Чабанний В.Я. та ін. Паливо-мастильні матеріали, технічні рідини та системи їх забезпечення (укр)

Подождите немного. Документ загружается.

Рідини для систем охолодження двигунів

331

Вода, як охолоджувальна рідина має переважне застосуван-

ня, оскільки недефіцитна, має високу теплоємкість, пожежобез-

печна і нетоксична. Однак їй властиві суттєві експлуатаційні

недоліки. Це – низька температура замерзання (0

С), що дуже ус-

кладнює її застосування взимку. До того ж при замерзанні вода

збільшує свій об’єм на 10 % (рис. 3.2), тому при утворенні льоду

в системі охолодження виникає тиск до 200…300 МПа, що

призводить до поломок двигуна і радіатора.

Рис. 3.1. Схема стаціонарної катіонітової установки

для пом’якшення жорсткої води:

1 – насос; 2 – катіоновий фільтр з сульфованим вугіллям;

3 – мішалка для приготування розчину повареної солі; 4 – збірник пом’якшеної

води

Г.А. Попов

332

Рис. 3.2. Залежність об’єму води від температури

Низька температура кипіння веде іноді до закипання води

в системі охолодження, інтенсивного випаровування і припи-

нення циркуляції, внаслідок утворення парових пробок. Цей

недолік води виявляється перш за все у жаркий періоді в

гористій місцевості. Застосування закритої системи охолодже-

ння дозволяє підвищити температуру кипіння до 110…120

С.

Одним з найбільших недоліків води є здатність утворю-

вати накипи на стінках деталей системи охолодження. Накип,

маючи низьку теплопровідність (приблизно в 100 раз нижче ча-

вуну), погіршує відведення тепла від стінок двигуна, порушу-

ючи його тепловий режим, внаслідок чого при товщині шару

накипу від 1,5 до 6 мм збільшується витрата палива на 9...20%

(

рис. 3.3), масла – на 15…40%, а потужність двигуна знижується

на 10…20%.

Рідини для систем охолодження двигунів

333

Рис. 3.3. Вплив накипу на перевитрату палива

Інтенсивність утворення накипу залежить від вмісту в воді

розчинних солей, в основному кальцію і магнію, що характери-

зується твердістю води. Твердість води вимірюється в міліграм-

еквівалент на 1л (мг-екв/л). Вода, яка містить в 1 л 20,04 мг

кальцію або 12,16 мг магнію має твердість, що дорівнює одному

міліграм-еквіваленту.

Розрізняють тимчасову (

карбонатну) і постійну (некар-

бонатну) твердість. Тимчасова твердість пов’язана з наявністю у

воді бікарбонатів кальцію та магнію, які при нагріванні води до

С і вище розкладаються, утворюючи на стінках системи охо-

лодження нерозчинну у воді накип у вигляді карбонатів ка-

льцію і магнію.

Постійна твердість пов’язана з наявністю у воді некарбо-

натних солей: хлоридів і сульфатів кальцію та магнію, які не

розкладаються при її нагріванні, а взаємодіючи з водою або

солями, що

знаходяться в ній, утворюють щільну і тверду накип.

Сума тимчасової і постійної твердості складає твердість

або загальну твердість води, за якою її класифікують. Вода, яка

має твердість до 3 мг-екв/л – м’яка, від 3 до 6 – середньої твер-

дості, від 6 до 9 – тверда, більше 9 мк-екв/л – дуже тверда. За-

Г.А. Попов

334

стосування в системі охолодження твердої води не бажано, дуже

твердої – недопустимо.

Найбільш м’якою та чистою є дощова і снігова (атмо-

сферна) вода, яка має твердість менше 0,04 мг-екв/л. Ця вода

найкраще підходить для системи охолодження, хоч і має дещо

підвищені корозійні властивості внаслідок розчинених

вуглекислого газу і кисню.

Вода

рік, озер, ставків (поверхнева) найчастіше має неве-

лику твердість від 0,5 до 5,0 мг-екв/л, тобто відноситься до води

м’якої і середньої твердості. Накип майже не утворюється, але

буває забруднена механічними і органічними домішками.

Вода з колодязів і джерел (підземна) частіше всього буває

тверда і дуже тверда, тому її не

можна застосовувати в системі

охолодження без попередньої підготовки (пом’якшення).

Розрізняють термічний та хімічний способи пом’якшення

води. Найпростішим термічним способом пом’якшення води є

кип’ятіння її 20…30 хв, протягом цього часу бікарбонати

кальцію та магнію переходять у карбонати и випадають в осад,

який потім вилучають відстоюванням та фільтруванням. Це

дозволяє

знизити тимчасову твердість до 1,0…1,5 мг-екв/л.

Технічно складніший спосіб – перегонка води (одержання

дистильованої води), коли розчинні солі залишаються в

перегонному кубі.

Хімічні способи пом’якшення побудовані на методі

осадження солей або катіонному обміні.

Обробка води содою Na

або тринатрійфосфатом

з наступним фільтруванням дозволяє вилучати з неї солі

тимчасової і постійної твердості, знизити загальну твердість. На

кожний 1 мг-екв/л твердості 1 л пом’якшеної води необхідно

додати 53 мг соди і 55 мг тринатрійфосфату. Теплу (гарячу)

воду перемішують з реагентом протягом 20…30 хв, відстоюють

і фільтрують.

У промисловості широке застосування знайшов метод

пом’

якшення води фільтруванням через катіонові фільтри, тобто

речовини, які здатні вступати в реакцію з іонами кальцію і

Рідини для систем охолодження двигунів

335

магнію. Як катіони використовують природні мінерали глау-

коніт або штучно виготовлені катіоніти, які називають перму-

титами. Залишкова загальна твердість при використанні катіо-

нітових фільтрів не більше 0,5…1,0 мг-екв/л.

Найпростішим, економічним і ефективним способом по-

м’якшення води є магнітна обробка. Суть її полягає в пропус-

канні води (не менше 6 разів

) через магнітне силове поле в на-

прямку, перпендикулярному силовим лініям, в результаті чого

солі, які знаходяться у воді, не утворюють накипу, а випадають

у вигляді легкозмиваючого шламу. Крім того, під дією магніт-

ного поля в обробленій воді руйнується раніше утворений на-

кип. Для магнітної обробки води використовують апарати з

постійним

і елек-тричним магнітами (рис. 3.4), вмонтованим у

водопровідну мережу

Рис. 3.4. Схема апарата для електромагнітної обробки води:

1 – водопровідні трубу; 2 – корпус апарата; 3 – корпус магніта;

4 – котушка електромагніта; 5 – електропровід

1.3. Низькозамерзаючі охолоджувальні рідини

В зимовий період експлуатації в системах охолодження

двигунів використовують низькозамерзаючі охолоджувальні

рідини – антифризи, що є сумішшю етиленгликоля з водою.

Г.А. Попов

336

Етиленгликоль (двохатомний спирт СН

ОН – СН

ОН, або

(ОН)

) являють собою маслянисту жовтувату рідину без

запаху з температурою кипіння 197

С та температурою криста-

лізації –11,5

С. Мінімальне значення температури замерзання

суміші етиленгликоля з водою (- 75

С) отримують при кон-

центрації етиленгликоля 66,7 % (рис. 3.5).

Етиленгликоль та його водні розчини при нагріванні

сильно розширюються. Щоб запобігти викид суміші, її не

доливають в систему охолодження на 6…8% від загального

об’єму. Етиленгликолеві антифризи мають підвищену

корозійність по відношенню до металів та руйнують гуму.

В склад антифризів вводять противокорозійні присадки:

декстрин – вуглець

типу крохмалю (1 г на літр), що зберігає від

руйнування свинцево-олов’янистий припой, алюміній та мідь, і

динатрій фосфат (2,5…3,5 г на літр), що захищують чорні

метали, мідь і латунь.

Рис. 3.5 Залежність щільності

при 20

С (а)

і температури замерзання

антифризів від вмісту в них води (б)

Вперше для автомобілів ВАЗ в нашій країні був

випущений антифриз “Тосол”, що містить протикорозійні,

антипінну та антифрикційні присадки. “Тосол” виробляється

трьох марок: АМ, А-40 і А-65М (табл. 3.1).

Рідини для систем охолодження двигунів

337

Таблиця 3.1

Основні показники деяких охолоджувальних рідин

“Тосол” (ТУ 6-02-751-86)

“Лена” (ТУ

113-07-02-88)

Показник

АМ А-40 А65М ОЖ-К

ОЖ-

Колір Голубий

Чер-

воний

Жовто-зелений

Щільність при

С, г/см

1120…

1140

1075…

1085

1085…

1095

1120…

1150

1075…

1085

1085…

1100

Температура

початку

кристалізації,

С, не вище

- 40 - 65 - - 40 - 65 -

Резерв

лужності, см

не вище

10 10 10 10 10 10

Корозійні

втрати металів

при випробу-

ваннях на пла-

стині, мг/см

не більше:

- міді 10 10 10 7 7 7

- припою 12 12 12 12 12 12

- алюмінію 20 20 20 10 10 10

- чавуну 10 10 10 7 7 7

Склад, %:

- етиленгли-

коль

97 56 64 96 56 65

- вода 3,0 44 36 3 44 35

Іноді в прості антифризи вводять молібденовий натрій в

кількості 7,5…8,0 г на літр, що запобігає корозії цинкових та

хромових покрить на деталях системи охолодження. При цьому

в позначенні антифризу добавляють літеру М.

Г.А. Попов

338

Вітчизняна промисловість випускає прості та дешеві

антифризи марок 40 і 65 М (ГОСТ 159-52). Антифризи марки 40,

що являють собою суміш 56% етиленгликоля та 44% води, ма-

ють температуру замерзання нище –40

С, а антифриз марки

65М, що містить 64% етиленгликоля та 36% води, –65

С.

З 1988 року випускається антифриз “Лена” трьох марок:

ОЖ-К, ОЖ-40 та ОЖ-65. Оскільки антифризи різняться за

рецептурою, змішувати різні марки між собою не слід. При

використанні антифризів слід мати на увазі, що в системі

охолодження в першу чергу випаровується вода, яку необхідно

періодично доливати в радіатор. Необхідно також слідкувати за

тим, щоб в етиленгликолеві рідини не потрапляли бензин та

інші нафтопродукти, тому що це викликає вспінення та викид

рідини через пробку радіатора.

Строк служби охолоджувальних рідин обмежується. До-

слідним шляхом встановлено, що “Тосол” надійно працює два

роки, а при інтенсивній експлуатації – протягом 60 тис.км про-

бігу.

Етиленгликоль

– сильна харчова отрута, тому після кон-

такту з ним необхідно ретельно вимити руки з милом.

При експлуатації в першу чергу випаровується вода, це

змінює склад, а отже, і температуру застигання антифризу.

Температурний коефіцієнт об’ємного розширення у антифризів

більший, ніж у води, тому заливати його слід на 5…8% менше,

чим води,

або використовувати в системі охолодження розши-

рювальний бачок. Неможливо допускати потрапляння в анти-

фриз нафтопродуктів, тому що в цьому випадку розпадаються

присадки.

Рідини іншого призначення

339

2. РІДИНИ ІНШОГО ПРИЗНАЧЕННЯ

2.1. Гальмівні рідини

2.2. Амортизаторні рідини

2.1. Гальмівні рідини

Для гідрогальмівної системи автомобіля (рис. 3.6) вироб-

ляють гальмівні рідини на касторовій гликолевій основі. Рідини

на касторовій основі мають хороші мастильні властивості та не

викликають набухання або роз’їдання гумових деталей галь-

мівної системи автомобілів.

В 40-х роках ХХ століття в Росії була вперше випущена і

до цього

часу широко використовується гальмівна рідина БСК,

що являє собою суміш 50% бутилового спирту та 50% касто-

рового масла і яка володіє гарними мастильними властивостями.

Недоліком цієї рідини є те, що при –20

С касторове масло ви-

падає в осадок, що може призвести до поломки гальмівної сис-

теми.

Спеціально для автомобілів ВАЗ була випущена гальмівна

рідина “Нева” на гликолевій основі з в’язкими та антикоро-

зійними присадками, працездатна в широкому діапазоні темпе-

ратур від –50

С до +50

С. Пізніше була випущена гальмівна

рідина “Томь”, що переважає “Неву” по низькотемпературним

властивостям.

С.О. Магопець

340

Рис. 3.6. Схема гідравлічного приводу гальмівної системи автомобіля:

1 – головний циліндр; 2 – поршень головного циліндру; 3 – резервуар з

рідиною; 4 – трубопровід; 5 – робочий циліндр; 6 – поршні робочого циліндру

Всесвітнім стандартом відповідає гальмівна рідина “Роса”,

що випускається в Росії.

Рідини на гликолевій основі вогнебезпечні та токсичні.

Характеристики вітчизняних гальмівних рідин приведені в

табл. 3.2.

Рідина гальмівна “Нева” (ТУ 6-01-1163-82) – складна ком-

позиція на гліколевій основі (етилкарбітол) з загущуючою й

антикорозійною присадками. Призначена для гідравлічної сис-

теми привода гальм та зчеплення вантажних і

легкових авто-

мобілів (крім ГАЗ-24 випуску до 1985 р. через несумісність з

гумовими ущільнюваннями гідропривода гальм).

Рідина гальмівна ГТЖ-22М (ТУ 601-787-75) виробляється

на гліколевій основі. За показниками близька до “Неви”, але має

гірші антикорозійні властивості.

Рідина гальмівна “Томь” (ТУ 6-01-1276-82) являє собою

складну суміш з етилкарбітолу, ефірів борної кислоти з в’яз-

кісною та антикорозійною присадками. Має кращі експлуа-

таційні властивості, ніж “Нева”. Сумісна з “Невою” при змішу-

ванні у будь-яких співвідношеннях.

Рідина гальмівна “Роса” (ТУ 6-05-221-569-84) – високо-

температурна гальмівна рідина, що являє собою композицію на