Теплоемкость антифриза: АНТИФРИЗЫ на основе этилен- и пропиленгликолей и ВОДА. Температуры замерзания. Вязкости. Плотности. Теплоемкости.
АНТИФРИЗЫ на основе этилен- и пропиленгликолей и ВОДА. Температуры замерзания. Вязкости. Плотности. Теплоемкости. Антифризы это — жидкости, применяемые для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, радиоэлектронной аппаратуры, промышленных теплообменников и других установок, работающих при температурах ниже 0°С. Основные требования к антифризам: низкая температура замерзания, высокие теплоемкость и теплопроводность, небольшая вязкость при низких температурах, малая вспениваемость, высокие температуры кипения и воспламенения. Кроме того, антифризы не должны вызывать разрушения конструкционных материалов, из которых изготовлены детали систем охлаждения. Наиболее распространены антифризы на основе водных растворов этиленгликоля и пропиленгликоля (см.ниже). Однако такие растворы вызывают значительную коррозию металлов, поэтому в них добавляют ингибиторы коррозии — Na2HPO4, Na2MoO4 СВОЙСТВА АНТИФРИЗОВ НА ОСНОВЕ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ (справочная таблица для интереса, такие антифризы практически вышли из употребления)
ЭТИЛЕНГЛИКОЛЬ (1,2-этандиол) НОСН2СН2ОН, бесцветная вязкая гигроскопичная жидкость без запаха, сладковатого вкуса; температура плавления -12,7 °С, температура кипения 197,6 °С. При растворении этиленгликоля в воде выделяется теплота и происходит уменьшение объема. Водные растворы замерзают при низких температурах. Этиленгликоль токсичен при попадании внутрь, действует на центральную нервную систему и почки; смертельная доза 1,4 г/кг. ПДК в воздухе рабочей зоны 5 мг/м3. ПРОПИЛЕНГЛИКОЛИ (пропандиолы) С3Н6 (ОН)2 Известны 2 изомера: 1,2-П. СН3СНОНСН2ОН (1,2-пропандиол) и 1,3-П. СН2ОНСН2СН2ОН. Пропиленгликоли бесцветные вязкие гигроскопичные жидкости сладковатого вкуса, без запаха. Для 1,2-П. температура плавления -60 °С, температура кипения 189 °С. Для 1,3-П. температура плавления -32°С, температура кипения 213,5°С. 1,2-П. растворим в воде, диэтиловом эфире, одноатомных спиртах, карбоновых кислотах, альдегидах, аминах, ацетоне, этиленгликоле, ограниченно растворим в бензоле. При смешении его с водой или аминами резко снижается температура замерзания растворов. Токсичность 1,2-П. (ЛД50 34,6 мг/кг, крысы) ниже, чем у этиленгликоля. Уровни безопасности для усредненных сроков хранения (биохимической активности) продуктов при добавлении в них 0,2% массового количества хладоносителя Показатель оценивается по пятибалльной шкале. Пятерка не означает, что продуктом нельзя отравиться в принципе.
Температура замерзания водных растворов этиленгликоля и пропиленгликоля
Физические свойства водного раствора этиленгликоля.
Физические свойства водного раствора пропиленгликоля ( 1,2-Пропиленгликоль C3H6(OH)2)
Физические свойства воды.
|
Плотность антифриза 65 (ГОСТ 159–52) и его свойства
В таблице приведена плотность антифриза 65 и значения его теплофизических свойств в зависимости от температуры. Антифриз 65 (водный раствор этиленгликоля или тосол ГОСТ 159–52) имеет температуру замерзания -65°С.
В таблице представлены следующие свойства антифриза: давление пара антифриза Р, кинематическая вязкость ν, плотность антифриза ρ, коэффициент объемного расширения β, удельная теплоемкость Cp, коэффициент теплопроводности λ, температуропроводность a, число Прандтля Pr.
Свойства антифриза в таблице даны в зависимости от температуры (в интервале от -60 до 120°С).
В процессе нагрева антифриза его плотность, а также кинематическая вязкость, температуропроводность и число Прандтля уменьшаются. По данным таблицы при росте температуры особенно заметно уменьшение значений таких свойств антифриза, как кинематическая вязкость и число Прандтля.
Коэффициент объемного расширения антифриза при увеличении температуры имеет слабую тенденцию к росту, то есть антифриз при нагревании расширяется более заметно. Плотность антифриза при увеличении его температуры снижается. Например, при температуре 20°С антифриз, согласно таблице, имеет плотность 1089 кг/м3, а при нагревании до 120°С плотность антифриза уменьшается до значения 1011 кг/м3. Плотность антифриза 65 в нормальных условиях больше плотности воды на 10%, а при температуре выше 120°С приближается к этому значению.
Теплопроводность антифриза слабо зависит от температуры. Удельная теплоемкость антифриза при повышении температуры увеличивается.
Источник:
Тепломассообмен влажного воздуха в компактных пластинчато-ребристых теплообменниках : монография / А.В. Чичиндаев. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2009. – 298 с.
Что лучше вода или антифриз, как теплоноситель для системы отопления?
Для правильной и эффективной работы системы отопления необходимо использовать подходящий теплоноситель. Существует несколько видов жидкостей для системы отопления, наиболее популярный из которых – обычная вода. Хоть вода и самый дешевый теплоноситель для системы отопления, применять ее можно не всегда. Так как эта жидкость замерзает даже при небольшом морозе, существует риск разрыва труб при расширении. Поэтому в домах, которые отапливаются нерегулярно, применяют другие жидкости в качестве теплоносителя.
Свойства теплоносителя
Хороший теплоноситель для систем отопления должен обеспечивать максимальную эффективность работы отопительного котла, и переносить за определенное количество времени как можно большее количество тепла.
Основные характеристики теплоносителя:
- эффективность поставки тепла; этот показатель определяет КПД системы;
- защита от коррозии и смазка элементов системы отопления;
- температура замерзания;
- вязкость теплоносителя;
- безопасность жидкости в эксплуатации.
На выбор вида теплоносителя влияет также стоимость продукта. Даже идеальный по всем показателям теплоноситель для системы отопления цена которого очень высока, не будет востребован у потребителей, так как не обеспечит быструю окупаемость системы.
Основные виды теплоносителей, которые используются в нашей стране – вода и антифриз.
От того, какой вы решите купить теплоноситель для систем отопления в своем доме, зависит конструкция всей системы и ее эффективность. Например, для частного дома может использоваться отопление с насосной циркуляцией. Рассмотрим подробнее, какие преимущества и недостатки имеет антифриз или вода в системе отопления, и что следует выбирать для частного домовладения.
Вода – доступный теплоноситель
Большинство потребителей используют в качестве теплоносителя простую воду. Это обусловлено ее низкой ценой, абсолютной доступностью, и хорошими показателями теплоотдачи. Большое преимущество воды – ее безопасность для людей и окружающей среды. Если по каким либо причинам произойдет утечка воды, ее уровень можно легко восполнить, а вытекшую жидкость устранить привычным способом.
Особенность воды состоит в том, что она расширяется при замерзании, и может повредить радиаторы и трубы. Если вы не знаете, какой выбрать теплоноситель для системы отопления в доме, учтите ситуации, связанные с отсутствием отопления. Воду в качестве теплоносителя можно выбирать только в том случае, когда система отопления работает бесперебойно и постоянно.
Не стоит производить заполнение системы отопления теплоносителем из-под крана. Водопроводная вода содержит слишком много примесей, которые со временем осядут в трубах и могут стать причиной их поломки. Особенно опасны для систем отопления примеси солей и водород. Соли вступают в реакцию с металлическими поверхностями и провоцируют процесс коррозии. Для того чтоб повысить качество воды, необходимо сделать ее более «мягкой», устранив примеси. Этого можно достигнуть двумя способами: температурным воздействием, или с помощью химической реакции.
Температурное воздействие предполагает обычное кипячение. Кипятить воду нужно в металлической емкости без крышки, желательно с большой поверхностью дна. В процессе нагрева углекислый газ будет выделяться в воздух, а соли осядут на дно. Химическое устранение примесей происходит за счет реакции с кальцинированной содой и гашеной известью. Эти вещества делают соли нерастворимыми в воде, и они выпадают в виде осадка. Перед тем, как залить в систему отопления теплоноситель, его необходимо профильтровать, чтоб осадок не препятствовал ее нормальной работе.
Идеально подходит для систем отопления дистиллированная вода. Дистиллят лишен всяких примесей и не нуждается в дополнительной обработке. Такую воду необходимо покупать в магазине, так как она производится только промышленным способом.
Антифриз – незамерзающий теплоноситель
Специальный незамерзающий теплоноситель для систем отопления, который не боится минусовых температур, и не расширяется при охлаждении, называется антифриз. Он обладает всеми необходимыми свойствами для эффективной работы отопления, препятствует коррозии металла, не содержит в своем составе вредных солей и газов, и продлевает срок службы отопительных приборов.
Заливая антифриз в систему отопления, вы можете спокойно оставлять дом зимой на долгое время.
Даже если жидкость в ваше отсутствие замерзнет, она перейдет в кашицеобразное состояние, и никоим образом не повредит элементам отопительной системы. Когда вы вернетесь, и включите котел, теплоноситель для отопления опять превратиться в жидкость без потери технических свойств. Это идеальный вариант для владельцев загородных домов, а также тех людей, которые часто отлучаются из дома.
Из чего состоит антифриз?
Самый распространенный теплоноситель для системы отопления отзывы о котором преимущественно положительные, — состав на основе этиленгликоля. Это вещество чаще всего применяется для изготовления незамерзающей жидкости.
Этиленгликоль обладает несколькими преимуществами:
- выдерживает температуру до -70 градусов;
- не замерзает и не расширяется при охлаждении;
- не вызывает коррозию и оставляет накипь;
- может быть разбавлен водой в случае вытекания жидкости.
Гликолевые теплоносители для систем отопления цена на которые вполне доступна, содержат различные присадки, которые смазывают систему отопления и продлевают срок ее эксплуатации. Имеет антифриз на этиленгликоле и свои недостатки. Среди них можно выделить следующие:
- меньшая теплоотдача по сравнению с водой. Эти показатели на 15% меньше, чем у воды, а значит, система будет работать менее эффективно;
- высокая вязкость вещества. Этиленгликоль – довольно густая жидкость, для ее циркуляции необходима мощная помпа, и отдельный насос для закачки теплоносителя в систему отопления под давлением;
- текучесть антифриза. Несмотря на свою вязкость, теплоноситель на основе этиленгликоля обладает большой текучестью. Он способен протекать через самые мелкие отверстия, куда не протечет обычная вода, поэтому прежде чем купить антифриз для отопления, систему необходимо тщательно герметизировать;
- необходимость установки расширительного бака. Так как этиленгликоль сильно расширяется при нагреве, необходимо предусматривать резервуар для излишков жидкости, а также специальные радиаторы отопления для антифриза, которые имеют большую емкость;
- необходимость полной замены жидкости через 3-5 лет эксплуатации. Антифриз необходимо полностью сливать и менять на новый соответственно с рекомендациями производителя. При этом необходимо полностью промыть систему, включая котел. Если этого не сделать вовремя, этиленгликоль превратится в агрессивную среду, разъест трубы и радиаторы.
К недостаткам этиленгликоля следует отнести и его токсичность. Нельзя допускать попадания вещества на кожу и вдыхать его пары. Несмотря на то, что такой теплоноситель применяется только в системах закрытого типа с одноконтурным котлом, этот факт существенно влияет на выбор антифриза для отопления жилых помещений.
Кроме этиленгликоля, существует еще ряд веществ, на основе которых может быть изготовлена незамерзающая жидкость для системы отопления. Каждый владелец сам решает, какой антифриз для отопления лучше подойдет для его дома, учитывая технические характеристики и особенности тех или иных жидкостей.
Рассмотрим наиболее популярные из них:
- Солевые растворы. Обыкновенная кухонная соль значительно понижает градус замерзания воды, но, добавляя ее в систему, вы провоцируете возникновение коррозии. Ржавление труб изнутри приводит к уменьшению срока их эксплуатации и загрязнению системы, поэтому солевые растворы применяются крайне редко.
- Глицерин. Состав на основе глицерина обладает всеми необходимыми качествами для эффективной работы отопления. Он обеспечивает хорошую теплоотдачу, не вредит трубам и полностью безопасен. Не позволяет повсеместно использовать такой антифриз для отопления дома цена материала. Глицерин используют в чистом, неразбавленном виде, и стоит он очень дорого.
- Спиртовой теплоноситель. Обычный этиловый спирт разбавляется с водой для достижения более низкого градуса замерзания. Дополнительную защиту для системы обеспечивают специальные присадки, которые производители добавляют в продукт. Этот вид теплоносителя используется мало, так как спирт обладает летучестью, а его пары взрывоопасны. Это же касается такого материала как солярка для отопления цена которого невысока, но эксплуатационные характеристики оставляют желать лучшего.
- Масло. Масляные радиаторы отличаются очень высокой теплоотдачей. Они стабильны при высоких температурах, что применяется в основном для производственных нужд. В быту масляные теплоносители не нашли широкого применения, несмотря на свои положительные стороны. При монтаже масляных радиаторов следует учитывать, что масло разъедает резину, поэтому все уплотнители должны быть выполнены из маслостойкого материала.
Выбираем антифриз
Выбор того или иного теплоносителя зависит от нескольких факторов. Для кого-то важны его технические характеристики и стоимость, другие беспокоятся о безопасности и удобстве. Многие опираются на то, какие имеют теплоносители для систем отопления отзывы потребителей.
Стоит отметить, что выбирать жидкость для отопления следует заранее, так как от этого будет зависеть конструкция самой системы. Для расчета количества жидкости, необходимой для обогрева, можно воспользоваться специальными формулами. Но лучшим вариантом будет обратиться к специалистам, особенно, если ваш дом имеет большую площадь и несколько этажей. Специалисты также могут промыть систему отопления, если это потребуется. Квалифицированные инженеры подберут наиболее подходящий тип отопления, который будет обеспечивать вас теплом с наименьшими затратами.
Навигация по справочнику TehTab.ru: главная страница / / Техническая информация / / Свойства рабочих сред / / Антифризы. / / Антифризы на основе хлористого кальция. Температура замерзания, плотность, теплоемкость и динамическая вязкость водных растворов кальция хлористого в зависимости от концентрации.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| TehTab.ru Реклама, сотрудничество: [email protected] | Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Навигация по справочнику TehTab.ru: главная страница / / Техническая информация / / Свойства рабочих сред / / Антифризы. / / Этиленгликоль — Вода. Плотность, температура замерзания, теплоемкость Cp, теплопроводность, водного раствора этиленгликоля = monoethylenglycol — основного антифриза и теплоносителя для систем отопления и центрального кондиционирования в РФ.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ТЕПЛОНОСИТЕЛИ ЖИДКОСТНЫХ СИСТЕМ Новости | Компания Теплодом
29.09.2013 00:59Характеристика теплоносителей жидкостных систем охлаждения
|
|
|
Назначение охлаждающих жидкостей ДВС – воспринимать и отводить тепловой поток от тех зон и деталей двигателя, перегрев которых вызывает нарушение нормальной работы двигателя или его разрушение.
Эффективность функционирования 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 эти показатели, тем интенсивнее охлаждается двигатель. С увеличением теплоемкости возрастает 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 увеличением теплопроводности уменьшить скорость ее циркуляции и получить более равномерную ее температуру и сократить затраты мощности на привод насосов системы охлаждения.
В жидкостных системах охлаждения современных транспортных двигателей внутреннего сгорания применяют два основных типа охлаждающих жидкостей: воду и низкозамерзающие жидкости (антифризы).
Вода как охлаждающая жидкость по многим свойствам превосходит другие известные жидкости. Вода из известных нам теплоносителей обладает самой высокой теплоемкостью (4200 Дж/(кг*К)) и является идеальной тепловоспринимающей жидкостью.. Из десяти теплоносителей, среди которых были натрий, сплав 75% калия и 25% натрия, ртуть, вода, антифризы А-40 и А-65, фреон-12, дизельное топливо, масло М-10Г2 и метиловый спирт, по теплогидравлической эффективности вода уступает только натрию и сплаву калия и натрия, применение которых для охлаждения сопряжено со значительными трудностями, и превосходят все остальные теплоносители. Кроме того, применение таких теплоносителей, как ртуть и фреон-12, недопустимо экологически.
Вода обладает очень большой уделенной теплотой парообразования, что иногда используется в испарительной (пароводяной) системе охлаждения. Исключительная доступность воды, ее практически повсеместные запасы (реки, озера и др.) делают воду очень удобной и дешевой для применения.
Однако вода как охлаждающая жидкость обладает и существенными недостатками, затрудняющими ее применение.
При 0 ºС вода кристаллизуется со значительным увеличением объема (примерно на 10%), в результате чего в системе возникают давления до 200-300 Мпа, способные привести к серьезным повреждениям («размораживанию») системы.
Вода имеет сравнительно низкую температуру кипения (100 ºС при p=0,101 Мпа), что приводит иногда к ее закипанию в радиаторе, поэтому рабочая температура воды в открытой системе охлаждения не должна превышать 90 ºС. При более высоких температурах вода интенсивно испаряется. В разряженной атмосфере ее температура кипения понижается. Поэтому в горных районах с возрастанием высоты понижается предельная температура воды в радиаторе.
Вода хорошо растворяет многие вещества: соли, кислоты, щелочи и газы, такие как кислород, азот углекислоту и др. Поэтому в природе вода, никогда не встречается в абсолютно чистом виде. Большая часть растворенных в ней веществ представляет собой углекислые, хлористые и серно-кислые соли натрия, кальция и магния (до 94%), соли азотной, фосфорной, кремнивой кислот и другие.
Из различных солей, находящихся в растворенном состоянии в воде, особое значение имеют соли кальция и магния. Они придают ей свойства, которые принято называть жесткостью. За единицу жесткости принимают миллиграмм-эквивалент солей на 1л воды (1 мг-экв отвечает содержанию 20,04 мг/л Са++ или 12,16 мг/л Mg++).
Вода, предназначенная для приготовления охлаждающей жидкости, должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к технической воде. Для сравнения в табл. 2.1. приведены свойства питьевой и дистиллированной воды.
Прочерк означает, что данный показатель не регламентируется.
Если в качестве эталона принять физико-химический состав воды Онежского озера, наиболее близкий к требованиям инструкций по эксплуатации , то окажется, что вода Азовско-Донского и Волжско-Камского водно-транспортных бассейнов обладает наихудшим составом, что требует принять специальных мер по ее приготовлению, а также совершенствованию технического обслуживания систем охлаждения дизелей в целом ряде основных регионов России.
Высокая температура замерзания воды и большое объемное расширение ее при замерзании сильно усложняют эксплуатацию двигателей с водяным охлаждением в зимнее время. Поэтому при эксплуатации в условиях низких температур в качестве теплоносителя системы охлаждения вместо воды используется специальные низкозамерзающие жидкости, получившие общее название «антифризы».
Растворение различных неорганических и органических солей в воде позволяет значительно понизить ее температуру замерзания.
Таблица 2.1
Характеристики дистиллированной питьевой
| Показатель | Вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72) | Вода питьевая (ГОСТ 2874-82) | Вода техническая (котловая) (ГОСТ 200995-75) |
| Водородный показатель, рН | 5,4-6,6 | 6-9 | 5-6 |
| Жесткость общая, мг-экв/л, не более | 0 | 7 | 1,5-3,0 |
| Остаток после выпаривания, мг/л, не более | 1 | 1000 | 15 |
| Остаток после прокаливания, мг/л, не более | 1 | — | 1 |
| Содержание химических веществ мг/л, не более: | |||
| нитраты | 0,2 | 45 | — |
| сульфаты | 0,5 | 500 | — |
| хлориды | 0,02 | 350 | < 30 |
| алюминий | 0,05 | 0,5 | — |
| железо | 0,05 | 0,3 | — |
| медь | 0,02 | 1,0 | — |
| мышьяк | — | 0,05 | — |
| свинец | 0,05 | 0,03 | — |
| стронций | — | 7,0 | — |
| цинк | 0,2 | 5,0 | — |
Наиболее низкую температуру замерзания дают водные растворы хлористого кальция, хлористого магния и лактата натрия (до – 45 ºС). Солевые растворы обладают высокой электропроводностью и вызывают значительную коррозию металлов системы охлаждения. До настоящего времени не найдено ни одного ингибитора, устраняющего коррозию, вызываемую солевыми антифризами. В качестве антифризов применялись водо-глицириновые смеси, которые обладают высокой температурой кипения. Вследствие высокой стоимости глицерина применение таких смесей экономически нецелесообразно. Кроме того, водо-глицириновые смеси имеют повышенную вязкость, что затрудняет циркуляцию, особенно при запуске холодного двигателя. В качестве антифризов использовались также водные растворы метилового, этилового и изопропилового спиртов. Недостатком их является сильная испаряемость, что вызывает большие потери спирта, и повышение температуры замерзания водо-спиртовой смеси в процессе эксплуатации.
Имеются замедлители испарения, состоящие из смеси минеральных масел с терпентиловыми спиртами. Водно-спиртовые охлаждающие жидкости из-за высокой стоимости и склонности к испарению не получили распространения. Самой распространенной низкозамерзающей жидкостью является смесь воды с двухатомным спиртом – этиленгликолем (СН2-СН2ОН или С2Н4(ОН)2). Смешивается в любых отношениях с водой, спиртами и многими другими растворителями. Не смешивается с бензолом, эфиром, хлороформом. Очень гигроскопичен. Замерзает не четко при температурах от – 12,5 до – 25 ºС, образуя звездчатые или перистые кристаллы.
Теплоемкость чистого этиленгликоля (ЭГ) при разных температурах с достаточной точностью можно вычислить по формуле Нейма и Курлянкина:
Ср=0,5388+0,00112 t, кДж/(кг*К),
где Ср– теплоемкость чистого ЭГ; t – температура, ºС.
Технический этиленгликоль применяют в качестве высококипящей жидкости для охлаждения двигателей, работающих в напряженном тепловом режиме.
При использовании этиленгликолевого охлаждения рабочая температура жидкости в системе может быть повышена до 120-130 0С. Этим создается значительно большой перепад температур охлаждающей жидкостиужающего воздуха, чем при применении воды, что способствует более интенсивному охлаждению двигателя.
К недостаткам этиленгликоля как высококипящей охлаждающей жидкости относятся:
- низкая температура вспышки и в связи с этим пожароопасность;
- повышенная гигроскопичность, вследствие чего в процессе эксплуатации постепенно увеличивается содержание воды в ЭГ и понижается его температура кипения;
- высокая подвижность (проницаемость) ЭГ, что повышает требования к соединениям и уплотнениям системы охлаждения двигателя.
Отрицательным свойствам этиленгликоля как составной части антифриза является его коррозийное действие на материалы, для предотвращения которого требуется введение соответствующих присадок.
Теплофизические свойства воды и этиленгликоля приведены в табл. 2.2.
Теплоемкость и теплопроводность ЭГ значительно меньше тех же показателей воды. Коэффициент объемного расширения несколько больший. Это еще раз подтверждает, что в чистом виде ЭГ применять для охлаждения двигателей нецелесообразно.
Смеси с водой обладают свойством эвтектических растворов, т.е. их температура застывания ниже, чем у каждого компонента смеси в отдельности. На рис. 2.1. показана эвтектическая диаграмма различных (по соотношению компонентов) смесей воды и этиленгликоля. На диаграмме отчетливо видно, что самую низкую температуру застывания (-75 ºС) имеет смесь, содержащая 33% воды и 67% этиленгликоля. Этим свойством эвтектических растворов пользуются при приготовлении антифризов. Образующий гидрат также имеет низкую температуру застывания. Этиленгликоль весьма устойчив при высокой температуре, распад наступает при t>520 ºС. Термическая устойчивость этиленгликоля и явилась одной из причин широкого применения его в качестве охлаждающей жидкости.
Таблица 2.2
Теплофизические характеристики воды и этиленгликоля
| Показатель | Вода | ЭГ |
| Формула | Н2О | С2Н4(ОН)2 |
| Молекулярная масса | 18,01 | 62,07 |
| Плотность при 20ºС, кг/м3 | 998,2 | 1113,2 |
| Коэффициент рефракции nd20 | — | 1,4318 |
| Температура замерзания, ºС | 0 | -11,5 |
| Температура кипения при 0,1Мпа, ºС | 100 | 197,7 |
| Удельная теплоемкость, кДж/(кг*ºС) при 20 ºС при º0С | 4,184 2,04 | 2,422 — |
| Упругость насыщенного пара при 105ºС, мм рт.ст. | — | 18 |
| Удельная теплопроводность, кДж/(ч*м*ºС) | 2,179 | 0,955 |
| Вязкость при 20ºС, мм2/с | 1,0 | 19-20 |
| Удельная теплота испарения, Дж/кг | 2258 | 800 |
| Удельная теплота плавления, Дж/кг | 532,7 | 182,3 |
| Коэффициент объемного расширения (в пределах 0-100ºС) | 0,00046 | 0,00062 |
| Температура вспышки, ºС в открытом тигле в закрытом тигле | — | 116 122 |
| Температура воспламенения, ºС | — | 140 |
| Температура самовоспламенения на воздухе, ºС | — | 416 |
Смешивание ЭГ с водой сопровождается выделением теплоты. Теплота образования гидрата этиленгликоля С2Н4(ОН)2*2Н2О составляет 2,5 Дж/моль. Максимальный тепловой эффект достигается при смешивании 37% (масс.) ЭГ и 63% воды. Чистый этиленгликоль и его водные растворы имеют строго определенный коэффициент рефракции, который используется как показатель, характеризующий состав. Зависимость между концентрацией ЭГ в водных растворах и коэффициентом рефракции линейная.
В нашей стране выпускаются два типа автомобильных ОЖ: Тосол-А40М и Тосол-А-65М (используется исключительно в районах с очень низкой температурой в зимний период). Первый имеет температуру кристаллизации не выше -400С, второй – не выше -650С. Состав ОЖ Тосол-А40М: этиленгликоль – 53%, вода – 44%, присадки 3%. Состав ОЖ Тосол-А-65М: этиленгликоль – 63%, вода – 33%, присадки 4%.
Показатель концентрации ионов водорода рН антифриза должен быть не выше 7,5-8,5. Жидкости, имеющие повышенную щелочную реакцию, вызывают коррозию алюминиевых и латунных двигателей системы охлаждения. Кислая реакция охлаждающих жидкостей также недопустима. Такие жидкости вызывают коррозию всех металлов системы охлаждения.
Склонность жидкости к вспениванию может послужить препятствием к ее применению в качестве теплоносителя, так как при вспенивании возможно нарушение нормальной работы системы охлаждения и утечки жидкости из системы, поэтому в антифризе содержится пеногаситель.
Навигация по справочнику TehTab.ru: главная страница / / Техническая информация / / Свойства рабочих сред / / Антифризы. / / Пропиленгликоль — Вода. Плотность, температура замерзания, теплоемкость Cp, теплопроводность, водного раствора пропиленгликоля = 1,2 пропандиол =1,2-Propylenglycol- антифриза и теплоносителя для систем отпления и центрального кондиционирования.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Этиленовый газ — удельная теплоемкость
Удельная теплоемкость (C) — это количество тепла, необходимое для изменения температуры единицы массы вещества на один градус.
- Изобарическая теплоемкость (C p ) используется для веществ в системе постоянного давления (ΔP = 0).
- I сохорная удельная теплоемкость (C v ) используется для веществ в замкнутой системе постоянного объема , (= изометрической или изометрической ).
Удельная теплоемкость — C P и C V — будет изменяться в зависимости от температуры. При расчете массового и объемного расхода вещества в обогреваемых или охлаждаемых системах с высокой точностью — удельную теплоемкость (= теплоемкость) следует скорректировать в соответствии со значениями на рисунках и в таблице ниже.
Изобарический, C P , и изохорный, C V , удельная теплоемкость этилена при равновесном давлении газ-жидкость и переменной температуре, ° C и ° F:
Изобарический, C P , и изохорный, C V , удельная теплоемкость этилена при атмосферном давлении и изменяющейся температуре, ° C и ° F:
Удельная теплоемкость этиленового газа — C 2 H 4 — при температурах диапазон 175 — 900 K :
| Этиленовый газ — C 2 H 4 | ||
|---|---|---|
| Температура — T — (K) | Удельная теплоемкость — c p — (кДж / (кг · К)) | |
| 175 | 1.295 | |
| 200 | 1.305 | |
| 225 | 1.337 | |
| 250 | 1.380 | |
| 275 | 1.453 | |
| 300 | ||
| 300 | 900||
| 350 | 1,709 | |
| 375 | 1,799 | |
| 400 | 1,891 | |
| 450 | 2.063 | |
| 500 | 2,227 | |
| 550 | 2,378 | |
| 600 | 2,519 | |
| 650 | 2,649 | |
| 700 | ||
| 2,7 | 900 | |
| 800 | 2,989 | |
| 850 | 3,088 | |
| 900 | 3,180 | |
См. Также другие свойства Этилена при изменяющейся температуре и динамическом давлении: кинематическая вязкость, теплопроводность и теплофизические свойства при стандартных условиях,
, а также Удельная теплоемкость воздуха — при постоянном давлении и переменной температуре, воздух — при постоянной температуре и переменном давлении, аммиак, бутан, двуокись углерода, углерод монооксид, этан, этанол, водород, метан , Метанол, азот, кислород, пропан и вода.
антифриз
Antifreeze используется в двигателях внутреннего сгорания и во многих других приложениях для передачи тепла, таких как охлаждение электроники и чиллеры для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Соединения добавляются в воду, чтобы снизить температуру замерзания смеси до уровня ниже самой низкой температуры, которой может подвергаться система, и для предотвращения коррозии в системах охлаждения, которые часто содержат ряд электрохимически несовместимых металлов (алюминий, чугун, медный, свинцовый припой и др.). Термин «коллигаторный агент» является предпочтительным, так как в теплом климате преимущество этих соединений заключается в повышении температуры кипения охлаждающей жидкости, которую в таком случае следует более правильно называть «анти-кипящим» и «противокипящим». замораживание снижает и увеличивает оба свойства, соответственно, «коллигатор» более точно описывает жидкость. Термин «охлаждающая жидкость двигателя» широко используется в промышленности.
Рекомендуемые дополнительные знания
Агенты
Метанол
До 1930-х годов наиболее широко используемым антифризом был метанол.Несмотря на то, что он эффективен для предотвращения замерзания охлаждающей жидкости, ее низкая температура кипения и низкая удельная теплоемкость привели к значительно меньшему охлаждению, чем одна вода. Кроме того, концентрация метанола со временем будет снижаться из-за его большей склонности к испарению, чем у воды, с которой он был смешан.
Этиленгликоль
Растворы этиленгликоля стали доступны в 1927 году и продавались как «постоянные антифризы», поскольку более высокие температуры кипения давали преимущества как для летнего использования, так и для холодной погоды.Они все еще используются сегодня. Антифризы на основе этиленгликоля ядовиты, и их следует хранить вдали от людей или животных (детей и особенно собак), которых может соблазнить его сладкий вкус. Они образуют кристаллы оксалата кальция в почках и могут вызвать острую почечную недостаточность и смерть. Все разливы должны быть очищены, в противном случае места, в которых они могут появиться, должны быть недоступны.
При проглатывании антифриза можно вводить этанол (алкогольные напитки) до начала надлежащего лечения, чтобы замедлить превращение метанола в формальдегид и муравьиную кислоту, которые являются веществами, ответственными за токсичность метанола.На практике врачи могут вводить этанол внутривенно, чтобы противостоять отравлению этиленгликолем и метанолом, но теперь, когда доступен другой антидот (фомепизол), его популярность для этого применения сильно падает. [1]
Чтобы предотвратить проглатывание, в охлаждающую жидкость двигателя обычно добавляют горький агент (бензоат денатония), чтобы сделать ее неприятной на вкус. В Соединенных Штатах в Конгрессе есть закон (H.R.2567 / S.1110), который делает использование горького вещества обязательным.
Пропиленгликоль
С другой стороны, пропиленгликоль значительно менее токсичен и может быть обозначен как «нетоксичный антифриз». Он используется в качестве антифриза там, где этиленгликоль не подходит, например, в системах пищевой промышленности или в трубах в домах, а также во многих других местах. Он также используется в продуктах питания, лекарствах и косметике, часто в качестве связующего. Пропиленгликоль «общепризнан как безопасный» Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) для использования в пищевых продуктах.Однако антифриз на основе пропиленгликоля нельзя считать безопасным для употребления. В случае случайного проглатывания следует обратиться в службу экстренной медицинской помощи.
Прочие разработки
В 1980-х изобретатель Джек Эванс обнаружил преимущества использования безводной охлаждающей жидкости. Его окончательный состав представляет собой смесь этиленгликоля и пропиленгликоля. Эта охлаждающая жидкость имеет высокую температуру кипения 188 ° C (370 ° F) и не вызывает коррозии, решая многие проблемы с водой, включая замерзание.
Большинство коммерческих антифризов включают соединения, ингибирующие коррозию, и цветной краситель (обычно зеленый, красный или синий флуоресцентный) для облегчения идентификации. Обычно используется разбавление водой 1: 1, в результате чего температура замерзания составляет приблизительно -40 ° C. В более теплых регионах используются более слабые разведения.
Гликолевые антифризы обычно следует заменять свежей смесью каждые два года. {{{Author}}}, {{{title}}} , [[{{{publisher}}}]], [[{{ {Дата}}}]].
Технология органических кислот
В некоторых автомобилях используется антифриз на основе органических кислот (OAT) (например, [Dexcool http://www.acdelco.com.au/Assets/Dexcool%20-%20Specs.pdf]), который имеет увеличенный срок службы пять лет или 150 000 миль [2] .
По словам производителя Dexcool, «смешивание« зеленой »охлаждающей жидкости с DEX-COOL сокращает интервал замены партии до 2 лет или 30 000 миль, но в противном случае не вызовет повреждения двигателя». [3]
Dexcool конкретно вызвал споры. [4] Это случайно связано с отказами прокладок впускного коллектора в двигателях GM объемом 3,1 и 3,4 л, а также с другими отказами в двигателях 4,3 л. Коллективный иск находится на рассмотрении в штате Миссури для рассмотрения некоторых из этих требований.
Обычно антифриз ОАТ содержит краситель красного или розового цвета, чтобы отличить его от обычных неорганических охлаждающих жидкостей (синего или зеленого цвета). Некоторые из охлаждающих жидкостей на основе более новых технологий утверждают, что они совместимы с всеми типами ОАТ и охлаждающими жидкостями на неорганической основе; они обычно имеют зеленый или желтый цвет. http://www.imcool.com/articles/antifreeze-coolant/Forward-dexcool2007.php
Дополнительная литература
- ATSDR — Примеры из практики экологической медицины: токсичность этиленгликоля и пропиленгликоля Министерство здравоохранения и социальных служб США (общественное достояние)
- Отравление антифризом
- Slate.com: Почему антифриз такой вкусный?
- Владельцы GM все еще кипятятся Dex-Cool
- Информация и процедура замены охлаждающей жидкости двигателя
Что такое антифриз? — кривошипно-рычажный
Антифриз — это присадка, которая может изменять точки замерзания и кипения охлаждающей жидкости в двигателях внутреннего сгорания, использующих водяное охлаждение. Как следует из названия, основная цель этих присадок — предотвратить замерзание охлаждающей жидкости, что может вызвать серьезное повреждение двигателя. Однако современные антифризы также позволяют системам охлаждения работать более эффективно за счет повышения температуры кипения раствора охлаждающей жидкости. В прошлом в качестве антифриза использовались различные вещества, но в большинстве современных автомобильных применений используется этиленгликоль.
Этиленгликоль — самый распространенный вид автомобильных антифризов. Естественно бесцветный, он обычно окрашен в ярко-зеленый цвет.
История антифриза
История антифризов уходит корнями в ранние дни автомобилестроения. Первым автомобильным антифризом был метиловый спирт или метанол, температура замерзания которого ниже, чем у воды. Это сделало его хорошим антифризом, но другие характеристики метанола сделали его плохим автомобильным антифризом.
В частности, спирт имеет свойство разъедать металлы, с которыми он контактирует внутри систем охлаждения. Он также испарялся при нормальном использовании из-за того, что ранние радиаторы не были герметичными, поскольку ранние системы водяного охлаждения не находились под давлением.
После метилового спирта, этиленгликоль был следующим популярным антифризом. Это химическое вещество было впервые синтезировано в середине 19 века, но оно не использовалось в качестве антифриза до второго десятилетия 20 века.В то время он продавался как «постоянный» антифриз из-за того, что он не испарялся, как спирт.
К концу Второй мировой войны, во время которой он широко использовался для охлаждения военной техники, этиленгликоль был преобладающим типом автомобильного антифриза. Этиленгликоль и системы охлаждения под давлением были настолько эффективны, что двигатели с воздушным охлаждением практически не использовались в автомобильной промышленности.
В новейшей истории был сделан ряд разработок в области антифризов.Пропиленгликоль в настоящее время используется в некоторых приложениях из-за немного меньшей токсичности, а некоторые смеси антифризов также содержат химические вещества, полученные на основе органических кислот (ОАТ).
См. Также: История антифриза
Как работает антифриз?
Антифриз выполняет две основные функции:
- понижение точки замерзания охлаждающей жидкости
- Повышение температуры кипения охлаждающей жидкости
Основная задача антифриза — снизить точку замерзания охлаждающей жидкости, что важно из-за того, что вода расширяется при замерзании.Поскольку системы охлаждения закрыты, замерзшая охлаждающая жидкость будет иметь тенденцию расширяться и вызывать катастрофический отказ двигателя из-за деформации или растрескивания каналов охлаждающей жидкости в блоке цилиндров и головке.
Вода расширяется при замерзании, что может создать большие проблемы для системы охлаждения.
Антифриз не только снижает температуру замерзания воды, но и повышает ее температуру кипения. Поскольку точка кипения составляет , а также повышается на из-за давления в системе охлаждения, это позволяет двигателям работать более горячими без перегрева.
Спирт в качестве антифриза
В автомобилях метанол — это тип спирта, который использовался в качестве антифриза. Спирт в целом и метанол в частности — отличный антифриз, и он до сих пор используется в некоторых растворах для омывателей ветрового стекла и других применениях. Однако он имеет тенденцию вызывать коррозию при контакте с металлом внутри систем охлаждения. Он особенно агрессивен по отношению к алюминию, что является проблемой из-за широкого использования алюминия в производстве головок цилиндров (и, в меньшей степени, блоков).)
В некоторых жидкостях для омывателей ветрового стекла в качестве антифриза используется спирт.
Этиленгликоль
Хотя этиленгликоль впервые получил широкое распространение при производстве взрывчатых веществ и до сих пор широко используется в различных промышленных применениях, он является наиболее распространенным типом автомобильных антифризов. Он имеет температуру замерзания 9 ° F (-12,9 ° C) и точку кипения 387 ° F (197,3 ° C), что делает его отличным антифризом. Он также смешивается с водой, что означает, что его можно смешивать практически в любой пропорции для создания охлаждающей жидкости двигателя.
Одна проблема с этиленгликолем заключается в том, что он не может выдерживать такую большую тепловую нагрузку, как чистая вода. Фактически, чистый этиленгликоль имеет примерно половину удельной теплоемкости, чем прямая вода. По сути, это означает, что вода в два раза эффективнее отводит тепло от двигателя. Однако смешивание воды и этиленгликоля вместе эффективно изменяет точки замерзания и кипения, не теряя слишком много в области теплопередачи.
.Удельная теплоемкость некоторых распространенных веществ
Удельная теплоемкость некоторых обычных продуктов приведена в таблице ниже.
См. Также табличные значения для газов, пищевых продуктов и пищевых продуктов, металлов и полуметаллов, обычных жидкостей и жидкостей и обычных твердых веществ, а также значения молярной удельной теплоемкости для обычных органических и неорганических веществ.
| Вещество | Удельная теплоемкость — c p — (Дж / кг C °) | |||
|---|---|---|---|---|
| Ацетали | 1460 | |||
| Воздух, сухой (морской уровень) | 1005 | |||
| Агат | 800 | |||
| Спирт этиловый | 2440 | |||
| Спирт, метиловое дерево) | 2530 | |||
| Алюминий | 897 | |||
| Алюминиевая бронза | 436 | |||
| Глинозем, AL 2 O 3 | 718 | |||
| Аммиак жидкий | 4700 | |||
| Аммиак, газ | 2060 | |||
| Сурьма | 209 | |||
| Аргон | 520 | |||
| Мышьяк | 348 | |||
| Artifi циальная вата | 1357 | |||
| Асбест | 816 | |||
| Асфальт | 920 | |||
| Барий | 290 | |||
| Бариты | 460 | |||
| Бериллий | ||||
| Бериллий | 130 | |||
| Весы котла | 800 | |||
| Кость | 440 | |||
| Бор | 960 | |||
| Нитрид бора | 720 | |||
| Латунь | 375 | |||
| Кирпич | 840 | |||
| Бронза | 370 | |||
| Коричневая железная руда | 670 | |||
| Кадмий | 234 | |||
| Кальций | 532 | |||
| Силикат кальция, CaSiO | 710 | 900 27|||
| Целлюлоза, хлопок, древесная масса и регенерированная | 1300-1500 | |||
| Ацетат целлюлозы, формованный | 1260-1800 | |||
| Ацетат целлюлозы, лист | 1260-2100 | |||
| Нитрат целлюлозы, целлулоид | 1300-1700 | |||
| Мел | 750 | |||
| Древесный уголь | 840 | |||
| Хром | 452 | |||
| Оксид хрома | 750 | |||
| Глина песчаная | 1381 | 900|||
| Кобальт | 435 | |||
| Кокс | 840 | |||
| Бетон | 880 | |||
| Константан | 410 | |||
| Медь | 385 | |||
| Пробка | ||||
| Алмаз (углерод) | 516 | |||
| Дуралий | 920 | |||
| Наждак | 960 | |||
| Эпоксидные литые смолы | 1000 | |||
| Огненный кирпич | 880 | |||
| Плавиковый шпат CaF 2 | 830 | 871 | ||
| Дихлордифторметан R12, пар | 595 | |||
| Лед (0 o C) | 2093 | |||
| Индийский каучук | 1250 | |||
| Стекло | 670 | |||
| Стекло, пирекс | 753 | |||
| Стекловата | 840 | |||
| Золото | 129 | |||
| Гранит | 790 | |||
| Графит (углерод) | 717 | |||
| Гипс | 1090 | 900 27|||
| Гелий | 5193 | |||
| Водород | 14304 | |||
| Лед, снег (-5 o C) | 2090 | |||
| Слиток железа | 490 | |||
| Йод | 218 | |||
| Иридий | 134 | |||
| Железо | 449 | |||
| Свинец | 129 | |||
| Кожа | 1500 | |||
| Известняк | 909 | |||
| Литий | 3582 | 900|||
| Люцит | 1460 | |||
| Магнезия (оксид марганца), MgO | 874 | |||
| Магний | 1050 | |||
| Магниевый сплав | 1010 | |||
| Марганец | 460 | 460 | 880 | |
| Ртуть | 140 | |||
| Слюда | 880 | |||
| Молибден | 272 | |||
| Неон | 1030 | |||
| Никель | 461 | |||
| Азот | 1040 | 1600 | ||
| Нейлон-66 | 1700 | |||
| Оливковое масло | 1790 | |||
| Осмий | 130 | |||
| Кислород | 918 | |||
| Палладий | 240 | |||
| Бумага | 1336 | |||
| Парафин | 3260 | |||
| Торф | 1900 | |||
| Перлит | 387 | |||
| Фенольные литые смолы | 1250 — 1670 | |||
| Фенолформальдегидные соединения | 2500 — 6000 | |||
| Фосфорбонза | 360 | |||
| Фосфор | 800 | |||
| Пинчбек | 380 | |||
| Каменный уголь | 1020 | |||
| Платиновый | Платиновый | 1333 | ||
| Платиновый 900 140 | ||||
| Поликарбонаты | 1170 — 1250 | |||
| Полиэтилентерефталат | 1250 | |||
| Полиимидные ароматические углеводороды | 1120 | |||
| Полиизопрен натуральный каучук | 1880 | |||
| 1880 | ||||
| Полиизопрен твердый каучук | ||||
| Полиметилметакрилат | 1500 | |||
Полипропилен | 1920 | |||
| Полистирол | 1300-1500 | |||
| Формовочная смесь политетрафторэтилена | 9003 1 1000||||
| Политетрафторэтилен (PTFE) | 1172 | |||
| Жидкий полиуретановый литой | 1800 | |||
| Полиуретановый эластомер | 1800 | |||
| Поливинилхлорид ПВХ | 840-1170 | Фарфор | 1085 | |
| Калий | 1000 | |||
| Хлорид калия | 680 | |||
| Пирокерам | 710 | |||
| Кварц, SiO 2 | 730 | |||
| Кварцевое стекло | 700 | |||
| Красный металл | 381 | |||
| Рений | 140 | |||
| Родий | 240 | |||
| Канифоль | 1300 | |||
| Рубидий | 330 | |||
| 880 032 | ||||
| Песок, кварц | 830 | |||
| Песчаник | 710 | |||
| Скандий | 568 | |||
| Селен | 330 | |||
| Кремний | 705 | |||
| Карбид кремния | 670||||
| Серебро | 235 | |||
| Сланец | 760 | |||
| Натрий | 1260 | |||
| Почва, сухая | 800 | |||
| Почва влажная | 1480 | |||
| Сажа | 840 | |||
| Снег | 2090 | |||
| Стеатит | 830 | |||
| Сталь | 490 | |||
| Сера, кристалл | 700 | |||
| Танталий | 138 | |||
| Теллур | 201 | |||
| Торий | 140 | |||
| Древесина, ольха | 1400 | |||
| Древесина, ясень | 1600 | |||
| Древесина, береза | 1900 | |||
| Древесина, лиственница | 1400 | |||
| Древесина, клен | 1600 | |||
| Древесина, дуб | 2400 | |||
| Древесина, осина | 1300 | |||
| Древесина, ось | 2500 | |||
| Древесина, бук красный | 1300 | |||
| Древесина, красная сосна | 1500 | |||
| Древесина, белая сосна | 1500 | |||
| Древесина, орех | 1400 | |||
| Олово | 228 | |||
| Титан | 523 | |||
| Вольфрам | 132 | |||
| Карбид вольфрама e | 171 | |||
| Уран | 116 | |||
| Ванадий | 500 | |||
| Вода, чистая жидкость (20 o C) | 4182 | |||
| Вода, пар (27 o C) | 1864 | |||
| Мокрая грязь | 2512 | |||
| Дерево | 1300-2400 | |||
| Цинк | 388 |
- 1 калория = 4.186 джоулей = 0,001 БТЕ / фунт м o F
- 1 кал / грамм C o = 4186 Дж / кг o C
- 1 Дж / кг C o = 10 -3 кДж / кг K = 10 -3 Дж / г C o = 10 -6 кДж / г C o = 2,389×10 -4 Btu / (фунт м o F)
Для преобразования единиц используйте онлайн-конвертер единиц удельной теплоемкости.
См. Также табличные значения для газов, пищевых продуктов и продуктов питания, металлов и полуметаллов, обычных жидкостей и жидкостей и обычных твердых веществ, а также значения молярной удельной теплоемкости для обычных органических и неорганических веществ.
.