура замерзания -40 °С; 2:3 (концентрат/вода) – температура замерзания -30 °С; 1:2 – температура замерзания -20 °С. Охлаждающая жидкость при эксплуатации меняет свои свойства: уменьшается запас щелочности, повышается склонность к пенообразованию, снижается способность защиты от коррозии. Стандартный эксплуатационный срок ОЖ – 3 года (60 тыс. км) при условии сохранения необходимой плотности не менее 1,075 кг/см.³ При замене ОЖ следует учитывать тот фактор, что если летом вместо ОЖ использовалась обычная вода, то стенки системы охлаждения могли покрыться накипью. В этом случае следует аккуратно промыть систему охлаждения водой со средствами для ликвидации накипи, а затем пустить двигатель на 15–20 мин.

При замерзании ОЖ не расширяются и не превращаются в твердую сплошную массу (как, например, вода). Просто получается рыхлая масса из водных  кристаллов. Как правило, образование данной массы не ведет к заморозке радиатора и не мешает запуску двигателя. Кристаллизация раствора не ведет к большим изменениям, механических повреждений радиатора не происходит. После запуска и прогревания двигателя антифриз очень скоро становится жидким. Для импортных ОЖ имеются такие характеристики как температура  образования хлопьев льда (например, -38^o С) и температура замерзания (-45^o С). От качества охлаждаюей жидкости зависит надежная работа автомобиля и Ваша безопасность.

Список использованной литературы:

• Стребков С.В., Стрельцов В.В. Применение топлива, смазочных материалов и технических жидкостей в агропромышленном комплексе. Учебное пособие. – Белгород: Белгородская ГСХА, 1999. – 404 с.

• Библиотека технической литературы

• ХИМИЯ. Справочные материалы. Под ред.Ю.Д.Третьякова М ПРОСВЕЩЕНИЕ, 1984

• Краткая химическая энциклопедия. Ред. кол. И.Л. Кнунянц (отв. ред) и др., т. 5 – М.. «Советская энциклопедия». 1961.

• Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. 3-е изд., перераб. – М.: Химия, 1981 г. – 608с.

• Писаренко А. П., Хавин З. Я. Курс органической химии. Учебник для вузов. Изд 3-е, перераб. И доп. М., «Высш. Школа», 1975. – 507с.

• Петров А. А., Бальян Х.В., Прощенко А.Т. Органическая химия: Учебник для вузов. // Под ред. Стадничука М.Д. – 5-е изд., перераб и доп. – СПб.: «Иван Федоров». 2002. – 624с.

• Юкельсон И.И. Технология органического синтеза – М.: Химия 1968 г. – 625с.

• http://ru.wikipedia.org

• http://www.cool-stream.ru