9Май

Жидкости для системы охлаждения: Охлаждающие жидкости

Содержание

Охлаждающие жидкости

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 смешивании которого с водой понижается температура замерзания смеси. Антифризами являются практически все водные растворы неорганических солей.

В настоящее время применяются в основном охлаждающие жидкости на основе этиленгликоля. Этиленгликоль разбавляют водой в следующих пропорциях (этиленгликоль:вода) 1:1, 2:3, либо 1:2. Пропиленгликолевые антифризы менее 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 на центральную нервную систему, вызывая потерю координации, слабость, рвоту. Одним из лучших антифризов является 40° этиловый спирт, распространения которого в таком качестве не произошло из-за его специфического эффекта.

«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. 

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. По другой версии, "ОЛ" - сокращение Отдельной Лаборатории, разработавшей вещество. 

Антифриз (от греч. ἀντι- — против и англ. freeze — замерзать) — общее название для жидкостей, не замерзающих при низких температурах. Применяются в установках, работающих при низких температурах, для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, в качестве авиационных противообледенительных жидкостей. В качестве базовых жидкостей антифризов используются смеси этиленгликоля, пропиленгликоля, глицерина, одноатомных спиртов и других веществ с водой. 

Антифризом чаще всего называют автомобильную охлаждающую жидкость, так как температура её замерзания ниже температуры замерзания воды. Антифриз предназначен для предотвращения повреждения деталей, вызванного расширением воды при её замерзании. Антифризы не только имеют более низкую температуру замерзания (точнее — точку начала выпадения кристаллической фазы), но и при замерзании образуют кашеобразную массу, образование которой не повреждает детали двигателя, хотя и не позволяет двигателю нормально работать. Поэтому температура замерзания является важной эксплуатационной характеристикой антифриза.

Автомобильные антифризы состоят из этиленгликоля, воды и пакета присадок, придающих антифризу антикоррозионные - ингибиторы коррозии, антикавитационные, антипенные и флуоресцентные свойства. Этиленгликоль, помимо понижения температуры замерзания, приводит к повышению температуры кипения охлаждающей жидкости, что является дополнительным преимуществом при эксплуатации автомобилей в теплое время года. В антифризы добавляют красители, придающие антифризу тот или иной цвет, не имеющий отношения к его эксплуатационным свойствам и являющийся предметом договоренности производителя и потребителя. Часто один и тот же антифриз окрашивают в разные цвета для разных потребителей. Во многих случаях цвет антифриза может изменяться при эксплуатации в зависимости от сохранности пакета присадок, в этих случаях изменение цвета сигнализирует о непригодности антифриза для дальнейшего использования.

В настоящее время антифризы по составу антикоррозионных присадок делятся на 4 типа карбоксилатный (ОАТ), гибридный (Hybrid), лобрид (Lobrid) и традиционный (Traditional).  

 

как устроена и нужно ли ее промывать? — журнал За рулем

Выясняем, какие могут быть характерные неисправности у системы охлаждения двигателя и как их избежать.

Воздушка или водянка

Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания предназначена для отвода излишнего тепла от деталей и узлов двигателя. На самом деле эта система вредна для вашего кармана. Приблизительно треть теплоты, полученной от сгорания драгоценного топлива, приходится рассеивать в окружающей среде. Но таково устройство современного ДВС. Идеальным был бы двигатель, который может работать без отвода теплоты в окружающую среду, а всю ее превращать в полезную работу. Но материалы, используемые в современном двигателестроении, таких температур не выдержат. Поэтому по крайней мере две основные, базовые детали двигателя — блок цилиндров и головку блока — приходится дополнительно охлаждать. На заре автомобилестроения появились и долго конкурировали две системы охлаждения: жидкостная и воздушная. Но воздушная система охлаждения постепенно сдавала свои позиции и сейчас применяется, в основном, на очень небольших двигателях мототранспорта и генераторных установках малой мощности. Поэтому рассмотрим подробнее систему жидкостного охлаждения.

Устройство системы охлаждения

Система охлаждения современного автомобильного двигателя включает в себя рубашку охлаждения двигателя, насос охлаждающей жидкости, термостат, соединительные шланги и радиатор с вентилятором. К системе охлаждения подсоединен теплообменник отопителя. У некоторых двигателей охлаждающая жидкость используется еще и для обогрева дроссельного узла. Также у моторов с системой наддува встречается подача охлаждающей жидкости в жидкостно-воздушные интеркулеры или в сам турбокомпрессор для снижения его температуры.

Работает система охлаждения довольно просто. После запуска холодного двигателя охлаждающая жидкость начинает с помощью насоса циркулировать по малому кругу. Она проходит по рубашке охлаждения блока и головки цилиндров двигателя и возвращается в насос через байпасные (обходные) патрубки. Параллельно (на подавляющем большинстве современных автомобилей) жидкость постоянно циркулирует через теплообменник отопителя. Как только температура достигнет заданной величины, обычно около 80–90 ˚С, начинает открываться термостат. Его основной клапан направляет поток в радиатор, где жидкость охлаждается встречным потоком воздуха. Если обдува воздухом недостаточно, то вступает в работу вентилятор системы охлаждения, в большинстве случаев имеющий электропривод. Движение жидкости во всех остальных узлах системы охлаждения продолжается. Зачастую исключением является байпасный канал, но он закрывается не на всех автомобилях.

Схемы систем охлаждения в последние годы стали очень похожи одна на другую. Но осталось два принципиальных различия. Первое — это расположение термостата до и после радиатора (по ходу движения жидкости). Второе различие — это использование циркуляционного расширительного бачка под давлением, либо бачка без давления, являющегося простым резервным объемом.

На примере трех схем систем охлаждения покажем разницу между этими вариантами.

Система охлаждения внедорожника Great Wall Hover (сейчас он известен на нашем рынке под именем Derways DW Hower h4). Термостат стоит перед радиатором на выходе из головки блока цилиндров. Расширительный бачок подсоединен после пробки радиатора и не подвержен действию высоких температур и давлений. 1 — расширительный бачок; 2 — атмосферный шланг расширительного бачка; 3 — подводящий шланг радиатора отопителя; 4 — отводящий шланг радиатора отопителя; 5 — радиатор отопителя; 6 — подводящая труба насоса охлаждающей жидкости; 7 — отводящий шланг от рубашки подогрева дроссельного узла; 8 — подводящий шланг к рубашке подогрева дроссельного узла; 9 — крышка термостата; 10 — подводящий шланг радиатора системы охлаждения; 11 — пробка заливной горловины радиатора системы охлаждения; 12 — радиатор системы охлаждения; 13 — кожух вентилятора; 14 — насос охлаждающей жидкости; 15 — отводящий шланг радиатора системы охлаждения; 16 — шланг, соединяющий радиатор системы охлаждения и расширительный бачок.

Система охлаждения внедорожника Great Wall Hover (сейчас он известен на нашем рынке под именем Derways DW Hower h4). Термостат стоит перед радиатором на выходе из головки блока цилиндров. Расширительный бачок подсоединен после пробки радиатора и не подвержен действию высоких температур и давлений. 1 — расширительный бачок; 2 — атмосферный шланг расширительного бачка; 3 — подводящий шланг радиатора отопителя; 4 — отводящий шланг радиатора отопителя; 5 — радиатор отопителя; 6 — подводящая труба насоса охлаждающей жидкости; 7 — отводящий шланг от рубашки подогрева дроссельного узла; 8 — подводящий шланг к рубашке подогрева дроссельного узла; 9 — крышка термостата; 10 — подводящий шланг радиатора системы охлаждения; 11 — пробка заливной горловины радиатора системы охлаждения; 12 — радиатор системы охлаждения; 13 — кожух вентилятора; 14 — насос охлаждающей жидкости; 15 — отводящий шланг радиатора системы охлаждения; 16 — шланг, соединяющий радиатор системы охлаждения и расширительный бачок.

Система охлаждения двигателя Hyundai Solaris первого поколения. Термостат стоит на выходе из радиатора, а расширительный бачок размещен прямо на радиаторе и выполнен по схеме «без давления». 1 — отводящий шланг радиатора; 2 — шкив насоса охлаждающей жидкости; 3 — крышка термостата; 4 — шланг, соединяющий расширительный бачок; 5 — пробка заливной горловины; 6 — подводящий шланг радиатора; 7 — радиатор; 8 — расширительный бачок.

Система охлаждения двигателя Hyundai Solaris первого поколения. Термостат стоит на выходе из радиатора, а расширительный бачок размещен прямо на радиаторе и выполнен по схеме «без давления». 1 — отводящий шланг радиатора; 2 — шкив насоса охлаждающей жидкости; 3 — крышка термостата; 4 — шланг, соединяющий расширительный бачок; 5 — пробка заливной горловины; 6 — подводящий шланг радиатора; 7 — радиатор; 8 — расширительный бачок.

Система охлаждения восьмиклапанного двигателя Лады Гранты. Термостат стоит перед радиатором.

Расширительный бачок циркуляционного типа находится под давлением, имеет герметичную пробку. Через него постоянно проходит охлаждающая жидкость. 1 — расширительный бачок; 2 — пароотводящий шланг радиатора системы охлаждения; 3 — отводящий шланг радиатора системы охлаждения; 4 — датчик температуры охлаждающей жидкости; 5 — корпус термостата; 6 — вентилятор; 7 — головка блока цилиндров; 8 — радиатор системы охлаждения; 9 — подводящий шланг радиатора системы охлаждения; 10 — насос охлаждающей жидкости; 11 — блок цилиндров; 12 — подводящая труба насоса; 13 — отводящий шланг радиатора отопителя; 14 — радиатор отопителя; 15 — подводящий шланг радиатора отопителя; 16 — наливной шланг.

Система охлаждения восьмиклапанного двигателя Лады Гранты. Термостат стоит перед радиатором. Расширительный бачок циркуляционного типа находится под давлением, имеет герметичную пробку. Через него постоянно проходит охлаждающая жидкость. 1 — расширительный бачок; 2 — пароотводящий шланг радиатора системы охлаждения; 3 — отводящий шланг радиатора системы охлаждения; 4 — датчик температуры охлаждающей жидкости; 5 — корпус термостата; 6 — вентилятор; 7 — головка блока цилиндров; 8 — радиатор системы охлаждения; 9 — подводящий шланг радиатора системы охлаждения; 10 — насос охлаждающей жидкости; 11 — блок цилиндров; 12 — подводящая труба насоса; 13 — отводящий шланг радиатора отопителя; 14 — радиатор отопителя; 15 — подводящий шланг радиатора отопителя; 16 — наливной шланг.

Компоненты

Рубашка головки и блока цилиндров представляют собой каналы, отлитые в алюминиевом или чугунном изделии. Каналы герметичны, а стык блока и головки цилиндров уплотнен прокладкой.

Насос охлаждающей жидкости лопастной, центробежного типа. Приводится во вращение либо ремнем ГРМ, либо ремнем привода вспомогательных агрегатов.

Насос охлаждающей жидкости двигателя Chevrolet Lacetti

Насос охлаждающей жидкости двигателя Chevrolet Lacetti

Термостат представляет собой автоматический клапан, срабатывающий при достижении определенной температуры. Он открывается, и часть горячей жидкости сбрасывается в радиатор, где и остывает. В последнее время стали применять электронное управление этим простым устройством. Охлаждающую жидкость начали подогревать специальным ТЭНом для более раннего открытия термостата в случае потребности.

Термостат двигателя Chevrolet Cruze: 1 — патрубок подвода жидкости к радиатору системы охлаждения; 2 — электрический разъем нагревательного элемента термостата; 3 — корпус; 4 — уплотнительное кольцо в соединении модуля с распределителем жидкости; 5 — основной клапан термостата; 6 — пружина термостата; 7 — баллон с термочувствительным наполнителем; 8 — дополнительный клапан термостата; 9 — шток термостата.

Термостат двигателя Chevrolet Cruze: 1 — патрубок подвода жидкости к радиатору системы охлаждения; 2 — электрический разъем нагревательного элемента термостата; 3 — корпус; 4 — уплотнительное кольцо в соединении модуля с распределителем жидкости; 5 — основной клапан термостата; 6 — пружина термостата; 7 — баллон с термочувствительным наполнителем; 8 — дополнительный клапан термостата; 9 — шток термостата.

Радиатор представляет собой теплообменник, содержащий два бачка (входной и выходной), соединенных множеством алюминиевых трубок, по которым проходит охлаждающая жидкость. Для увеличения теплообмена к трубкам присоединены тонкие пластины, во много раз увеличивающие поверхность теплообмена. Для улучшения теплоотвода воздух протягивается через радиатор принудительно с помощью электровентилятора.

Радиатор и вентилятор системы охлаждения двигателя Лады Ларгус: 1 — дополнительный резистор; 2 — кожух; 3 — электродвигатель; 4 — крыльчатка; 5 — радиатор.

Радиатор и вентилятор системы охлаждения двигателя Лады Ларгус: 1 — дополнительный резистор; 2 — кожух; 3 — электродвигатель; 4 — крыльчатка; 5 — радиатор.

Радиатор отопителя выполняет функцию нагревания воздуха, поступающего в салон автомобиля. Краны отопителя сейчас не устанавливают, а потому радиатор этот нагрет всегда, когда прогрет двигатель, и только воздушные заслонки не дают летом поступать горячему воздуху в салон автомобиля.

Радиатор отопителя кроссовера Renault Duster.

Радиатор отопителя кроссовера Renault Duster.

Расширительный бачок это хранилище резерва жидкости. Но в зависимости от типа системы охлаждения (см. выше) он может быть циркуляционным или тупиковым. Соответственно, находиться под давлением или без него.

Пробка, обеспечивающая герметичность системы, может быть установлена либо прямо на радиаторе, либо на расширительном бачке. Вне зависимости от места установки пробка обеспечивает повышенное давление в системе охлаждения. Такое давление (достигающее 1,1–1,3 бара) повышает температуру кипения жидкости, улучшает теплопередачу, предотвращает кавитацию насоса.

Пробка радиатора Лады 4х4.

Пробка радиатора Лады 4х4.


Пробка расширительного бачка Chevrolet Cruze.

Пробка расширительного бачка Chevrolet Cruze.


И главный компонент системы — это сама рабочая жидкость. Идеальной с точки зрения теплотехники была бы вода, но она вызывает коррозию и замерзает зимой. Поэтому применяют антифризы с низкой температурой замерзания (-40°C или — 65°C) и присадками, снижающими коррозию, пенообразование и т.д.

Неисправности системы охлаждения

Все, что может потечь, рано или поздно потечет. Это не только одна из интерпретаций закона Мерфи, но и четкое описание главной неисправности системы охлаждения. Система, включающая в себя порой более 10 резиновых шлангов, постепенно старея, начинает терять герметичность. Текут сами шланги, пропуская жидкость через нитяное армирование, текут хомутовые соединения. Со временем под воздействием противогололедных реагентов и летящих с дороги камней теряет герметичность радиатор. Особенно он страдает на автомобилях без кондиционера, где его не прикрывает теплообменник этой системы. Также радиатор принимает на себя все «удары судьбы» даже при небольших авариях. Течь теплообменника отопителя, хотя он и стоит в более «защищенном» от внешнего воздействия месте, также встречается нередко. Тот же антифриз, просочившийся сквозь сальниковое уплотнение насоса, выводит из строя подшипник, и — «Здравствуй, замена помпы». И хорошо, если вовремя уследите за признаками выхода из строя насоса, а то его поломка приведет или к обрыву ремня ГРМ и аварии двигателя, или к невозможности двигаться дальше на автомобилях, где установлен цепной привод газораспределительного механизма.

Термостат, этот маленький точный приборчик, тоже может начать хандрить. Его клапан может зависнуть или в закрытом, или в открытом состоянии. В первом случае неминуем перегрев двигателя даже в холодную погоду, а во втором двигатель не будет прогреваться до рабочей температуры. Повышенные износ мотора и расход топлива, негреющая печка — вот что гарантирует нам постоянно открытый термостат. Еще остается расширительный бачок. Течь его встречается только в схеме системы охлаждения, где он находится под рабочим давлением.

И последний узел, который может терять герметичность, — это пробка радиатора или расширительного бачка. И хотя жидкость через нее сразу не потечет, но это произойдет после первого же закипания двигателя. А закипит он быстро. Помните назначение пробки? Правильно: обеспечивать повышение температуры кипения жидкости. Ни один современный мотор не может работать без герметичной пробки, кроме случаев очень низкой температуры окружающей среды и небольшой нагрузки на двигатель.

Интересный тест на знание причин перегрева можно пройти здесь

Замена жидкости и промывка

Если не пришлось заменять какой-либо узел в системе охлаждения раньше, то инструкции рекомендуют менять антифриз не реже чем в 5–10 лет. Если вам не приходилось доливать в систему воду из канистры, а еще хуже — из придорожной канавы, то при замене жидкости систему можно не промывать.

Для удаления охлаждающей жидкости в нижней части радиатора предусмотрено сливное отверстие с пробкой.

Для удаления охлаждающей жидкости в нижней части радиатора предусмотрено сливное отверстие с пробкой.

А вот если автомобиль многое повидал на своем веку, то при замене жидкости полезно произвести промывку системы охлаждения. Разомкнув в нескольких местах систему можно струей воды из шланга тщательно ее прополоскать. Либо просто слить старую жидкость и залить чистую, кипяченую воду. Запустить двигатель и прогреть до рабочей температуры. Выждав, пока система остынет, чтобы не обжечься, слить воду. Затем продуть воздухом систему и залить свежий антифриз.

Промывку системы охлаждения обычно затевают в двух случаях: когда перегревается двигатель (проявляется это прежде всего в летний период) и когда перестает греть печка зимой. В первом случае причина кроется в заросших грязью снаружи и засоренных изнутри трубках радиатора. Во втором — проблема в том, что забились отложениями трубки радиатора отопителя. Поэтому при плановой смене жидкости и при замене компонентов системы охлаждения не упускайте возможности хорошенько промыть все узлы.

Расскажите, с какими неисправностями системы охлаждения сталкивались вы. И желаю вам жаркого отопителя зимой и хорошего охлаждения летом.

Все, что вы хотели знать об антифризах

Что такое антифриз?

Антифриз – жидкость для охлаждающей системы двигателя. Автомобили могли бы ездить и на воде в системе охлаждения, как они когда-то и делали. Но вода, к сожалению, уступает антифризу по всем химическим свойствам: температуре замерзания и кипения, стойкости к образованию накипи и коррозии в системе охлаждения. Вода не может выполнить всех защитных функций, которые выполняет антифриз. В составе антифриза обычно присутствуют двухатомный спирт – этиленгликоль, вода и антикоррозийные, антивспенивающие и стабилизирующие присадки (ингибиторы).

Что лучше антифриз или тосол?

Тосол – это всего лишь название одного из антифризов. Тосол был создан в советское время, а поскольку торговую марку «Тосол» не зарегистрировали, то со временем название стало нарицательным. И поэтому вопросы «что заливать тосол или антифриз?» или «что лучше тосол или антифриз?», просто некорректные, так как тосол и есть по своей сути антифриз. Таким образом мнение, что отечественным автомобилям подходит только тосол, тоже не верно.

Виды и характеристики антифризов

Стандартов для производства антифризов много. Они характеризируют продукт по параметрам: плотность, температура начала кристаллизации, воздействие на металл, влияние на резиновые детали. Однако эти стандарты не включают в себя сведения о составе, количестве присадок и цвете жидкости.

Поэтому выбирать антифриз по цвету неразумно. У разных производителей одинаковый по составляющим компонентам антифриз бывает разного цвета.

Помимо общепринятых стандартов, некоторые производители автомобилей разработали свои спецификации с дополнительными требованиями. Так, Volkswagen использует маркировку G11, G12 и т.д. для антифризов. Большинство производителей в целях удобства использования также стали применять эту классификацию.

LAVR не исключение. В нашей линейке есть 2 вида антифризов – G11 и G12+:

  • G11 (Ln1705, Ln1706) – охлаждающая жидкость гибридного типа. В основе состава данного антифриза находится моноэтиленгликоль и пакет антикоррозийных присадок. Жидкость образует защитную пленку на всей поверхности охлаждающей системы, что обеспечивает максимальную защиту всех узлов системы, увеличивая ресурс работы помпы, радиатора, насоса, резиновых уплотнителей. Срок службы данного антифриза – 3 года (или 150000 км).
  • G12+ (Ln1709, Ln1710) – охлаждающая жидкость карбоксилатного типа (Organic Acid Technology). Жидкость не образует пленку на всей поверхности охлаждающей системы, а воздействует только на пораженные ржавчиной участки. Срок службы данного антифриза – 5 лет (или 250000 км).

Как слить антифриз из системы охлаждения?

Когда срок службы охлаждающей жидкости подходит к концу, стоит заранее задуматься о замене. Определить состояние антифриза можно даже визуально. Если он стал белым или мутным, то это явный признак потери свойств препарата. Если антифриз стал рыжим или с красным оттенком, то в жидкости присутствует ржавчина. Такой антифриз стоит немедленно заменить. Если в охлаждающей жидкости появились пена, осадок или хлопья, необходимо не только заменить антифриз, но и проверить всю систему охлаждения. Для профилактики подобных проблем мы советуем делать промывку системы охлаждения при каждой замене охлаждающей жидкости

Существует несколько вариантов, чем можно сделать промывку системы охлаждения в зависимости от степени загрязнения.

  1. Использовать Синтетическую промывку LAVR (Ln1107) в случае небольших загрязнений или для профилактики. Она заливается прямо в старый антифриз перед его заменой. Походит для любых систем охлаждения и эффективно удаляет загрязнения.
  2. Использовать Классическую промывку LAVR (Ln1103) в случае средних и сильных загрязнений системы охлаждения. Данная промывка является концентрированной и заливается в систему без антифриза, разбавляется дистиллированной водой и прогоняется по системе. Также подходит для всех систем охлаждения.
  3. Использовать Набор «Полная очистка системы охлаждения» LAVR (Ln1106) в случае серьезных проблем с загрязнением системы охлаждения. Двухэтапная система позволяет полностью избавиться от комбинированных загрязнений (известковых и коррозийных).

Подробные инструкции по применению препаратов на страницах продуктов и на упаковках.

Чтобы слить старый антифриз, передняя часть авто должна быть ниже задней, так антифриз быстрее стечет. Затем поворачиваем пробку расширительного бачка, спускаем излишки давления. Без давления антифриз быстро остынет. Открываем пробку полностью, когда до нее можно дотронуться рукой. Далее открываем слив радиатора (иного нужно отсоединить патрубок от радиатора) и сливаем жидкость.

Конструкции двигателей, как вы понимаете, существуют разные. И у каждого конкретного мотора есть своя специфика слива и замены охлаждающей жидкости. Универсальной технологии нет. Поэтому рекомендуем вам предварительно изучить вопрос замены жидкости именно для вашего автомобиля.

Какой антифриз заливать?

Сколько и какой антифриз лить – один из самых распространенных вопросов. Тип антифриза подбирается, исходя из марки и модели автомобиля. Как правило производители указывают какой антифриз лучше заливать в конкретную машину. Как уже говорили, цвет в этом случае не имеет значения. Поэтому вопрос «Можно ли смешивать антифризы разных цветов?» также спорный поскольку мы не знаем разные это антифризы по составу или одинаковые.

Куда и сколько заливать антифриза?

После удаления старой жидкости охлаждения и промывки системы, встает вопрос, как нужно правильно заливать антифриз? Порядок действий следующий:

  1. Закрываем сливное отверстие на радиаторе или монтируем обратно патрубок. Заливаем новый антифриз в расширительный бачок, либо, если модель разборная, то в горловину радиатора заливается свежая жидкость. Важно залить антифриз не в омывательный бачок. Он чаще всего находится рядом с расширительным и похож на него внешне.
  2. Лить охлаждающую жидкость нужно равномерно, без спешки и остановок, чтобы исключить попадания воздуха в систему охлаждения, иначе придется долго прокачивать антифриз по системе.
  3. При заливе также важно следить за уровнем антифриза в бачке и радиаторе. Нижняя отметка для радиатора. Максимальная - для расширительного бачка, поскольку антифриз в дальнейшем разойдется по системе и его станет в бачке меньше.
  4. После стравливаем воздух из системы. Чаще всего на блоке цилиндров двигателя есть кран-винт, которым это делается.
  5. Далее автомобиль заводится на 5-10 мин, глушится и проверяется уровень антифриза в бачке.

Можно ли смешивать антифризы при доливе?

Доливать антифриз в систему можно только при наличии у жидкостей одинакового состава. Цвет при этом может отличаться (красный, зеленый, желтый). Как мы уже говорили цвет не имеет значения. Однако лучше для доливки брать антифриз одного производителя, поскольку разница в ингибиторах может отличаться. Что будет если смешать антифризы разных типов? Использование разных охлаждающих жидкостей чревато выпадением осадка, который начнет засорять тонкие трубки радиатора и другие элементы системы охлаждения.

Как часто менять антифриз?

Антифриз меняется согласно своему сроку эксплуатации. Например, антифриз LAVR G11 имеет срок службы до 3 лет (или 150000 км), а LAVR G12+ - до 5 лет (или 250000 км).

Как правильно выбрать охлаждающую жидкость?

Часто автомобилисты задают вопрос, чем отличается тосол от антифриза и что лучше использовать в системе охлаждения двигателя? В чем существенная разница между тосолом и антифризом и как их отличить друг от друга? Можно ли смешивать антифриз и тосол? На эти вопросы об охлаждающих жидкостях для вашего автомобиля вы сможете найти ответы в этой статье.


Что же такое охлаждающая жидкость? Охлаждающая жидкость, или Antifreeze (англ.), — это жидкость, которая находится в системе охлаждения транспортного средства, обеспечивающая отвод тепла от более нагретого тела, в нашем случае двигателя, через радиатор и другие элементы системы охлаждения к менее нагретому — атмосфере. Это основная функция охлаждающей жидкости. Охлаждать! Состав охлаждающей жидкости обычно — это 50 процентов моноэтиленгликоля, простого двухатомного спирта, 47 процентов воды и примерно 3 процентов присадок. Вторая функция: не замерзать. Отсюда и второе название — AntiFREZZE, или в переводе «незамерзающая».

Но так было не всегда — изначально задачей охлаждающей жидкости было лишь непосредственно охлаждение, именно поэтому раньше для этого использовали воду. Но вода обладает рядом недостатков, первый, как мы уже говорили ранее, вода замерзает, а при замерзании еще и расширяется, а второй недостаток — это коррозия в различных ее проявлениях, таких как окисление и кавитация.

С потребностью всесезонного использования транспортных средств потребовалось вовлечение незамерзающих компонентов в производство охлаждающих жидкостей.

Сначала были рецептуры на глицерине, однако плотность таких продуктов была очень высокой, а эффективность охлаждения низкой, поэтому их начали разбавлять спиртами для снижения плотности. И первым из них был метиловый спирт как самый простой и дешевый в производстве одноатомный спирт. И это было примерно до середины прошлого века.

К сожалению, в России на данный момент огромное количество производителей фальсифицированных и некачественных охлаждающих жидкостей остались на том же уровне середины прошлого века. Себестоимость таких продуктов значительно ниже, однако смесь метанола и воды является разрушительной для автомобиля. Она быстро выкипает и обладает высокой коррозионной активностью, при всем при этом метанол — яд!

Давайте разберем технологию производства охлаждающих жидкостей.

Первая категория, самая взрослая, — IAT (iorganic acid technology)

Технология производства охлаждающих жидкостей с использованием неорганических присадок. Данная категория является родоначальником всех охлаждающих жидкостей в современном понимании. Принцип работы заключается в том, что в водно-гликолевый раствор (в нашем случае моноэтиленгликоль) добавляется пакет неорганических солей.

В основном используются либо фосфаты, либо нитриты, либо силикаты. Данные соли вступают в реакцию между собой и образуют защитную пленку на всей поверхности системы охлаждения. Соответственно, пакет присадок постепенно расходуется, пленка становится все толще. Эффективность системы охлаждения снижается.

К данным типам относится и Тосол, ставший в России именем собственным.

Слово «тосол» является аббревиатурой названия отдела «Технология органического синтеза» (сокращенно — ТОС) НИИ органической химии и технологии, в котором он был разработан в 1971 году. Окончание «ОЛ» обозначает принадлежность продукта к группе спиртов.

Например, тосолы марки FELIX, которые производит компания «Тосол-Синтез», созданы по традиционной технологии (IAT), идеально подходят для использования в классических легковых автомобилях. Имеют большое количество официальных допусков.

Вторая категория — OAT

Технология органических присадок, или Organic Acid Technology. Данный тип основывается на использовании все того же моноэтиленгликоля, но с использованием отличительно другого пакета присадок — органического. Как ингибитор в данных антифризах используются органические соли карбоновых кислот.

В отличие от предыдущего типа охлаждающих жидкостей, карбоксилатные антифризы не создают на всей поверхности пленку, а точечно воздействуют на очаги коррозии. Катализатором для реакции служит температура и сам процесс окисления. Пример такой охлаждающей жидкости — это Felix Carbox компании «Тосол-Синтез».

Плюсы: увеличенный срок службы. Гарантированный срок — 250 000 км.

Лучшая защита от коррозии и кавитации за счет применения органического пакета присадок, более стабильного при длительных высоких температурных воздействиях.

Минусы: несовместимость с другими жидкостями. Карбоксилатные охлаждающие жидкости нельзя смешивать с другими типами.

HOAT — гибридная технология. В своем составе содержат как органические, так и неорганические пакеты ингибиторов коррозии. Состав вобрал в себе лучшие стороны предыдущих. В сочетании с традиционным пакетом присадок, в данной охлаждающей жидкости трудятся и карбоксилатные присадки. Но если смотреть в процентном соотношении, данные жидкости больше относятся к первому типу охлаждающих жидкостей. Органические присадки лишь дополняют его. Пример такого антифриза — FELIX PROLONGER.

Плюсы и минусы: однозначным плюсом будет защита для всех типов металлов, лучше, чем у традиционных охлаждающих жидкостей.

Четвертая категория — LOWBRID. В дословном переводе — «малый гибрид». Данный тип разработан для новых целей автопроизводителей: больше сил, больше наддува, меньше расход топлива, меньше вредных выбросов. Увеличения давления наддува ведет к увеличению температурного режима, снижение вредных выбросов также часто делают при увеличении температуры работы (при высоких температурах происходит меньшее количество вредных выбросов). Основа данных жидкостей — карбоксилатный пакет с добавление небольшого количества неорганических присадок.

В завершение хочется сказать, что антифриз — это важная техническая жидкость, которую следует время от времени менять в любой машине согласно регламенту смены.

Вся линейка антифризов Felix полностью соответствует всем требованиям, на которые опираются крупнейшие автопроизводители. Более того, крупные автозаводы (такие как АВТОВАЗ, GM-АВТОВАЗ, КАМАЗ, МАЗ, УАЗ, ПАЗ, ЛАДА-Ижевск, GM-Uzbekistan, Азия-Авто) использует именно антифриз Felix в качестве первой заливки.

как это делать и чем пользоваться?

Промывание системы охлаждения – необходимый этап при замене антифриза. Особенно он актуален в том случае, когда слитая жидкость загрязнена шлаками, маслами, ржавчиной, силикатным гелем и пр. соединениями. Опустить данную операцию можно лишь в том случае, если слитый антифриз чист, а заливаемый ему на замену относится к точно такому же виду и марке.

Зачем нужна промывка? Она решает сразу две задачи. Первая – очистка системы от загрязнений, возникших в процессе эксплуатации и мешающих отводу тепла, циркуляции жидкости. Вторая задача появляется тогда, когда вы решаете сменить марку или вид антифриза, и состоит в том, чтобы удалить остатки предыдущего состава. Это необходимо для того, чтобы две жидкости («старая» и «новая») не вступили в химическую реакцию, из-за которой могут существенно снизиться антикоррозионные свойства залитого антифриза.

Если пренебречь промывкой, ржавчину и прочие загрязнения смоет новая охлаждающая жидкость – причем все эти осадки в ней же и останутся, в дальнейшем создавая угрозу засорения каналов радиатора и патрубков.

На представленной ниже фотографии вы можете видеть «пострадавший» патрубок, находящийся в системе охлаждения автобуса. Систему не промывали, а сразу залили в нее антифриз,  в результате чего силикатные компоненты, входящие в состав предыдущей жидкости, вкупе со ржавчиной скопились в патрубке и заблокировали его. Итогом стало нерабочее состояние системы отопления (и это в начале зимы), вследствие чего пришлось произвести повторную замену антифриза, уже с промывкой.

 

Способы промывки

Мягкая промывка. Этот способ является самым простым и не требует никаких ухищрений. Вы просто заливаете в систему охлаждения воду (обязательно чистую!) и запускаете на 10-15 мотор, чтобы поработал на холостых оборотах. Если добавить в эту воду примерно 10% концентрата или 20% новой охлаждающей жидкости, эффективность промывки возрастет в разы. Такая методика позволяет удалить остатки прежнего антифриза (силикатов в особенности), а также частично покрыть металл новым антифризом.

Аргументом в пользу данного метода является и то, что он представляет гораздо меньший риск образования протечек, в то время как сильнодействующие средства могут стать причиной образования дыр в тех местах, где металл уже поражен коррозией.

20% нового антифриза, добавленные в воду для промывки, также увеличивают срок эксплуатации новой жидкости. Как известно, в первые минуты работы существенный объем присадок уходит из раствора, оседая в очагах коррозии металла, вследствие чего водородный показатель антифриза (pH) уменьшается на 1-1,5 единиц. Благодаря мягкой промывке на стенках появляется нечто вроде «грунтовки», которая помогает сохранить больше присадок в составе антифриза и удержать его pH на том же уровне.

Если загрязнение системы довольно сильное (об этом свидетельствует состояние слитой жидкости), стоит произвести повторную промывку. Внимание: не заливайте в горячий мотор холодную воду, дайте ему остыть – в противно случае двигатель может попросту треснуть.

Кроме того, у разных автопроизводителей есть свои способы промывания системы охлаждения. Компани, производящие грузовые автомобили, подходят к решению этого вопроса особенно скрупулезно. Приведем несколько примеров из практики.

Так, компания Caterpillar настаивает на промывке перед заменой охлаждающей жидкости, особенно если речь идет о замене обычного состава на фирменный антифриз компании – Cat ELC. Сама же промывка происходит следующим образом. Первый этап – промывание водой, второй – специализированным чистящим составом Caterpillar Standard Cooling System Cleaner, третий – снова вода. Если имеет место сильное загрязнение, патрубки снимаются и чистятся отдельно. Далее необходимо продолжать промывания водой с  одновременным запуском мотора и его прогревом до 50-60°С. Промывания можно прекратить только тогда, когда вытекающая из системы вода будет безупречно чистой.

Несколько другой подход практикуют специалисты сервисных центров MAN. Первая промывка производится при помощи 60-процентного  раствора концентрата новой охлаждающей жидкости и запускают мотор примерно на 20 минут (не больше). После этого антифриз сливают  снова проводя аналогичную промывку, но теперь содержание концентрата всего 10%. Третий этап – заливка нового антифриза, разведенного водой в соотношении 50:50.

И наконец, последний пример – компания Cummins. Согласно требованиям ее специалистов, промывка проходит таким образом. Сначала, еще до слива старого антифриза, на полчаса запускают мотор. Это необходимо для открытия термостата и свободной циркуляции жидкости через радиатор, отопитель кабины и дополнительные теплообменники. После этого следует как можно скорее слить старый антифриз, пока все загрязнения, содержащиеся в нем, не успели осесть на стенках снова.

Далее систему следует промыть при помощи специализированного чистящего средства. Двигатель при этом работает  на холостых оборотах, снова в течение получаса, а температура жидкости составляет не менее 85°С. Следующий этап – заполнение системы водой и промывка в течение 15 минут, все еще на холостых оборотах. Если в сливаемой жидкости найдены остатки масла, промывку надо повторить – чистящим средством, потом опять водой. Патрубки снимаются и чистятся отдельно.

Чистящее средство следует подбирать по таблице, ориентируясь на содержание кислот или щелочей в нем,  а также на эффективность использования для тех или иных видов загрязнений.

 

Тип загрязнения Щелочное чистящее средство (например, Fleetguard Restore) Кислотное чистящее средство (например, Fleetguard Restore Plus)
Силикатный гель Отличная Плохая
Масло, смазка или топливо Отличная Хорошая
Накипь Плохая Отличная
Ржавчина Плохая Хорошая
Припойный шлак Плохая Хорошая

Эксплуатационные требования к качеству охлаждающих жидкостей

Эксплуатационные требования к качеству охлаждающих жидкостей

Общие сведения

Охлаждающие жидкости в процессе работы двигателя нагреваются до температуры 80-90°С, а при форсированном режиме работы и до 100°С. При длительных остановках они охлаждаются до температуры окружающего воздуха. Давление в системе охлаждения близко к атмосферному, что способствует испарению и увеличению потерь охлаждающих жидкостей. В процессе применения охлаждающие жидкости контактируют с различными конструкционными материалами (алюминий, медь, латунь, чугун, резина и др.)

Исходя из назначения и условий применения, охлаждающие жидкости должны удовлетворять следующим требованиям:

  • иметь большую теплоемкость и хорошую теплопроводность;
  • иметь высокую температуру кипения и теплоту испарения;
  • обладать низкой температурой кристаллизации;
  • иметь малый коэффициент объемного расширения;
  • обладать подвижностью (вязкостью) в диапазоне температур от –70 до +100°С;
  • иметь термическую стабильность и не образовывать отложений (накипи) в системе охлаждения;
  • не вспениваться в процессе работы;
  • быть безопасными в пожарном отношении, биологически и экологически нейтральными.
Классификация и ассортимент охлаждающих жидкостей

При эксплуатации современных автомобилей для охлаждения двигателей применяют незамерзающие жидкости, объединенные общим названием «АНТИФРИЗЫ» (от англ. Antifreeze – препятствующий замерзанию).

В настоящее время широко распространено употребление двух названий охлаждающих жидкостей: «Тосол» и «Антифриз». Следует помнить, что «Тосол» - торговая марка антифриза. Это название образовано из «ТОС» - сокращенно технология органического синтеза (название отдела института, где была создана рецептура ОЖ) и «ОЛ» - по химической номенклатуре веществ это окончание показывает, что речь идет о спирте (этиленгликоль – это двухосновный спирт). Для примера: «этанОЛ – этиловый спирт».

Наибольшее распространение имеют гликолевые незамерзающие жидкости, представляющие собой смеси этиленгликоля с водой. Реже встречаются жидкости, изготовленные на основе пропиленгликоля, глицерина, монопропилена, смешивать которые с этиленгликолевыми нельзя.

Этиленгликоль – маслянистая желтоватая жидкость без запаха, имеющая температуру кристаллизации –12,7°С и кипения +197°С водой этиленгликоль образует раствор, температура кристаллизации от-дельных компонентов которого выше температуры кристаллизации раствора, состоящего из этих компонентов. Смешивая в различных пропорциях этиленгликоль с водой, можно получить смеси с темпе-ратурой замерзания от 0 до –75°С (при концентрации этиленгликоля около 66,7 %). С увеличением со-держания этиленгликоля температура кристаллизации смеси повышается. Наиболее широко распро-страненные концентрации – это 52,6 % и 65,3 % этиленгликоля, которые позволяют растворам не замерзать при –40 и –65°С соответственно.

Растворы этиленгликоля вызывают значительную коррозию конструкционных металлов.

Чтобы защитить детали системы охлаждения от коррозии, а попутно обеспечить теплоносителю ряд других полезных свойств – пониженную вспениваемость, антинакипиновые свойства и прочие – в водно-гликолевую смесь добавляют пакет специальных присадок, который и определяет основную часть эксплуатационных показателей залитого в систему антифриза.
Стандартный пакет присадок включает: ингибиторы коррозии, антинакипины, антивспенивающие и смазывающие составы. Объем пакета присадок обычно не превышает 8% объема антифриза.

В традиционных ОЖ, к числу которых относится и Тосол, защиту металлов от коррозии обеспечива-ют силикаты, бораты, нитриты, фосфаты и др. Общее название таких ОЖ – силикатосодержащие. У этих жидкостей есть ряд серьезных недостатков. Это, прежде всего, образование осадка, приводящего к закупориванию узких каналов системы охлаждения. Кроме того, силикатные ингибиторы коррозии об-разуют по всей поверхности системы охлаждения защитный слой толщиной более 1000 Ангстрем, что сильно снижает эффективность теплоотвода и увеличивает количество абразивных частиц в системе охлаждения. Помимо этого, защитные свойства ингибиторов коррозии на основе силикатов имеют довольно ограниченный срок службы – около 1,5 лет.

Но научно-технический прогресс не стоит на месте, и в середине 90-х годов прошлого века были разработаны новые карбоксилатные ингибиторы коррозии на основе органических кислот. Исследования показали, что новые охлаждающие жидкости на основе карбоксилатных ингибиторов прекрасно защищают от коррозии металлы и сплавы, обладают высокой теплоемкостью и предохраняют систему охлаждения от кавитационных разрушений. Новый антифриз не образует защитного слоя по всей системе охлаждения, поэтому поверхность узлов и деталей остается чистой. Карбоксилатные ингибиторы концентрируются лишь там, где есть опасность возникновения коррозии, но даже в этом случае толщина защитного слоя не будет превышать 50 Ангстрем (напомним: против 1000 у силикатных ингибиторов). Нельзя не сказать и еще об одном достоинстве нового продукта: он обладает термо-окислительной стабильностью в течение всего срока эксплуатации и не разрушает материалы уплотнений.

Несмотря на все преимущества нового антифриза с карбоксилатными ингибиторами коррозии, у него есть один существенный недостаток - он не совместим с антифризом на основе силикатных ан-тикоррозионных присадок. К сожалению, отличить на взгляд один тип антифриза от другого типа практически невозможно. Специальных классификаций по цвету не существует. Поэтому для опре-деления требуемого антифриза нужно руководствоваться предписанием автопроизводителя.

Красители, которые применяют для окрашивания антифризов, выбираются производителями, как правило, произвольно. Один производитель может использовать разные красители для разных марок антифризов.

Цвет некоторых импортных антифризов не следует воспринимать как принадлежность к особой группе охлаждающих жидкостей. Это обозначение того, что препарат ядовит для человека.Наличие флуоресцентной добавки облегчает диагностику системы охлаждения с целью установления мест утечки охлаждающей жидкости.

Основной нормативный документ, регламентирующий состав и свойства абстрактной охлаждающей жидкости, - это ГОСТ 159-52, также на охлаждающие жидкости типа «Тосол» существует ГОСТ 28084-89. Этот же ГОСТ регламентирует марки металлов и сорта резин, рекомендуемые для использования в системах охлаждения двигателя автомобилей. Российские производители выпускают охлаждающие жидкости и по своим Техническим условиям (ТУ).

Импортные антифризы в основном соответствуют нормам ASTM ( Американская ассоциация по испытанию материалов - общегосударственная система стандартов США ) и SAE (Общество инженеров-производителей). Они регламентируют свойства антифризов, исходя из основы и условий эксплуатации. Например, этиленгликолевых антифризов:

  • ASTM D3306 и ASTM D4656 – для легковых автомобилей и малых грузовиков;
  • ASTM D4985 и ASTM D5345 - для двигателей, работающих в тяжелых условиях.

Кроме общих стандартов, многие производители автомобилей применяют свои спецификации с дополнительными требованиями. Например, нормы GENERAL MOTORS USA – Antifreeze Concentrate GM 1899-M, GM 6038-M или система нормативов G - концерна Volkswagen (G-12, G-11).

Охлаждающие жидкости выпускаются как в виде концентратов, так и в виде готовых продуктов.

Зачем нужна замена антифриза

 

Зачем нужна замена антифриза.

Охлаждающая жидкость, отработавшая свой ресурс, может стать причиной множества негативных моментов. Все это может привести к нарушению работы двигателя и выхода из строя элементов системы охлаждения.

К наиболее серьезным проблемам относятся:

Перегрев двигателя

Список основных причин:

1. Утечка охлаждающей жидкости. 2. Затрудненную циркуляцию ОЖ. 3. Выход из строя элементов системы охлаждения.

Утечки и разгерметизация приводят к тому, что в системе охлаждения падает уровень ОЖ, образуются воздушные пробки и т.д. Вполне очевидно, что снижение уровня в расширительном бачке является поводом для диагностики.

Ухудшение циркуляции ОЖ;

Как правило, основной причиной является забитый изнутри радиатор. Дело в том, что несвоевременная замена антифриза или заправка обычной воды в систему охлаждения приводит к тому, что в сотах радиатора происходит образование накипи, скопление загрязнений и отложений.

Выход из строя элементов системы охлаждения;

Чаще всего выходит из строя, из-за скопление загрязнений и отложений, помпа (водяной насос) и термостат.

Двигатель не нагревается до рабочей температуры

В большинстве случаев причиной является неисправность термостата. Подклинивание термостата, как в открытом, так и в закрытом состоянии происходит по причине того, что в системе охлаждения скапливается накипь и другие отложения. Причина — несвоевременная замена охлаждающей жидкости, смешивание охлаждающих жидкостей между собой, использование проточной воды в системе охлаждения, игнорирование необходимости промывки системы.

Коррозия

Антифриз, который утратил свои свойства, в результате превращается в мутный состав с ржавым оттенком, это приводит к коррозии металла, с которым он контактирует. Коррозионный слой, который оседает на поверхности, является изолятором тепла. Кроме всего прочего, коррозионный слой сужает каналы радиатора, это также может привести к перегреву двигателя.

Осадок

Угроза появления осадка исходит от охлаждающих жидкостей с силикатным составом, которые вовремя не были заменены. Менять силикатный антифриз нужно каждые 30 тысяч километров, в противном случае кроме перегрева появится и коррозия внутри системы охлаждения.

Во избежание вышеперечисленных проблем, важно отслеживать состояние и уровень охлаждающей жидкости, а также вовремя осуществлять её замену.

Сроки замены зависят от: Рекомендаций производителей автомобилей. Интенсивности использования автомобиля. Степени износа системы охлаждения.

ЗАПИСАТЬСЯ НА УСЛУГУ

Общие типы охлаждающей жидкости и их использование в системах жидкостного охлаждения

Введение

Использование жидкостей для передачи тепла является важным методом охлаждения во многих отраслях промышленности. Выбор лучшего теплоносителя для системы охлаждения включает рассмотрение факторов производительности, совместимости и обслуживания. Вода имеет отличные свойства теплопередачи, что делает ее своего рода стандартом для сравнения с другими охлаждающими жидкостями. Среди теплоносителей вода имеет превосходные свойства во многих отношениях, с высокой удельной теплоемкостью около 4200 Дж / кг · К, низкой вязкостью и отсутствием температуры вспышки.С другой стороны, он имеет относительно узкий диапазон действия, так как температура жидкости делает обычную воду чувствительной к замерзанию или кипению.

Чистота воды

Качество уличной (водопроводной) воды зависит от ее хранения, доставки и конечного источника (грунтовые воды или поверхностные воды). Он может содержать коррозионные примеси, такие как хлорид, щелочные карбонатные соли или взвешенные твердые частицы. Для систем охлаждения с рециркуляционным потоком воды в систему можно заправлять уже фильтрованную или очищенную воду.Хотя следует избегать некоторых примесей из-за потенциального коррозионного воздействия, совершенно чистая вода требует ионов и считается агрессивным растворителем. Загрязненная вода также является электролитическим мостиком, способствующим гальванической коррозии, если в системе присутствуют разнородные металлы.

Вода как охлаждающая жидкость в системе рециркуляции также подвержена биологическому загрязнению. Вероятность образования водорослей, бактерий или грибков зависит от воздействия на систему света и тепла и наличия питательных веществ в смачиваемых компонентах.Образующаяся слизь или биопленка могут препятствовать теплопередаче между жидкостью и влажными поверхностями. Следует учитывать достаточную концентрацию добавки. Например, гликоль в качестве добавки обычно используется в качестве средства контроля против биологического роста, но при концентрациях менее 20% эффективность ограничена; Фактически, при содержании менее 1% пропиленгликоль и этиленгликоль действуют как питательные вещества для бактерий.

Есть несколько сложных и взаимосвязанных факторов при выборе различных типов воды и воды / смесей, а также некоторые требования дизайна, которые вызывают потребность в других теплоносителях.Рассмотрим сравнение пропиленгликоля (PG) с этиленгликолем (EG). Пропиленгликоль намного менее токсичен, чем этиленгликоль, что упрощает обращение и утилизацию, чем этиленгликоль. Он также имеет более высокую удельную теплоемкость, чем этиленгликоль. Однако его теплопроводность ниже, а его вязкость выше, чем у этиленгликоля, что приводит к лучшим общим характеристикам EG по сравнению с PG. В большинстве случаев используется смесь гликоля и воды с более низкой концентрацией гликоля из-за более высоких характеристик воды по сравнению с любым типом гликоля.EG требует более низких концентраций, чем PG для эквивалентного понижения точки замерзания, повышения температуры кипения и понижения температуры взрыва.

Совместимость рабочих температур

Пригодность жидкости для работы в диапазоне рабочих температур имеет первостепенное значение. Это должно включать рассмотрение фазовых переходов жидкости (кипение и замерзание), химического разрушения химического состава жидкости и уменьшения смазывающих свойств и свойств теплопередачи.Замораживание жидкости приведет к уменьшению теплопередачи на поверхности, в то время как кипение опасно для систем, не предназначенных для выдерживания избыточного давления в резервуаре для жидкости. Взрыв кипящей жидкости при расширении пара (BLEVE) является потенциально опасным явлением, которое может произойти в случае внезапного разрыва защитной оболочки, даже если рабочие условия по расчетной температуре и давлению должны удерживать жидкость в жидком состоянии. Также необходимо учитывать температуры воспламенения летучих жидкостей.

Большинство жидкостей можно оценить на предмет температурной совместимости с доступными печатными спецификациями, а также с другими материалами, необходимыми для определения ситуаций, связанных с другим давлением или необычной рабочей средой.В случаях, когда конкретная комбинация жидкостей подбирается для использования пользователем, например, комбинации вода / гликоль, от пользователя обычно требуется небольшое количество прямых испытаний, учитывая доступность данных от производителей.

Совместимость материалов

Нержавеющая сталь

, в частности нержавеющая сталь серии 300 (аустенитная нержавеющая сталь), инертна почти ко всем теплоносителям из-за природы пассивирующего слоя оксида хрома (III), покрывающего поверхности таких сталей. При использовании деионизированной воды нержавеющая сталь и никель считаются подходящими для влажных поверхностей. Хотя нержавеющая сталь в большинстве случаев отлично подходит для защиты от коррозии, ее использование влечет за собой довольно низкую теплопроводность по сравнению с другими металлами, такими как алюминий или медь.

Алюминий и его сплавы обладают хорошей теплопроводностью в диапазоне от 160 до 210 Вт / мК. Однако алюминий склонен к коррозии или питтингу от примесей в неочищенной воде.Даже с раствором гликоля в дистиллированной воде как EG, так и PG образуют кислотные соединения при окислении. Это может вызвать коррозию влажных поверхностей и образование побочных продуктов органических кислот. Способы предотвращения включают добавление в жидкость ингибиторов коррозии или нанесение поверхностной обработки на смоченные поверхности, например анодирование алюминия.

Медь и медно-никелевые сплавы обладают хорошей устойчивостью к коррозии и естественной устойчивостью к биологическому росту. Как и в случае с алюминием, следует использовать ингибиторы коррозии, чтобы избежать кислотной коррозии.

Смачиваемые поверхности на насосе, включая уплотнения, должны быть совместимы как с жидкостью, так и с ожидаемыми условиями эксплуатации. Гальваническая коррозия в системах с использованием различных металлов, контактирующих со средой, может создать дополнительные проблемы.

Диэлектрические свойства

Охлаждение трансформатора большой мощности 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 вызваны напряжениями в десятки киловольт в таких приложениях, как охлаждение рентгеновской трубки.Прямое иммерсионное охлаждение электроники для работы 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 первоначальное удельное сопротивление воды может изменяться с течением времени без постоянного обслуживания. Минеральные масла или углеводороды, такие как гексан или гептан, могут использоваться, но воспламеняемость может быть проблемой.

Эти органические жидкости часто имеют более высокую вязкость, чем вода, поэтому полезно получить данные поставщика для характеристик расхода и давления потенциального насоса при работе с желаемой вязкостью жидкости.

Жидкость с низкой электропроводностью может накапливать статический заряд в результате электризации потока. Считается, что этому эффекту подвержено удельное сопротивление 2 × 1011 Ом см или больше (50 пСм / м или меньше). Для сравнения, деионизированная вода имеет более низкое удельное сопротивление, чем это.Во избежание 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 определенные интервалы.

Деионизированная вода

Деионизированная вода имеет очень низкий уровень минеральных ионов, способствующих электропроводности воды. Производство деионизированной воды высочайшей чистоты включает использование слоя смешанных ионообменных смол для удаления минеральных катионов и анионов из воды 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 развиваться ионные примеси. Природа воды заключается в том, чтобы поглощать ионы из минералов, с которыми она контактирует, а деионизированная вода, не содержащая ионов, жаждет их и агрессивно поглощает их с контактных поверхностей.

Чтобы сохранить первоначальные диэлектрические свойства воды, ее необходимо постоянно пропускать через слои смолы. Эти кровати будут постепенно терять свою эффективность, и необходимо будет проводить регенерацию кровати, если кровать не будет периодически заменяться. Для регенерации смешанных слоев требуются сложные системы, и для этого требуются различные регенерирующие агенты для анионных и катионных смол. Масла, ил или металлические частицы (либо от операций механической обработки, либо осадки 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.Конечная цель максимизации этих свойств - улучшить теплопередачу между жидкостью и поверхностями теплообмена, с которыми она контактирует. Непосредственная оценка коэффициента теплопередачи в этих случаях требует использования корреляций, разработанных для расчета коэффициента для различных конкретных геометрических условий.

В этих соотношениях два безразмерных параметра зависят от свойств жидкости. Число Рэлея связано с потоком, управляемым плавучестью, также известным как свободная конвекция или естественная конвекция. Число Прандтля - это отношение коэффициента диффузии по импульсу к коэффициенту температуропроводности. Они определяются следующими уравнениями:

Число Рэлея (например, для вертикальной конвекции стен)

Число Прандтля

Корреляция теплопередачи имеет тенденцию к некоторой форме:

Значение C - это эмпирически определенная корреляция, где число Рэлея занимает позицию в положительном числителе в корреляции, а число Прандтля имеет тенденцию занимать обратную позицию в знаменателе; таким образом, оба имеют положительный вклад в теплопередачу.Однако теплопроводность занимает позицию в числителе с прямой положительной зависимостью первого порядка от коэффициента теплопередачи. Определение положительного или отрицательного воздействия использования конкретной жидкости в приложении может быть обременительным, поскольку рассматриваются несколько видов и ориентаций конвективных поверхностей теплопередачи.

За исключением полного термического анализа, менее строгий подход, включающий показатель качества, такой как число Муромцефа, может дать более простую основу для сравнения жидкостей с учетом некоторых или всех физических свойств, упомянутых ранее.

Число Муромцева образует:

Значения a, b, d и e представляют собой положительные значения, специфичные для типа приложения.

В целом, из числа Муромстеффа, а также из полного анализа различных корреляций для коэффициентов конвективной теплопередачи между жидкостью и твердыми поверхностями можно видеть, что теплопроводность, плотность и удельная теплоемкость положительно влияют на рабочие характеристики теплоноситель, а вязкость - отрицательный фактор.

К отрицательному эффекту увеличения вязкости при теплопередаче добавляется влияние на производительность насоса жидкостей разной вязкости, поскольку скорость жидкости будет иметь значительное положительное влияние на коэффициент теплопередачи. У насосов также есть графики зависимости расхода от давления, чтобы показать ожидаемую производительность с различными типами жидкостей и смесями, которые могут вызвать отклонение от поставляемых кривых. Работа при различных температурах также повлияет на вязкость жидкости, что окажет дополнительное влияние на скорость потока. Скорость или расход жидкости важны для понимания ожидаемых характеристик системы. Теплообменники и холодные пластины часто рассчитаны на определенный расход конкретного типа жидкости. Отклонение от жидкости, используемой для построения графиков прогнозируемых характеристик, приведет к изменению чисел.

Конечно, объемный поток жидкости должен быть достаточным для удовлетворения требований к отводу тепла, как ожидается, исходя из удельной теплоемкости жидкости и допустимого повышения температуры:

Согласно часто используемому уравнению Дарси-Вейсбаха,

с корреляциями для коэффициента трения fD, доступного 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 цель в системе - работать с насосом, производительность которого чувствительна к противодавлению системы, вязкость предполагаемой жидкости может иметь значение.

Анализ затрат

Водопроводная вода, очевидно, является самым дешевым вариантом, а очищенная охлаждающая вода будет дороже в зависимости от типа и требуемого уровня чистоты.

Стоит отметить затраты на техническое обслуживание, связанные с определенным типом охлаждающей жидкости. Это будет включать фильтрацию, ионизационные слои, катодную защиту и долив испарившейся или вытекшей жидкости. Утилизация - еще один фактор - водопроводную или очищенную воду обычно можно утилизировать в обычном канализации, но вода, смешанная со спиртами или другими органическими веществами, и любая органическая жидкость обычно требуют других методов. Растворы охлаждающей жидкости, которые требуют периодической промывки и перезарядки в течение срока их службы, а также растворы, с которыми необходимо обращаться в конце срока службы системы, могут иметь затраты на утилизацию, которые превышают первоначальную стоимость охлаждающей жидкости.

Со временем можно ожидать снижения уровня жидкости в недостаточно замкнутой системе (утечки в швах или уплотнениях). Добавление смеси вода / охлаждающая жидкость для доведения уровня жидкости должно включать специально контролируемые концентрации охлаждающей жидкости, чтобы соответствовать существующей жидкости системы. Однако гликоли со временем могут распадаться на органические кислоты - измерение pH жидкости в системе и проверка на твердые и биологические загрязнения могут быть индикатором того, что требуется замена охлаждающего раствора.

Жидкость Теплопроводность (Вт / мК)

Удельная теплоемкость
(Дж / кг · К)

Вязкость
(сП)

Плотность
(кг / м 3 )


Стоимость
Температура кипения
(° C)
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 $$$ 112 -40
Galden HT200 0.065 963 4,30 1790 $$$ 200 -85 *
Флюоринерт FC-72 0,057 1100 0,64 1680 $$$ 56 -90 *

Заключение

Существует множество типов охлаждающих жидкостей, удовлетворяющих требованиям применения. Выбор подходящей охлаждающей жидкости для конкретного применения требует понимания характеристик и теплофизических свойств жидкости, включая характеристики, совместимость и факторы технического обслуживания. В идеале охлаждающая жидкость представляет собой недорогую и нетоксичную жидкость с исключительными теплофизическими свойствами и длительным сроком службы. Каждый вариант охлаждающей жидкости предлагает разные свойства, такие как теплопроводность, удельная теплоемкость и термическая стабильность, но их использование в конечном итоге будет зависеть от их надежности и экономики.

Обзор жидких охлаждающих жидкостей для охлаждения электроники

Введение

Охлаждение электронных компонентов стало серьезной проблемой в последнее время из-за достижений в разработке более быстрых и компактных компонентов.В результате были разработаны различные технологии охлаждения для эффективного отвода тепла от этих компонентов [1, 2]. Использование жидкого хладагента стало привлекательным из-за более высокого коэффициента теплопередачи по сравнению с воздушным охлаждением. Охлаждающие жидкости используются как в однофазных, так и в двухфазных системах. Однофазный охлаждающий контур состоит из насоса, теплообменника (холодная пластина / мини- или микроканалы) и радиатора (радиатора с вентилятором или жидкостно-жидкостного теплообменника с водяным охлаждением) [3 ]. Источник тепла в электронной системе прикреплен к теплообменнику. Жидкие хладагенты также используются в двухфазных системах, таких как тепловые трубы, термосифоны, системы кипения с переохлаждением, распылительное охлаждение и системы прямого погружения [2, 4].

Требования к жидкой охлаждающей жидкости для электроники

К жидкой охлаждающей жидкости для электроники предъявляется множество требований. Требования могут различаться в зависимости от типа приложения. Ниже приводится список некоторых общих требований:

  • Хорошие теплофизические свойства (высокая теплопроводность и удельная теплоемкость; низкая вязкость; высокая скрытая теплота испарения для двухфазного применения)
  • Низкая точка замерзания и точка разрыва (иногда разрыв защита при -40 ° C или ниже требуется для целей транспортировки и / или хранения)
  • Высокая температура кипения при атмосферном давлении (или низкое давление пара при рабочей температуре) для однофазной системы; узкая желаемая точка кипения для двухфазной системы
  • Хорошая химическая и термическая стабильность в течение всего срока службы электронной системы
  • Высокая температура вспышки и температура самовоспламенения (иногда требуется негорючесть)
  • Не вызывает коррозии материалы конструкции (металлы, а также полимеры и другие неметаллы)
  • Отсутствие или минимальные нормативные ограничения (экологически чистые, нетоксичные и, возможно, биоразлагаемые)
  • Экономичный

Лучшая охлаждающая жидкость для электроники - недорогая и нетоксичная жидкость с отличными теплофизическими свойствами и длительным сроком службы. Желательны высокая температура вспышки и температура самовоспламенения, чтобы жидкость была менее восприимчива к возгоранию. Хорошие теплофизические свойства требуются для получения высоких коэффициентов теплопередачи и низкой мощности откачки, необходимых для протекания текучей среды через трубку или канал.

Электропроводность (не указанная в списке) охлаждающей жидкости становится важной, если жидкость вступает в прямой контакт с электроникой (например, при прямом погружном охлаждении), или если она вытекает из охлаждающего контура или проливается во время технического обслуживания и ремонта. контактирует с электрическими цепями [5].В некоторых приложениях диэлектрическая охлаждающая жидкость является обязательной, тогда как во многих других применениях она не является обязательной из-за очень отдаленной возможности утечки охлаждающей жидкости (или в случае утечки охлаждающая жидкость не контактирует с электроникой).

Таблица 1: Свойства различных химических составов жидкого хладагента при 20 ° C

В следующих разделах различные химические составы жидкого хладагента разделены на диэлектрические и недиэлектрические жидкости, а их свойства обсуждаются в других разделах. глубина (см. также Таблицу 1).

Диэлектрические жидкие хладагенты

Ароматические углеводороды: Синтетические углеводороды ароматической химии (например, диэтилбензол [DEB], дибензилтолуол, диарилалкил, частично гидрогенизированный терфенил) являются очень распространенными жидкостями для нагрева и охлаждения, используемыми в различных областях. [6]. Однако эти соединения нельзя отнести к категории нетоксичных. Кроме того, некоторые из этих жидкостей (например, алкилированный бензол) имеют сильный запах, который может раздражать персонал, работающий с ними.

Сложный силикатный эфир: Этот химический состав (например, Coolanol 25R) широко использовался в качестве диэлектрического хладагента в бортовых радиолокационных и ракетных системах ВВС и ВМС США. Эти жидкости вызывают значительные, а иногда и катастрофические проблемы из-за их гигроскопичности и последующего образования легковоспламеняющихся спиртов и силикагеля. Поэтому эти жидкости были заменены более стабильными и диэлектрическими алифатическими химическими веществами (полиальфаолефины или ПАО) [7].

Алифатика: Алифатические углеводороды парафинового и изопарафинового типа (включая минеральные масла) используются в различных системах прямого охлаждения электронных компонентов, а также в охлаждающих трансформаторах [6].Многие алифатические соединения на основе нефти соответствуют критериям Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) и Министерства сельского хозяйства США (USDA) в отношении случайного контакта с пищевыми продуктами. Эти жидкости на нефтяной основе не образуют опасных побочных продуктов разложения. Большинство этих жидкостей имеют незаметный запах и нетоксичны в случае контакта с кожей или проглатывания. Как упоминалось ранее, в последнее десятилетие жидкости на основе алифатических полиальфаолефинов заменили жидкости на основе силикатно-сложных эфиров в различных системах охлаждения военной электроники (и авионики).

Силиконы: Другой класс популярных химических охлаждающих жидкостей - это диметил- и метилфенилполи (силоксан) или обычно известное как силиконовое масло [6]. Поскольку это синтетическое полимерное соединение, молекулярную массу, а также теплофизические свойства (точку замерзания и вязкость) можно регулировать путем изменения длины цепи. Силиконовые жидкости используются при температурах от -100 ° C до 400 ° C. Эти жидкости имеют отличный срок службы в закрытых системах при отсутствии кислорода.Кроме того, известно, что нетоксичные силиконовые жидкости практически не имеют запаха и удобны для рабочих мест. Однако низкое поверхностное натяжение придает этим жидкостям тенденцию течь вокруг трубопроводной арматуры, хотя низкое поверхностное натяжение улучшает смачиваемость. Как и алифатические соединения, силиконовые масла с высоким молекулярным весом также нашли применение в охлаждающих трансформаторах.

Фторуглероды: Фторированные соединения, такие как перфторуглероды (например, FC-72, FC-77), гидрофторэфиры (HFE) и перфторуглероды (PFE), обладают определенными уникальными свойствами и могут использоваться в контакте с электроникой [4, 8] . Прежде всего, эти жидкости негорючие и нетоксичные. Некоторые фторированные соединения обладают нулевым озоноразрушающим потенциалом и другими экологическими свойствами. Во-вторых, некоторые из этих жидкостей имеют низкие температуры замерзания и низкую вязкость при низких температурах. Однако эти жидкости очень дороги, имеют плохие термические свойства, некоторые из них обладают потенциалом глобального потепления (парниковый эффект), а из-за чрезвычайно низкого поверхностного натяжения могут возникать утечки вокруг фитингов.

Жидкие хладагенты без диэлектрика
Жидкие хладагенты без диэлектрика часто используются для охлаждения электроники из-за их превосходных тепловых свойств по сравнению с диэлектрическими хладагентами.Не диэлектрические охлаждающие жидкости обычно представляют собой растворы на водной основе. Поэтому они обладают очень высокими удельной теплоемкостью и теплопроводностью [9]. Деионизированная вода - хороший пример широко используемой охлаждающей жидкости для электроники. Некоторые другие популярные недиэлектрические химические составы охлаждающей жидкости обсуждаются ниже:

Этиленгликоль (EG): Обычно EG используется в качестве антифриза при охлаждении автомобильных двигателей, а также во многих промышленных системах охлаждения. Общие области применения включают технологическое охлаждение при более низких температурах.Этиленгликоль бесцветен, практически не имеет запаха и полностью смешивается с водой. При правильном ингибировании он имеет относительно низкую коррозионную активность. Однако эта охлаждающая жидкость классифицируется как токсичная, и с ней следует обращаться и утилизировать осторожно. Качество воды, используемой для приготовления раствора гликоля, очень важно для системы. Обычно рекомендуется вода с низкой концентрацией хлорид- и сульфат-ионов (<25 частей на миллион). Кроме того, следует поддерживать график мониторинга, чтобы избежать истощения ингибитора и обеспечить постоянство pH раствора.После того, как ингибитор израсходован, рекомендуется удалить старый гликоль из системы и установить новый заряд.

Пропиленгликоль (PG): В ингибированной форме PG обладает теми же преимуществами низкой коррозионной активности, что и этиленгликоль. Кроме того, пропиленгликоль считается нетоксичным. Помимо отсутствия токсичности, он не имеет преимуществ перед этиленгликолем, поскольку он дороже и более вязкий.

Метанол / Вода: Это недорогой раствор антифриза, который находит применение в холодильной технике и в тепловых насосах с грунтовым источником.Как и в случае с гликолями, это можно предотвратить, чтобы остановить коррозию. Эту жидкость можно использовать при температуре до -40 ° C из-за ее относительно высокой скорости теплопередачи в этом диапазоне температур. Его основными недостатками в качестве теплоносителя являются токсикологические соображения. Он считается более вредным, чем этиленгликоль, и поэтому нашел применение только в технологических процессах, расположенных на открытом воздухе. Кроме того, метанол является легковоспламеняющейся жидкостью и, как таковой, представляет потенциальную опасность возгорания в местах хранения, обращения или использования.

Этанол / вода: Это водный раствор денатурированного зернового спирта. Его главное преимущество в том, что он не токсичен. Поэтому он нашел применение на пивоваренных заводах, винных заводах, химических заводах, заводах по заморозке пищевых продуктов и тепловых насосах с грунтовым питанием. Как легковоспламеняющаяся жидкость, она требует определенных мер предосторожности при обращении и хранении.

Раствор хлорида кальция: Водные растворы хлорида кальция находят широкое применение в качестве циркулирующих охлаждающих жидкостей на пищевых предприятиях. Он негорючий, нетоксичный и термически более эффективен, чем растворы гликоля.29% (по массе) раствор хлорида кальция имеет температуру замерзания ниже -40 ° C. Основным недостатком этой охлаждающей жидкости является ее высокая коррозионная активность даже в присутствии ингибиторов коррозии.

Раствор формиата / ацетата калия: Водные растворы солей формиата и ацетата калия негорючие и нетоксичные, а также гораздо менее агрессивны и термически более эффективны, чем раствор хлорида кальция [5]. Поэтому, даже имея более высокую цену, чем хлорид кальция, они нашли большое количество применений в последние годы.Хотя в основном эти жидкости используются в пищевых продуктах, напитках, фармацевтических препаратах, химических и климатических камерах, недавно эти жидкости были исследованы для однофазного конвекционного охлаждения микропроцессоров.

Жидкие металлы: В последнее время жидкие металлы, относящиеся к химическому составу Ga-In-Sn, использовались в магнитно-жидкостном динамическом (MFD) насосе [2]. Он использует высокую теплопроводность и плотность металлического сплава для отвода очень высокого теплового потока от микропроцессоров.

Другие экзотические химические составы охлаждающих жидкостей

Помимо химического состава, описанного выше, в области жидких охлаждающих жидкостей есть некоторые новые разработки. Наножидкости (дисперсии наночастиц, таких как оксид металла, металл, углеродные нанотрубки или алмаз в охлаждающей жидкости для увеличения теплопроводности) были исследованы как метод улучшения тепловых характеристик существующих химических веществ [10].

Количество журнальных публикаций в этой области за последние годы увеличилось в геометрической прогрессии.Однако существует еще множество неизвестных факторов (например, долговременная надежность, агломерация, оседание и закупорка микроканалов), существующих при использовании наночастиц в охлаждающей жидкости. Материалы с фазовым переходом (PCM) в их микро- или наноинкапсулированной форме используются в охлаждающей среде для увеличения удельной теплоемкости. Опять же, надежность была проблемой при их использовании.

Ионные жидкости (жидкие соли комнатной температуры) также продемонстрировали некоторый потенциал стать охлаждающими жидкостями следующего поколения на основе их термической стабильности, чрезвычайно низкого давления пара и других свойств.В настоящее время их применение ограничено растворителями в химических реакциях и экстракциях. Потребуется несколько лет, чтобы эти химические составы стали технически и экономически конкурентоспособными с существующими охлаждающими жидкостями.

Выводы

В продаже имеется несколько охлаждающих жидкостей (как диэлектрических, так и недиэлектрических). Однако выбор наилучшей охлаждающей жидкости для конкретного применения требует правильного понимания всех характеристик и теплофизических свойств этих жидкостей.Диэлектрические жидкости могут использоваться для контакта с электроникой, тогда как не диэлектрические охлаждающие жидкости могут использоваться с охлаждающей пластиной. В будущем могут появиться охлаждающие жидкости с лучшими свойствами (теплопроводность, удельная теплоемкость, термическая стабильность), но их популярность будет зависеть от их надежности и экономичности.

Ссылки
  1. Incropera, F., Жидкостное охлаждение электронных устройств однофазной конвекцией, Нью-Йорк: John Wiley & Sons, 1999, стр. 1-14.
  2. Ласанс, К. и Саймонс, Р., «Достижения в области высокоэффективного охлаждения для электроники», ElectronicsCooling, Vol. 11, No. 4, 2005, pp. 22-39.
  3. Шмидт Р., «Жидкостное охлаждение возвращается», ElectronicsCooling, Vol. 11, No. 3, 2005, pp. 34-38.
  4. Chrysler, GM, Chu, R., and Simons, RE, «Струйное вскипание диэлектрической охлаждающей жидкости в узких зазорах», IEEE Transactions CHMT-Part A., Volume 18, No. 3, 1995, pp. 527- 533.
  5. Mohapatra, S. и Loikits, D., «Достижения в технологиях жидкого хладагента для охлаждения электроники», Труды 21-го симпозиума IEEE Semiconductor по измерению температуры и управлению, Сан-Хосе, Калифорния, 2005, стр.354-360.
  6. Мохапатра, С., «Выбор теплоносителей для низкотемпературных применений», «Прогресс химической инженерии», август 2001 г., стр. 47-50.
  7. Ghajar, A., Tang, W. и Beam, J., «Сравнение гидравлических и тепловых характеристик жидких хладагентов PAO и Coolanol 25R», 6-я совместная конференция по теплофизике и теплопередаче AIAA / ASME, Колорадо-Спрингс, Колорадо, июнь 20-23, 1994, стр. 1-14.
  8. Мэддокс Д.Э. и Мудавар, И., «Критический тепловой поток при кипении переохлажденного потока фторуглеродной жидкости на смоделированном электронном чипе в прямоугольном канале», Международный журнал тепломассопереноса, том 32, 1989 г. , стр.379-394.
  9. Основы справочника ASHRAE, Атланта: Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, Inc., 2001.
  10. Маркиз, Ф. и Чибанте, Л., «Улучшение теплопередачи наножидкостей и нанолубрикантов с помощью углеродных нанотрубок», JOM, 57 (12), pp. 32-43, 2005.

Coolant Experts

Что такое охлаждающая жидкость двигателя и для чего она нужна?

Охлаждающая жидкость двигателя - это теплоноситель, предназначенный для отвода избыточного тепла от двигателя внутреннего сгорания.Он также служит для предотвращения замерзания и, самое главное, защиты от коррозии. Работающий двигатель обычно преобразует только треть энергии, получаемой при сгорании топлива, в работу, которая приводит в движение транспортное средство. Остальные две трети превращаются в тепло, из которых одна треть уходит с выхлопом. Остающаяся треть остается в блоке двигателя, что требует наличия охлаждающей жидкости для поглощения этого тепла, передачи его к радиатору и отвода в окружающую среду. За счет отвода этого тепла охлаждающей жидкостью двигатель может работать более эффективно.Следовательно, охлаждающая жидкость двигателя - это общий термин, используемый для описания жидкостей, которые отводят тепло от двигателя, по сути, «охлаждая» двигатель.

Не все жидкости являются эффективными теплоносителями при использовании в экстремальных условиях, как в двигателе внутреннего сгорания. Выбор подходящей жидкости зависит от окружающей среды, в которой используется двигатель, и от взаимодействия жидкости с материалами, из которых состоит двигатель. В некоторых средах, например, в северных широтах, двигатель может подвергаться периодам сильного холода, что требует, чтобы жидкость оставалась жидкой для правильной работы.Фактически, жидкий теплоноситель должен быть непроницаемым для замерзания или, другими словами, он должен обладать характеристиками «незамерзания». По этой причине охлаждающую жидкость двигателя иногда называют антифризом. Антифриз - это более конкретный термин, используемый для описания продуктов, обеспечивающих защиту от замерзания. Многие люди используют термины охлаждающая жидкость и антифриз как синонимы. Однако не все охлаждающие жидкости двигателя должны обеспечивать защиту от замерзания. Это особенно актуально, когда оборудование используется в тропическом климате.В этом климате вам всегда понадобится охлаждающая жидкость двигателя, но она может не понадобиться для защиты от замерзания.

Следовательно, в этих регионах часто используются охлаждающие жидкости на водной основе. Таким образом, тип используемой охлаждающей жидкости зависит как от области применения, так и от географии / климата, в котором она используется. Для единообразия мы будем использовать термин охлаждающая жидкость при описании теплоносителя двигателя.

И наоборот, во время работы двигателя жидкость должна обладать способностью оставаться жидкостью, поскольку она нагревается во время работы.Он должен сопротивляться склонности к кипению и образованию паров, поскольку это снижает его способность передавать тепло. Для эффективного жидкого теплоносителя для использования в двигателях внутреннего сгорания может потребоваться низкая точка замерзания, а также повышенная точка кипения, обеспечивающая его способность работать во всех ситуациях, встречающихся в окружающей среде. Такие характеристики проявляются при смешивании гликолей с водой и по этой причине составляют основу всех охлаждающих жидкостей двигателя.

В качестве охлаждающих жидкостей двигателя используются два основных гликоля: этиленгликоль и пропиленгликоль.Оба могут использоваться в автомобильных охлаждающих жидкостях или охлаждающих жидкостях для двигателей, работающих в тяжелых условиях, или в жидкостях-теплоносителях на основе гликоля, хотя общепризнано, что жидкости на основе этиленгликоля при использовании по назначению обеспечивают наибольшее экономичное преимущество в производительности. Охлаждающие жидкости двигателя на основе пропиленгликоля или низкотемпературные теплоносители, как правило, используются в местах, где требуется продукт с низкой токсичностью и из-за токсичности этиленгликоля его нельзя использовать.

На рынке охлаждающих жидкостей двигателя доступны и другие базовые жидкости, например 1,3-пропандиол, также известный как PDO и глицерин. Однако, поскольку большая часть мирового рынка охлаждающих жидкостей для двигателей использует гликоли или воду, мы сосредоточим внимание на использовании этих материалов при обсуждении охлаждающих жидкостей для двигателей и теплоносителей.
Охлаждающая жидкость двигателя выполняет несколько функций в дополнение к защите от замерзания и кипения. Охлаждающие жидкости также должны содержать присадки, препятствующие коррозии и образованию накипи в системе охлаждения двигателя. В современных охлаждающих жидкостях двигателя используется смесь гликоля и воды или просто деионизированная вода с химическими ингибиторами коррозии и красителями, входящими в комплект.

Такая комбинация приводит к продукту, который обеспечивает следующие преимущества:

Легкий способ представить себе охлаждающую жидкость двигателя - рассмотреть, что она состоит из трех основных компонентов, а именно гликоля, деионизированной воды и ингибиторов коррозии, как показано ниже:

Этиленгликоль или пропиленгликоль + деионизированная вода + ингибиторы коррозии = охлаждающая жидкость двигателя

Различия между охлаждающими жидкостями двигателя в первую очередь продиктованы качеством используемых гликоля и воды, и столь же важными, если не более важными, являются используемые ингибиторы коррозии. Каждая технологическая система ингибитора коррозии предназначена для конкретного или широкого применения в зависимости от области применения охлаждающей жидкости и среды, в которой она должна функционировать.

Что такое охлаждающая жидкость?

Что такое охлаждающая жидкость? Охлаждающая жидкость (также называемая антифризом) - это специальная жидкость, которая проходит через ваш двигатель, чтобы поддерживать его в правильном диапазоне рабочих температур. Он сделан из этиленгликоля или пропилена и обычно имеет зеленый, синий или даже розовый цвет.

Как работает охлаждающая жидкость?
Двигатель вашего автомобиля сильно нагревается во время работы и должен постоянно охлаждаться, чтобы избежать повреждения двигателя. Система охлаждения вашего автомобиля работает, направляя охлаждающую жидкость через каналы в блоке двигателя и головках. Когда охлаждающая жидкость проходит через эти каналы, она забирает тепло от двигателя. Затем нагретая жидкость по резиновому шлангу попадает в радиатор в передней части автомобиля.Проходя через тонкие трубки в радиаторе, горячая жидкость охлаждается воздушным потоком, поступающим в моторный отсек через решетку перед автомобилем. После охлаждения жидкость возвращается в двигатель для поглощения большего количества тепла. водяной насос поддерживает движение жидкости через эту систему водопровода и скрытых проходов.

Почему важна охлаждающая жидкость Без охлаждающей жидкости тепло, выделяемое в результате постоянного внутреннего сгорания, очень быстро разрушило бы двигатель.Одной воды недостаточно для охлаждения системы, так как высокие температуры внутри двигателя в конечном итоге закипят и полностью испарят ее. Точно так же в очень холодную погоду вода замерзает, когда автомобиль простаивает, делая систему охлаждения бесполезной. Поэтому хладагент важен, поскольку синергия между гликолем и водой позволяет ему работать как в холодной, так и в горячей среде круглый год. Дополнительные присадки, присутствующие в охлаждающей жидкости, также обеспечивают защиту от коррозии.

Как и в случае со смазочными материалами, охлаждающую жидкость в системе охлаждения вашего автомобиля необходимо регулярно проверять, чтобы убедиться, что у вас ее достаточно.Наши антифриз и охлаждающая жидкость для двигателя помогают защитить ваш двигатель от серьезных и серьезных повреждений.

Поскольку не все охлаждающие жидкости можно смешивать, обратитесь к руководству пользователя, чтобы узнать, какая охлаждающая жидкость подходит для вашего автомобиля и как ее следует применять.

Антифриз Rymax и охлаждающая жидкость двигателяНаш антифриз и охлаждающая жидкость двигателя помогают защитить ваш двигатель от серьезных и серьезных повреждений.

Dione BSAntifreeze and Engine Coolant

  • Обеспечивает высокую степень защиты от коррозии для всех систем охлаждения двигателя, независимо от того, изготовлены ли они преимущественно из алюминия или железа.
  • Dione BS - продукт на основе моноэтиленгликоля, который был специально разработан, чтобы быть действительно универсальным в своем применении.
  • Поставляется в виде готового к использованию (-36ºC) концентрата.

Dione G12 +

  • Превосходная стабильность в жесткой воде и очень низкая скорость истощения ингибиторов.
  • Поставляется в виде готового к использованию (-36ºC) концентрата.

Для получения дополнительной информации об антифризах и охлаждающих жидкостях Rymax щелкните здесь.

Лучшие теплоносители для жидкостного охлаждения

Диэлектрическая жидкость

В то время как пищевая промышленность с большей вероятностью выберет PGW, а не EGW для теплопередачи, в силовой электронике, лазерной и полупроводниковой промышленности больше шансов выбрать диэлектрические жидкости, а не воду.Диэлектрическая жидкость не электропроводна и поэтому предпочтительнее воды при работе с чувствительной электроникой. Перфторированные угли, такие как диэлектрическая жидкость Fluorinert ™ от 3M, негорючие, невзрывоопасные и термически стабильные в широком диапазоне рабочих температур. Хотя деионизированная вода также не проводит электричество, Fluorinert ™ менее агрессивен, чем деионизированная вода, и поэтому может быть лучшим выбором для некоторых применений. Однако вода имеет коэффициент теплопроводности примерно 0.59 Вт / м ° C (0,341 БТЕ / час фут ° F), в то время как Fluorinert ™ FC-77 имеет теплопроводность всего около 0,063 Вт / м ° C (0,036 БТЕ / час фут ° F). 5 Fluorinert ™ также намного дороже, чем деионизированная вода.

PAO - это синтетический углеводород, часто используемый в военной и авиакосмической промышленности из-за своих диэлектрических свойств и широкого диапазона рабочих температур. Например, РЛС управления огнем на современных истребителях имеют жидкостное охлаждение с использованием PAO. Для тестирования холодных пластин и теплообменников, в которых в качестве теплоносителя будет использоваться ПАО, также доступны рециркуляционные охладители, совместимые с ПАО. ПАО имеет теплопроводность 0,14 Вт / м ° C (0,081 БТЕ / ч фут ° F). Таким образом, хотя диэлектрические жидкости обеспечивают жидкостное охлаждение с низким уровнем риска для электроники, они обычно имеют гораздо более низкую теплопроводность, чем вода и большинство водных растворов.

Вода, деионизированная вода, гликоль / водные растворы и диэлектрические жидкости, такие как фторуглероды и полиальфаолефин, являются теплоносителями, наиболее часто используемыми в высокоэффективных системах жидкостного охлаждения. Важно выбрать жидкий теплоноситель, совместимый с вашим трактом прохождения жидкости, обеспечивающий защиту от коррозии или минимальный риск коррозии и отвечающий конкретным требованиям вашего приложения.При правильном химическом составе ваш жидкий теплоноситель может обеспечить очень эффективное охлаждение вашего контура жидкостного охлаждения. Для получения дополнительной информации о технологиях жидкостного охлаждения и подходящей рабочей жидкости для использования в вашей системе свяжитесь с Aavid.

1 Мохапатра, Сатиш К., «Обзор жидких охлаждающих жидкостей для охлаждения электроники», ElectronicsCooling, май 2006 г., с. 22.

2 Компания Dow Chemical, «Важность использования воды хорошего качества в растворах теплоносителя», www.Dow.com, форма № 180-01396-1099QRP, октябрь 1999 г.

3 Компания Dow Chemical, «Как выбрать правильный теплоноситель», «Технологическое отопление», январь 2008 г., Трой, Мичиган, с. 52.

4 Компания Dow Chemical, «Руководство по проектированию и эксплуатации для DOWTHERM SR-1 и DOWTHERM 4000 ингибированных теплоносителей на основе этиленгликоля», www.Dow.com, форма № 180-1190-0901 AMS, сентябрь 2001, стр. 6.

5 3M, «Электронная жидкость 3M Fluorinert ™ FC-77», www.3M.com, 98-0212-2309-8 (HB), май 2000 г., стр. 1.


Охлаждающая жидкость - обзор | Темы ScienceDirect

12.3.2 Двигатели с низким тепловыделением

Отвод тепла охлаждающей жидкостью преобладает за счет большого теплового сопротивления газа к стенке в тепловом пограничном слое камеры сгорания, а не за счет меньшего теплового сопротивления от стенки к охлаждающей жидкости тепловое сопротивление со стороны охлаждающей жидкости. Несмотря на то, что керамика имеет гораздо более низкую теплопроводность, чем металлы (на один-два порядка), `` адиабатические '' (или так называемые низкотемпературные) двигатели, использующие керамические материалы в качестве изоляции стенок цилиндра, не снижают теплоотдачу. отклонение на порядок.Причина в том, что тепловое сопротивление стороны газа играет важную роль в общем тепловом сопротивлении. Повышение теплового КПД двигателя за счет уменьшения отвода тепла от цилиндров было ключевой задачей двигателей LHR. Было обнаружено, что в двигателях LHR по сравнению с двигателями с традиционным охлаждением наблюдалось уменьшение задержки зажигания и предварительного смешения, а также увеличение продолжительности диффузионного горения. Неблагоприятным аспектом двигателей LHR является то, что более высокая температура стенки цилиндра нагревает всасываемый воздух и приводит к снижению объемного КПД и увеличению выбросов NO x .В целом выводы и заключения по двигателям LHR остаются противоречивыми и неубедительными. Сообщается об улучшении расхода топлива двигателями LHR в диапазоне 4–10% (Jaichandar and Tamilporai, 2003). Характеристики теплопередачи в цилиндрах двигателей LHR и их трибологическое влияние очень сложны и до сих пор не полностью изучены исследователями.

Дизельные двигатели с низким тепловыделением были тщательно исследованы Morel et al. (1986), Assanis (1989), Kobori et al. (1992), Sun et al. (1994), Йонушонис (1997). Kamo et al. (1987, 1996, 2000a, 2000b, 2003), Kamo (2000), Sharma and Gaur (1990), Reddy et al. (1990), Woods et al. (1992), Kimura et al. (1992), Schwarz et al. (1993), Bryzik et al. (1993), Jaichandar and Tamilporai (2003, 2004), Tamilporai et al. (2003), Hergart et al. (2005), Sutor et al. (2005), Saad et al. (2007 г.), Ракопулос и Гиакумис (2007 г.) и Ясар (2008 г.).

Антифризы / охлаждающие жидкости - KOST USA, Inc.

KOST USA, Inc. производит широкий спектр высокоэффективных антифризов / охлаждающих жидкостей на основе этиленгликоля и пропиленгликоля для автомобилей, тяжелых условий эксплуатации, дорожных, внедорожных и морских применений.Наш обширный портфель брендов изготавливается из первичного сырья с соблюдением строгих требований к качеству. Состав каждой торговой марки разработан в соответствии с последними стандартами ASTM, а также с химическими веществами, одобренными OEM (производителем оригинального оборудования). Кроме того, все антифризы / охлаждающие жидкости KOST USA содержат присадку Bitter-Aid ™, предотвращающую потребление.

Марки антифризов / охлаждающих жидкостей



Какие компоненты входят в состав антифриза / охлаждающей жидкости?

Антифриз / охлаждающая жидкость состоит из теплоносителя, как правило, высококачественной деионизированной воды / воды обратного осмоса (DI / RO), чистого гликоля, ингибиторов коррозии и присадок, в зависимости от типа охлаждающей жидкости, которые могут быть органическими или неорганическими по своей природе.

Почему антифриз / охлаждающая жидкость состоит из гликоля?

Вода является подходящим теплоносителем, но ее диапазон температур ограничен. При добавлении гликоля в воду диапазон рабочих температур выше, чем у любой жидкости, используемой отдельно. Этиленгликоль (EG) является наиболее распространенным гликолем, используемым в антифризах / охлаждающих жидкостях, но также могут использоваться экологически чистые жидкости, такие как пропиленгликоль (PG).

Важен ли тип используемой воды?

Да.В идеале следует использовать воду, не содержащую растворенных минералов, которые непосредственно способствуют образованию накипи. Накипь снижает способность жидкости передавать тепло и может привести к отказу системы охлаждения двигателя. Спецификации и стандарты производителей оригинального оборудования (OEM) содержат требования к качеству воды, подходящей для использования в антифризах / охлаждающих жидкостях, как производителем охлаждающей жидкости, так и потребителем. Городская или колодезная вода может содержать растворенные минералы и мелкие частицы, и по этой причине не рекомендуется разбавлять концентрат охлаждающей жидкости.Деионизированная вода была специально обработана для удаления растворенных минералов и твердых частиц, что делает ее идеально подходящей для использования в охлаждающих жидкостях.

Можно ли использовать концентрат охлаждающей жидкости на основе гликоля как есть?

Нет. Концентрат охлаждающей жидкости на основе гликоля сам по себе не обеспечивает достаточной теплоотдачи и защиты от коррозии. Для достижения желаемой теплопередачи и свойств концентрат охлаждающей жидкости всегда необходимо разбавлять водой высокого качества, предпочтительно деионизированной водой в соотношении 50:50 с концентратом охлаждающей жидкости.Концентрат охлаждающей жидкости на основе гликоля всегда следует разбавлять до концентрации от 30% до 70%, поскольку смеси за пределами этих пределов могут ухудшить характеристики охлаждающей жидкости.

Каков диапазон рабочих температур смесей охлаждающих жидкостей?

Ниже приведены значения разбавления по объему и рабочие диапазоны температур для типичного концентрата этиленгликоля для охлаждающей жидкости:
% АНТИФРИЗ % ВОДЫ ЗАЩИТА ОТ ЗАМЕРЗАНИЯ * ЗАЩИТА ОТ КИПЯ

30

70

-17 ° С

121 ° С

40

60

-23 ° С

126 ° С

50

50

-37 ° С

129 ° С

60

40

-52 ° С

132 ° С

70

30

-64 ° С

136 ° С

* С КРЫШКОЙ РАДИАТОРА (15 PSI) В ХОРОШЕМ СОСТОЯНИИ

Каков срок хранения антифриза / охлаждающей жидкости (неиспользуемой)?

Обычно жидкости этиленгликоля (ЭГ), обычные (неорганические) по своей природе, имеют срок годности 18 месяцев.Жидкости на основе органических кислот (OAT) имеют срок годности около 8 лет. Для экологически чистых жидкостей, смешанных с пропиленгликолем (PG), срок годности обычных жидкостей оценивается в 12 месяцев, а для жидкостей (OAT) - 5 лет. Эти утверждения следует интерпретировать как общее руководство, основанное на нормальных условиях хранения. Срок годности жидкости может быть короче или длиннее в зависимости от этих условий.

Каковы идеальные условия хранения?

В идеале, антифриз / охлаждающая жидкость должны храниться из нержавеющей или углеродистой стали, поли или пластика.Следует избегать чрезмерного нагрева выше 100 ° F и длительного воздействия УФ-лучей.

Какие простые тесты можно использовать для проверки охлаждающей жидкости в процессе эксплуатации?

Рефрактометр - лучший и самый экономичный полевой прибор для измерения концентрации гликоля (защита от замерзания и кипения). Использование ареометров может быть менее эффективным и не рекомендуется. Тест-полоски дополнительных присадок к охлаждающей жидкости (SCA) можно использовать для определения уровней ингибиторов в рамках надлежащей программы обслуживания охлаждающей жидкости.Большинство тест-полосок на рынке предназначены для охлаждающих жидкостей дизельных двигателей, работающих в тяжелых условиях, и измеряют уровни нитритов или молибдатов.

Можно ли использовать обычную охлаждающую жидкость для пополнения охлаждающей жидкости с увеличенным сроком службы на основе ингибиторов технологии органических кислот (OAT)?

Использование обычной охлаждающей жидкости не нарушит способность охлаждающей жидкости с увеличенным сроком службы защищать систему охлаждения, но снизит характеристики с увеличенным сроком службы. Следовательно, не рекомендуется доливать охлаждающую жидкость OAT с увеличенным сроком службы какой-либо охлаждающей жидкостью, кроме увеличенного срока службы, поскольку это сводит на нет увеличенный срок службы, желаемый исходной охлаждающей жидкостью в системе охлаждения.

Что такое кавитация и какое влияние она оказывает?

Кавитация возникает из-за вибрации жидкости во время работы без соответствующих ингибиторов для защиты от взрывов материалов системы охлаждения. Низкое давление приводит к испарению жидкости и образованию пузырьков газа, которые затем схлопываются, когда давление нормализуется. В двигателе это обычно происходит внутри водяного насоса и вдоль гильз цилиндров в результате движения поршня и чаще всего встречается в дизельных двигателях.Это постоянное образование пузырей и схлопывание вдоль поверхностей может быть повторяющимся и достаточно сильным, чтобы вызвать коррозию основного металла, что приведет к отказу системы охлаждения. Ингибиторы коррозии, такие как нитрит и / или молибдат, предпочтительно используются в охлаждающей жидкости для предотвращения этой кавитационной коррозии, поскольку они образуют барьерные пленки на металлических поверхностях.

.