Свойства антифризов
Антифриз и коррозия. Низкая температура замерзания антифриза достигается за счёт применения этиленгликоля в смеси с водой в
разных пропорциях. Смесь этиленгликоля с водой очень корозионноактивная, более активнее, чем просто вода, то есть если залить в радиатор чистую водно?этиленгликолевую смесь, то в системе охлаждения двигателя металлы начнут активно ржаветь (более активно, чем с водой). А если учесть, что современные двигатели изготовлены из легкосплавных металлов, которые кородируют активнее простых металлов, то вопросу защиты от коррозии в антифризах уделяется не меньше внимания, чем температуре замерзания.
Антифриз и температура замерзания. Температура замерзания значительно ниже температуры замерзания воды, что позволяет обеспечить бесперебойную работу двигателя при низких температурах окружающего воздуха. Предотвращает повреждение деталей системы охлаждения (разрыв), вызванный расширением воды при её замерзании.
Антифриз при замерзании образует кашеобразную массу, образование которой не повреждает детали двигателя, но и не позволяет двигателю нормально работать.
Антифриз и температура кипения. Обладает также и повышенной температурой кипения, что является дополнительным преимуществом при эксплуатации автомобиля при высоких температурах окружающего воздуха.
Цвет антифриза. В антифриз добавляют красители, придающие ему тот или иной цвет. Цвет ОЖ (в общем случае) ничего не означает. Производители же могут окрашивать антифризы в самые разные цвета — это делается для того, чтобы возможно было различить антифризы на разных основах, с разными добавками, с разными температурами. Цвет также может регламентироваться требованиями производителя автотехники. Но единого стандарта по цвету жидкости нет!!! Это означает, что, к примеру, у одного производителя карбоксилатный антифриз будет красного цвета, у другого тот же карбоксилатный антифриз будет желто-оранжевый, у одного автопроизводителя требование к этому виду ОЖ будет наличие зеленого красителя, а у другого автопроизводителя все тотже антифриз должен быть окрашен в синий цвет! Цвет не имеет отношения к его эксплуатационным свойствам и может являться предметом договорённости между производителем антифризов и их продавцом.
Часто один и тот же антифриз окрашивают в разные цвета для разных потребителей. Изменение цвета тосола или антифриза на соломенно-жёлтый либо его лёгкое обесцвечивание говорит о выработке красителя по сроку службы или в результате каких-то факторов, например, перегрева двигателя. Эксплуатация автомобиля допустима, но, по-возможности, рекомендуется заменить охлаждающую жидкость.
Антифриз и кавитация. При «взрывах» горючей смеси в цилиндрах двигателя его блок цилиндров и головка блока цилиндров передают антифризу (охлаждающей жидкости) высокочастотные вибрации, и он «вскипает» ? у стенок постоянно образуются и схлопываются микропузырьки. Этот процесс называется кавитацией. «Бурлящий» антифриз разрушают защитный слой присадок, и кавитация на пару с коррозией начинают «грызть» металл. Тонкая плёнка карбоксилатных и лобридных антифризов в гораздо меньшей степени боится кавитации, нежели толстый слой отложений от присадок традиционных охлаждающих жидкостей и гибридных антифризов.
Антифриз и вспениваемость. Антифриз должен обладать малой вспениваемостью. При большой снижается коэффициент теплоотдачи, возникает вероятность образования воздушных и паровых пробок и, как следствие, возможен перегрев двигателя.
Антифриз и воздействие на резину. Антифриз должен обладать инертностью по отношению к резиновым и полимерным деталям системы охлаждения (быть не агрессивными к резиновым шлангам, уплотнителям и пластмассовым деталям системы охлаждения). Охлаждающие жидкости должны предохранять эти детали от высыхания, растрескивания, резина при взаимодействии с антифризом должна немного набухать (в пределах, допустимых в нормативной документации) и ни в коем случае не усыхать.
Необходимо отметить, что применение карбоксилатных и лобридных антифризов в автомобилях выпуска до 1996 г. может привести к протечке системы охлаждения двигателя. Причина в том, что марки резины патрубков и прокладки, применяемые в автомобилях до этого года, не проверялись на стойкость к карбоновым компонентам антифризов.
Поэтому некоторые эластомеры могут быть не совместимы с антифризами типа VW G12, G12+ и G12++.
Свойства антифриза
12.11.2014 / 25.04.2018 • 4717 / 203 Температура замерзания антифриза, его антикоррозионные свойства и способность оставлять накипь — злободневные вопросы. Температура замерзания может измениться в том случае, если ранее из-за утечек охлаждающей жидкости приходилось доливать дистиллированную воду. При этом, безусловно, нарушается и пропорция антикоррозионных присадок в общем объеме системы охлаждения, что чревато повреждением дорогостоящей головки блока двигателя и других деталей. Кстати, все это может произойти не только из-за долива воды в антифриз, но и по причине несвоевременной его замены. Дело в том, что высокие температуры и контакт с воздухом в расширительном бачке способствуют химическим реакциям в составе антифриза, а это также ведет к снижению эффективности присадок. Поэтому если обычный наш тосол прослужил больше двух лет, его следует заменить.
Температуру замерзания антифриза можно проверить специальными приборами и ареометром. При изготовлении антифриза из концентрата нужно использовать только дистиллированную воду. Температуру замерзания антифриза можно проверить специальными приборами и ареометром. При изготовлении антифриза из концентрата нужно использовать только дистиллированную воду.
Температуру замерзания антифриза можно проверить специальными приборами и ареометром. При изготовлении антифриза из концентрата нужно использовать только дистиллированную воду.
Акценты выбора
Единой международной классификации антифризов не существует. В некоторых странах приняты стандарты качества охлаждающих жидкостей, которые согласованы с автопроизводителями. Последние проводят полный цикл испытаний на своих машинах и по своей методике. После проведения таких тестов автопроизводитель выдает (или не выдает) допуск/одобрение на применение данной жидкости в своих авто, вносит ее в списки, сервисные книжки, определяет перечень двигателей, где эта жидкость может использоваться.
Между классами ВS 6580 и VW G11 можно поставить знак равенства. Эти антифризы не содержат нитритов, фосфатов, боратов и аминов, т. е. отличаются меньшими отложениями накипи в системе охлаждения, увеличенным сроком службы уплотнений водопомпы (меньше нерастворимых осадков), лучшей защитой от кавитационной коррозии. Они предназначены для авто до 1996 года выпуска, для радиаторов всех типов, включая алюминиевые. Срок замены при соотношении 1:1 — не реже, чем 1 раз в 2 года.
Антифризы, рекомендованные автопроизводителями, обычно служат больше двух лет.
В отличие от антифризов ВS 6580 и VW G11 жидкости VW (Audi, SEAT, Skoda) — TL 774D (G12) не содержат силикатов (солей кремния, которые вызывают коррозию цветных металлов), что усиливает антикорсвойства этих составов и позволяет менять их 1 раз в 4-5 лет (при разбавлении 1:1). Антифризы с такой классификацией рассчитаны на машины 1996-2001 гг. выпуска. Окрашиваются они обычно в красный цвет (или его оттенки — от розового до фиолетового). Их не рекомендуется смешивать с антифризами класса G11.
Охлаждающая жидкость с допуском VW (Audi, SEAT, Skoda) — TL 774F (G12+) — для автомобилей с 2001 года выпуска. Она не содержит нитритов, фосфатов, боратов, аминов и силикатов. Этот антифриз розового (красного) цвета и смешивается с любыми антифризами BS, G11, G12. С 2006 года концерн Volkswagen изменил свою спецификацию, исключив позицию TL 774-D (G12).
Остался антифриз TL 774-F(G12+) и добавились TL 774-G (G12++) и TL 774-H (G12+++).
При выборе антифриза важно не только подобрать рекомендуемый автопроизводителем тип жидкости, но и быть уверенным в ее качестве. Дело в том, что «в эру бодяжничества» могут предложить антифриз с наклейкой, где перечислено огромное количество разных допусков. К такой продукции следует относиться очень осторожно, так как зачастую она является подделкой, которая может не соответствовать ни одному допуску автопроизводителя.
Допуски автопроизводителей, пропорции смешивания можно найти на этикетках емкостей. Концентрат замерзает при -13°С.
Смешиваемость: к смешиванию антифризов разных классов и т.д. следует подходить осторожно. Это нежелательно делать без полного знания химсостава присадок, входящих в антифриз. Различные производители антифризов могут использовать присадки и основу одинакового функционального назначения, но различной природы. Доливать в систему охлаждения наиболее безопасно дистиллированную воду или тот же антифриз, который заливали во время его замены.
Поэтому покупать желательно с запасом — на долив.
Белки-антифризы (Afp): свойства, источники и применение. Обзор
Обзор
. 2021 31 октября; 189: 292-305.
doi: 10.1016/j.ijbiomac.2021.08.105. Epub 2021 20 августа.
Абирами Баскаран 1 , Манигундан Каари 1 , Гопикришнан Венугопал 1 , Радхакришнан Маниккам 2 , Джеррин Джозеф 1 , Парли В Бхаскар 3
Принадлежности
- 1 Центр открытия и разработки лекарств, Институт науки и технологии Сатьябама, Ченнаи 600 119, Тамил Наду, Индия.
- 2 Центр открытия и разработки лекарств, Институт науки и технологий имени Сатьябамы, Ченнаи 600 119, Тамил Наду, Индия. Электронный адрес: [email protected].
- 3 Национальный центр полярных и океанических исследований Министерства наук о Земле, Васко-да-Гама 403804, Гоа, Индия.
- PMID: 34419548
- DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.08.105
Обзор
Abirami Baskaran et al. Int J Биол Макромоль. .
. 2021 31 октября; 189: 292-305.
doi: 10.1016/j.ijbiomac.2021.08.105. Epub 2021 20 августа.
Авторы
Абирами Баскаран 1 , Манигундан Каари 1 , Гопикришнан Венугопал 1 , Радхакришнан Маниккам 2 , Джеррин Джозеф 1 , Парли В Бхаскар 3
Принадлежности
- 1 Центр открытия и разработки лекарств, Институт науки и технологий имени Сатьябамы, Ченнаи 600 119, Тамил Наду, Индия.
- 2 Центр открытия и разработки лекарств, Институт науки и технологии Сатьябама, Ченнаи 600 119, Тамил Наду, Индия. Электронный адрес: [email protected].
- 3 Национальный центр полярных и океанических исследований Министерства наук о Земле, Васко-да-Гама 403804, Гоа, Индия.
Электронный адрес: - PMID: 34419548
- DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.08.105
Абстрактный
Экстремально холодные морские и пресноводные температуры (ниже 4 °C) вызывают массивное разрушение клеточных мембран организмов, что приводит к образованию кристаллов льда, вызывая повреждение органелл или гибель клеток. Одним из адаптивных механизмов, которые организмы развили для процветания в холодных условиях, является производство белков-антифризов с функциональной способностью противостоять холодным температурам.
Белки-антифризы широко идентифицированы у различных устойчивых к холоду видов, и они способствуют выживанию адаптированных к холоду организмов, снижая точку замерзания жидкостей их организма. Обнаруженные антифризные белки различных структурно различных типов обладают способностью модифицировать рост кристаллов льда за счет теплового гистерезиса и ингибирования рекристаллизации льда. Уникальные свойства белков-антифризов сделали их перспективным ресурсом в промышленности, биомедицине, хранении пищевых продуктов и криобиологии. В этом обзоре сопоставляются результаты различных исследований, проведенных в прошлом, и недавние разработки, наблюдаемые в свойствах, функциональных механизмах, классификации, различных источниках и постоянно расширяющемся применении белков-антифризов. В этом обзоре также обобщаются возможности продвижения вперед по выявлению новых направлений исследований антифризных белков.
Ключевые слова: Белки-антифризы; Приложения; Ингибирование рекристаллизации льда; Термический гистерезис.
Copyright © 2021 Elsevier B.V. Все права защищены.
Похожие статьи
Белки-антифризы: новые области применения и переход к их клиническому применению в криобанкинге.
Экпо М.Д., Се Дж., Ху Ю, Лю Х, Лю Ф, Сян Дж., Чжао Р., Ван Б., Тан С. Экпо М.Д. и соавт. Int J Mol Sci. 2022 27 февраля; 23 (5): 2639. дои: 10.3390/ijms23052639. Int J Mol Sci. 2022. PMID: 35269780 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.
Животные связывающие лед (антифризы) белки и гликолипиды: обзор с акцентом на физиологические функции.
Думан Ю.Г. Думан Дж. J Эксперт Биол. 2015 июнь; 218 (часть 12): 1846-55. дои: 10.1242/jeb.116905. J Эксперт Биол. 2015. PMID: 26085662 Обзор.
Применение белков-антифризов: практическое использование качественных продуктов из японской рыбы.
Махатабуддин С., Цуда С. Махатабуддин С. и др. Adv Exp Med Biol. 2018;1081:321-337. дои: 10.1007/978-981-13-1244-1_17. Adv Exp Med Biol. 2018. PMID: 30288717 Обзор.
Блокирование быстрого роста кристаллов льда за счет небазальной адсорбции белков-антифризов.
Оливе Л.Л., Мейстер К., ДеВрис А.Л., Думан Дж.Г., Го С., Баккер Х.Дж., Воетс И.К. Оливе Л.Л. и соавт. Proc Natl Acad Sci U S A. 5 апреля 2016 г .; 113 (14): 3740-5. doi: 10.1073/pnas.1524109113. Epub 2016 2 марта. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016. PMID: 26936953 Бесплатная статья ЧВК.
Белки, связывающие лед: разнообразные биологические роли и применение в различных отраслях промышленности.
Бялковская А., Маевская Е.
, Ольчак А., Тварда-Клапа А.
Бялковская А. и соавт.
Биомолекулы. 2020 11 февраля; 10 (2): 274. doi: 10.3390/biom10020274.
Биомолекулы. 2020.
PMID: 32053888
Бесплатная статья ЧВК.
Обзор.
, Ольчак А., Тварда-Клапа А.
Бялковская А. и соавт.
Биомолекулы. 2020 11 февраля; 10 (2): 274. doi: 10.3390/biom10020274.
Биомолекулы. 2020.
PMID: 32053888
Бесплатная статья ЧВК.
Обзор.Посмотреть все похожие статьи
Цитируется
Влияние белков-антифризов на цикл замораживания-оттаивания пищевых продуктов: основы, механизмы действия, текущие проблемы и рекомендации для будущей работы.
Тирадо-Кулиева В.А., Миранда-Самора В.Р., Эрнандес-Мартинес Э., Пантоха-Тирадо Л.Р., Базан-Танталеан Д.Л., Камачо-Орбегозо Э.В. Тирадо-Кулиева В.А., и соавт. Гелион. 2022 7 октября; 8 (10): e10973. doi: 10.1016/j.heliyon.2022.e10973. Электронная коллекция 2022 окт. Гелион. 2022. PMID: 36262292 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.
Белки-антифризы: новые области применения и переход к их клиническому применению в криобанкинге.
Экпо М.Д., Се Дж., Ху Ю, Лю Х, Лю Ф, Сян Дж., Чжао Р., Ван Б., Тан С. Экпо М.Д. и соавт. Int J Mol Sci. 2022 27 февраля; 23 (5): 2639. дои: 10.3390/ijms23052639. Int J Mol Sci. 2022. PMID: 35269780 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.
Типы публикаций
термины MeSH
вещества
Распространенные типы охлаждающих жидкостей и их использование в системах жидкостного охлаждения
Введение
Использование жидкостей для теплопередачи является важным методом охлаждения во многих отраслях промышленности. При выборе наилучшего теплоносителя для системы охлаждения необходимо учитывать факторы производительности, совместимости и технического обслуживания. Вода обладает отличными свойствами теплопередачи, что делает ее своего рода стандартом по сравнению с другими охлаждающими жидкостями.
Среди теплоносителей вода обладает превосходными свойствами во многих отношениях, с высокой удельной теплоемкостью около 4200 Дж/кгK, низкой вязкостью и отсутствием температуры вспышки. С другой стороны, он имеет относительно узкий диапазон работы, так как температура жидкости делает простую воду восприимчивой к замерзанию или кипению.
Чистота воды
Качество уличной (водопроводной) воды зависит от ее хранения, доставки и конечного источника (подземные или поверхностные воды). Он может содержать коррозионно-активные примеси, такие как хлориды, соли щелочных карбонатов или взвешенные твердые частицы. Для систем охлаждения с рециркуляционным потоком воды систему можно заправлять уже отфильтрованной или очищенной водой. В то время как некоторых примесей следует избегать из-за потенциального коррозионного воздействия, совершенно чистая вода требует ионов и считается агрессивным растворителем. Грязная вода также является электролитическим мостиком, вызывающим гальваническую коррозию, если в системе присутствуют разнородные металлы.
Вода в качестве хладагента в рециркуляционной системе также подвержена биологическому загрязнению. Водоросли, бактерии или грибки могут образовываться в зависимости от воздействия на систему света и тепла и наличия питательных веществ во влажных компонентах. Образовавшаяся слизь или биопленка могут препятствовать теплопередаче между жидкостью и смачиваемыми поверхностями. Следует учитывать достаточную концентрацию присадки. Например, гликоль в качестве добавки обычно используется для контроля биологического роста, но при концентрациях менее 20% эффективность ограничена; фактически, ниже 1% пропиленгликоль и этиленгликоль действуют как бактериальное питательное вещество.
Существует несколько сложных и взаимосвязанных факторов при выборе различных типов воды и воды/смесей, а также некоторые конструктивные требования, обуславливающие потребность в других теплоносителях. Рассмотрим сравнение пропиленгликоля (PG) с этиленгликолем (EG). Пропиленгликоль гораздо менее токсичен, чем этиленгликоль, поэтому с ним легче обращаться и утилизировать, чем с этиленгликолем.
Он также имеет более высокую удельную теплоемкость, чем этиленгликоль. Однако его теплопроводность ниже, а вязкость выше, чем у этиленгликоля, что приводит к лучшим общим характеристикам ЭГ по сравнению с ПГ. В большинстве случаев используется смесь гликоля и воды с более низкой концентрацией гликоля из-за превосходных характеристик воды по сравнению с любым типом гликоля. EG требует более низких концентраций, чем PG, для эквивалентного снижения точки замерзания, повышения точки кипения и снижения температуры взрыва.
Совместимость при рабочих температурах
Пригодность жидкости для работы в диапазоне рабочих температур имеет первостепенное значение. Это должно включать рассмотрение фазовых переходов жидкости (кипение и замерзание), химическое разрушение химического состава жидкости и снижение смазывающих и теплопередающих свойств жидкости. Замерзание жидкости уменьшит теплопередачу на поверхности, а кипение опасно для систем, не предназначенных для выдерживания избыточного давления в защитной оболочке жидкости.
Взрыв расширяющихся паров кипящей жидкости (BLEVE) является потенциально опасным явлением, которое может произойти при внезапном разрыве защитной оболочки, даже если расчетные условия эксплуатации по температуре и давлению должны удерживать жидкость в жидком состоянии. Следует также отметить точки воспламенения летучих жидкостей.
Большинство жидкостей можно оценить на температурную совместимость с помощью готовых печатных спецификаций, а также с другими материалами, необходимыми для определения ситуаций, связанных с различным давлением или необычными условиями эксплуатации. В тех случаях, когда конкретная комбинация жидкостей разрабатывается пользователем для использования, например, комбинации вода/гликоль, пользователю обычно требуется небольшая непосредственная работа по тестированию, учитывая доступность данных от производителей.
Совместимость материалов
Нержавеющая сталь и, в частности, нержавеющая сталь серии 300 (аустенитная нержавеющая сталь) инертны почти ко всем жидкостям-теплоносителям из-за природы пассивирующего слоя оксида хрома (III), покрывающего поверхности таких сталей.
При использовании деионизированной воды нержавеющая сталь и никель считаются подходящими для смачиваемых поверхностей. Хотя нержавеющая сталь в большинстве случаев отлично подходит для защиты от коррозии, ее использование имеет недостаток в виде довольно низкой теплопроводности по сравнению с другими металлами, такими как алюминий или медь.
Алюминий и его сплавы имеют хорошую теплопроводность в диапазоне 160-210 Вт/мК. Однако алюминий склонен к коррозии или точечной коррозии из-за примесей в неочищенной воде. Даже с раствором гликоля в дистиллированной воде как EG, так и PG при окислении образуют кислые соединения. Это может вызвать коррозию смачиваемых поверхностей и образование побочных продуктов органических кислот. Методы предотвращения включают добавление в жидкость ингибиторов коррозии или обработку смачиваемых поверхностей, например, анодирование алюминия.
Медь и медно-никелевые сплавы обладают хорошей коррозионной стойкостью и естественной устойчивостью к биологическому росту.
Как и в случае с алюминием, следует использовать ингибиторы коррозии, чтобы избежать кислотной коррозии.
Смачиваемые поверхности насоса, включая уплотнения, должны быть совместимы как с перекачиваемой жидкостью, так и с ожидаемыми условиями эксплуатации. Гальваническая коррозия в системах, использующих различные смачиваемые металлы, может создать дополнительные проблемы.
Диэлектрические свойства
Охлаждение мощных трансформаторов предъявляет особые требования к электропроводности охлаждающих жидкостей, которые не могут способствовать возникновению дуги от высокого напряжения к земле или другим поверхностям. Аналогичные требования к низкой электропроводности жидкости обусловлены напряжениями в десятки киловольт в таких приложениях, как охлаждение рентгеновских трубок. Прямое иммерсионное охлаждение электроники для повышения производительности или строгого контроля температуры в целях тестирования, очевидно, требует низкой электропроводности. Для этих целей используются диэлектрические жидкости, такие как XG Galden или Fluorinert, с диэлектрической прочностью в десятки киловольт на 1/10 дюйма.
Можно использовать воду высокой степени очистки, хотя начальное удельное сопротивление воды может меняться со временем без постоянного обслуживания. Минеральные масла или углеводороды, такие как гексан или гептан, могут использоваться, но могут возникнуть проблемы с воспламеняемостью.
Эти органические жидкости часто имеют более высокую вязкость, чем вода, поэтому полезно получить данные от поставщика о характеристиках расхода и давления насоса-кандидата при работе с требуемой вязкостью жидкости.
Жидкость с низкой электропроводностью может накапливать статический заряд в результате электризации потока. Удельное сопротивление 2×1011 Ом·см или более (50 пСм/м или менее) считается восприимчивым к этому эффекту. Для сравнения, деионизированная вода имеет более низкое удельное сопротивление. Чтобы избежать накопления статического электричества, необходим заземленный шланг или металлический трубопровод. В антистатическом шланге могут использоваться проводящие добавки к полимерному материалу, или он может иметь провод, намотанный через трубу, с заземляющими соединениями через соответствующие интервалы.
Деионизированная вода
Деионизированная вода имеет очень низкий уровень содержания минеральных ионов, что способствует повышению электропроводности воды. Производство деионизированной воды высшей степени чистоты предполагает использование смешанного слоя ионообменных смол для удаления из воды минеральных катионов и анионов и замены их ионами водорода и гидроксида.
Даже при соблюдении мер предосторожности, обеспечивающих пассивирование смачиваемых поверхностей через контур охлаждающей жидкости, со временем в воде будут образовываться ионные примеси. Природа воды состоит в том, чтобы поглощать ионы из минералов, с которыми она контактирует, а деионизированная вода с недостаточным содержанием ионов жаждет их и агрессивно усваивает их с контактных поверхностей.
Чтобы сохранить первоначальные диэлектрические свойства воды, ее необходимо постоянно пропускать через слои смолы. Эти грядки будут постепенно терять свою эффективность, и придется проводить регенерацию грядки, если ее не нужно периодически заменять.
Для регенерации смешанных слоев требуются сложные системы, а также различные регенерирующие агенты для анионных и катионных смол. Масла, ил или металлические частицы (либо в результате механической обработки, либо в результате химического воздействия, такого как загрязнение железом) также уменьшают срок службы слоя смолы.
Производительность
Существует ряд различных теплофизических свойств, которые можно использовать для оценки тепловых характеристик жидкости, включая теплопроводность, удельную теплоемкость, плотность и вязкость. Конечной целью максимизации этих свойств является улучшение теплопередачи между жидкостью и теплообменными поверхностями, с которыми она контактирует. Непосредственная оценка коэффициента теплоотдачи в этих случаях требует использования соотношений, разработанных для расчета коэффициента для различных конкретных геометрических условий.
В этих соотношениях два безразмерных параметра имеют зависимость от свойств жидкости. Число Рэлея связано с потоком, управляемым плавучестью, также известным как свободная конвекция или естественная конвекция.
Число Прандтля представляет собой отношение коэффициента диффузии импульса к коэффициенту температуропроводности. Они определяются следующими уравнениями:
Число Рэлея (например, для конвекции с вертикальными стенками)
Число Прандтля
Корреляции теплопередачи, как правило, следуют некоторой форме:
Значение C представляет собой эмпирически определенную корреляцию, при которой число Рэлея занимает положение в положительном числителе корреляции, а число Прандтля имеет тенденцию занимать обратную позицию в знаменателе; таким образом, оба имеют положительный вклад в теплопередачу. Однако теплопроводность занимает в числителе позицию с прямой положительной зависимостью первого порядка от коэффициента теплопередачи. Определение положительного или отрицательного воздействия использования конкретной жидкости в приложении может быть громоздким, поскольку речь идет о нескольких типах и ориентациях конвекционных поверхностей теплопередачи.
За исключением полного термического анализа, менее строгий подход, включающий показатель качества, такой как число Муромцева, может дать более простую основу для сравнения жидкостей, принимая во внимание некоторые или все ранее упомянутые физические свойства.
Число Муромцева состоит из:
Значения a, b, d и e представляют собой положительные значения, характерные для типа приложения.
В общем, из числа Муромстеффа, а также из полного анализа различных корреляций для коэффициентов конвективной теплопередачи между жидкостью и твердыми поверхностями видно, что теплопроводность, плотность и удельная теплоемкость вносят положительный вклад в производительность. теплоносителя, а вязкость вносит отрицательный вклад.
К отрицательному влиянию большей вязкости на теплопередачу добавляется влияние на производительность насоса жидкостей с различной вязкостью, поскольку скорость жидкости оказывает значительное положительное влияние на коэффициент теплопередачи. Насосы также снабжены диаграммами зависимости расхода от давления, чтобы показать ожидаемую производительность с различными типами жидкостей и смесями, которые могут вызвать отклонение от предоставленных кривых. Работа при различных температурах также повлияет на вязкость жидкости, что окажет дополнительное влияние на скорость потока.
Скорость жидкости или скорость потока важны для понимания ожидаемой производительности системы. Теплообменники и охлаждающие пластины часто рассчитаны на определенный расход жидкости определенного типа. Отклонение от жидкости, используемой для построения графиков прогнозируемых результатов, приведет к изменению цифр.
Конечно, объемный расход жидкости должен быть достаточным для удовлетворения требований по отводу тепла, как ожидается, исходя из удельной теплоемкости жидкости и допустимого повышения температуры:
Согласно часто используемому уравнению Дарси-Вейсбаха,
с корреляции для коэффициента трения fD, доступные для различных условий потока и поверхностей труб и шлангов. Коэффициент трения обычно принимает форму, зависящую от числа Рейнольдса, так что вязкость жидкости имеет положительную связь с коэффициентом трения. Если предполагается, что система будет работать с насосом, пропускная способность которого чувствительна к противодавлению в системе, вязкость предполагаемой жидкости может иметь важное значение.
Вопросы стоимости
Водопроводная вода, очевидно, является самым дешевым вариантом, а очищенная охлаждающая вода будет стоить дороже в зависимости от требуемого типа чистоты и уровня.
Затраты на техническое обслуживание, связанное с охлаждающей жидкостью определенного типа, следует учитывать. Это может включать фильтрацию, ионизационные слои, катодную защиту и доливку испарившейся или вытекшей жидкости. Утилизация является еще одним фактором: водопроводную или очищенную воду обычно можно утилизировать в обычный дренаж, но вода, смешанная со спиртами или другими органическими веществами, и вообще любые органические жидкости обычно требуют других методов. Расходы на утилизацию растворов охлаждающей жидкости, которые требуют периодической промывки и дозаправки в течение срока службы, а также растворов, с которыми необходимо обращаться в конце срока службы системы, могут превышать первоначальную стоимость охлаждающей жидкости.
Со временем в несовершенно закрытой системе (протечки в швах или уплотнениях) можно ожидать снижения уровня жидкости.
Добавление смеси воды/хладагента для доведения уровня жидкости до уровня должно включать специально контролируемые концентрации охлаждающей жидкости, соответствующие существующей жидкости системы. Однако со временем гликоли могут распадаться на органические кислоты — измерение pH жидкости в системе и проверка на наличие твердых и биологических загрязнений могут указывать на то, что требуется замена раствора охлаждающей жидкости.
| Жидкость | Теплопроводность (Вт/мК) | Удельная теплоемкость | Вязкость (сП) | Плотность | Стоимость | Температура кипения (°С) | Температура замерзания (°C) |
| Вода | 0,58 | 4181 | 1,00 | 1000 | $ | 100 | 0 |
| 50-50 вода/этиленгликоль | 0,402 | 3283 | 2,51 | 1082 | $$ | 107 | -37 |
| 50-50 Вода/пропиленгликоль | 0,357 | 3559 | 5,20 | 1041 | $$ | 106 | -45 |
| Динален HC-30 | 0,519 | 3100 | 3,70 | 1275 | $$$ | 112 | -40 |
| Галден HT200 | 0,065 | 963 | 4,30 | 1790 | $$$ | 200 | -85* |
| Флуоринерт FC-72 | 0,057 | 1100 | 0,64 | 1680 | $$$ | 56 | -90* |
Заключение
Существует множество типов охлаждающих жидкостей, соответствующих требованиям применения.