Вода как охлаждающая жидкость преимущества

Вода как охлаждающая жидкость.

Вода обладает наивысшей из всех жидкостей удельной теплоемкостью, низкой вязкостью, обеспечивает легкость циркуляции в системе охлаждения, имеет достаточно высокую температуру кипения (105 — 108º С при давлениях 0,11 – 0,12 МПа в закрытых системах охлаждения). Ее преимуществом перед другими жидкостями для систем охлаждения является дешевизна, недефицитность, безвредность для здоровья, негорючесть. К недостаткам воды как охлаждающей жидкости относится ее способность образовывать накипь (отложения), высокая температура замерзания и способность вызывать коррозию металлов.

Накипь, обладая низкой теплопроводностью, ухудшает отвод тепла от стенок двигателя, уменьшает проходное сечение каналов и нарушает тепловой режим двигателя. При толщине слоя накипи 1,5 – 6 мм увеличивается расход топлива на 10 – 30 %, масла – на 15 – 40 %, а мощность двигателя снижается на 10 -25 %.

Образование накипи обусловлено жесткостью природной воды, т.е. наличием в ней растворимых солей кальция и магния. С течением времени эти соли, изменяя свой химический состав, становятся нерастворимыми и откладываются в виде слоя накипи. Интенсивность образования накипи в системе охлаждения характеризуется жесткостью воды.

Жесткость воды измеряется миллиграмм – эквивалентами ионов кальция и магния, приходящимися на 1 л воды.

Жесткость воды	мг-зкв./л
Мягкая	менее 4
Среднежесткая	4 — 8
Жесткая	8 — 12
Очень жесткая	более 12

Наиболее целесообразно применять для охлаждения двигателей мягкую воду, так как она не дает накипи.

Перед использованием в качестве охлаждающей жидкости жесткой и очень жесткой воды следует выполнить ее умягчение одним из следующих способов:

· обработка воды содой (Na₂CO₃) или тринатрийфосфатом (Na₃PO₄) c последующим фильтрованием;

· пропускание воды через глауконитовый или пермутитовый фильтры;

· кипячение воды (дорогой и неэкономичный способ);

· обработка воды магнитным силовым полем в направлении, перпендикулярном силовым линиям, в результате чего содержащиеся в воде соли не образуют накипи, а выпадают в виде легко смывающегося шлама.

В случае использования жесткой воды без умягчения в нее следует добавлять противонакипные присадки (антинакипины). Одной из таких присадок является калиевый хромпик (K₂Cr₂O₇). Применению любого антинакипина должна предшествовать очистка системы охлаждения от старой накипи.

Использование воды в качестве охлаждающей жидкости в холодное время года нежелательно, что связано с ее высокой температурой замерзания, а также со значительным увеличением объема (до 10 %) при переходе в твердое состояние, поэтому зимой для охлаждения двигателей необходимо применять специальные охлаждающие низкозамерзающие жидкости.

Низкозамерзающие жидкости на основе этиленгликоля.

Большое распространение в качестве охлаждающей жидкости получили смеси воды с двухатомным спиртом – этиленгликолем (C₂H₄(OH)₂). Этиленгликоль представляет собой довольно вязкую, бесцветную или желтоватую жидкость с плотностью при 20º С 1,11 г/см 3 , с температурой кипения 197,5º С и температурой замерзания 12º С.

Этиленгликоль обладает неограниченной растворимостью в воде, причем получающиеся температуры замерзания у растворов оказываются ниже, чем у смешиваемых компонентов в чистом виде. Минимальное значение температуры замерзания смеси этиленгликоля с водой (-75º С) получается при концентрации этиленгликоля 66,7 %.

Этиленгликолевая жидкость имеет коэффициент объемного расширения больший, чем вода, поэтому, чтобы при прогретом двигателе избежать переполнения системы охлаждения и потери части жидкости, ее заполняют на 92 – 95 % от объема системы.

Нельзя допускать попадания в этиленгликолевую жидкость нефтепродуктов, которые вызывают ее вспенивание.

Этиленгликолевые антифризы выпускают двух марок 40 и 65 в соответствии с их максимальными температурами замерзания. Для уменьшения коррозионного воздействия антифризов на сталь, медь, алюминий и их сплавы в состав растворов вводят незначительное количество специальных присадок: 2,5 – 3,5 г динатрийфосфата (Na₂HPO₄) и 1 г декстрина на 1 л антифриза. Специально для защиты цинка в состав антифриза вводят 7,5 – 8 % молибденовокислого натрия (Na₂MoO₄), что отмечается в маркировке строчной буквой м (40м или 65м).

Так же выпускается этиленгликолевая охлаждающая жидкость Тосол трех марок: Тосол-А, Тосол-А40, Тосол-Л65. Тосол-А служит для получения жидкостей Тосол-А40 и Тосол-А65 путем разбавления его дистиллированной водой и добавления комплекса различных присадок.

С 1988 г. выпускается антифриз «Лена» трех марок: ОЖ-К, ОЖ-40, ОЖ-65.

Поскольку антифризы различаются по рецептуре, смешивать различные марки между собой не следует.

Этиленгликоль и его водные растворы очень ядовиты. Однако отравляющее действие их проявляется только при попадании в желудочно-кишечный тракт, поэтому специальных мер для защиты неповрежденной кожи и дыхательных путей при использовании этиленгликолевых растворов не требуется.

Срок службы охлаждающих жидкостей ограничен. При интенсивной эксплуатации автомобиля «Тосол» надежно работает в течение 60 тыс. км пробега.

Источник

Вода, как охлаждающая жидкость

Вода обладает наибольшей охлаждающей способностью, имеет самую высокую теплоёмкость, большую теплопроводность, небольшую вязкость, большую теплоту испарения.

Однако вода обладает и существенными недостатками. При 0 0 С она замерзает со значительным увеличением объёма (до 10 %). Это вызывает разрушение (размораживание) системы охлаждения при отрицательных температурах. Вода имеет сравнительно низкую температуру кипения, поэтому её рабочая температура не должна превышать 90 0 С. Растворённые в воде соли образуют в системе охлаждения двигателей отложения (накипь). При отложении накипи нарушается тепловой режим двигателей, увеличивается расход топлива и масла.

Вода в зависимости от содержания растворённых в ней солей может быть мягкой, средней жёсткости или жёсткой. Различают общую, карбонатную (временную) и некарбонатную (постоянную) жесткость. Общей жёсткостью воды называют суммарное содержание в ней кальция и магния. Жёсткость воды измеряют в миллиграмм-эквивалентах (мг-зкв). Один мг-экв жёсткости соответствует содержанию 20,04 мг/л кальция (Са ++ ) или 12,16 мг/л магния (Мg ++ ). Карбонатная жёсткость зависит от количества растворённых в воде двууглекислых солей Са и Мg. Эти соли при температуре выше 80 — 85 0 С разлагаются и выпадают в осадок в виде накипи и шлака. Некарбонатная жёсткость зависит от количества растворённых в воде солей хлористых, сернокислых и кремнекислых. Эти соли при кипячении воды в осадок не выпадают, если их концентрация не превышает предела насыщения.

Жесткость воды ориентировочно может быть определена без специального оборудования по пенообразованию при намыливании рук мылом: в мягкой воде пена устойчивая, а в жёсткой воде пена быстро гаснет и на руках остаётся сальный осадок.

Для уменьшения образования накипи в системе охлаждения предпочтительно применять атмосферную (дождевую, снеговую) воду, которая является мягкой. Поверхностные и грунтовые воды рекомендуется кипятить перед заливом в систему или добавлять к ним антинакипины, например, хромпик (двуххромовокислый калий). В большинстве случаев жёсткую воду перед употреблением обрабатывают реагентами: тринатрийфосфатом, кальцинированной содой и др. Основные способы предупреждения образования накипи приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1 — Способы предупреждения образования накипи

Операция	Реактивы и их действие	Порядок применения
Введение антина-кипинов	Хромпик К2Сг2О7 или нитрат аммония NН4NО3 переводит соли накипи в растворимое состояние	Готовят концентрат: 100 г реактива на 1 л воды. На 1 л среднежесткой воды берут 30-50 мл концентрата; для жесткой 100 — 130 мл. При помутнении воды в системе охлаждения воду меняют
Умягчение воды	Гексамет (NаРО3)6 удерживает соли накипи во взвешенном состоянии	Добавляют в среднежесткую воду 0,2, а в жесткую — 0,3 г/л. Периодически удаляют отстой через краники
Перегонка	Все растворимые соли остаются в перегонном кубе	Получают воду без солей жесткости (дистиллированную)
Кипячение	Соли карбонатной и частично сульфатной жесткости выпадают в осадок	Воду кипятят 20-30 мин, отстаивают и фильтруют от осадка
Обработка химическими реагентами	Кальцинированная сода На2СО3 — 53 мг/л на одну единицу жесткости	Теплую воду перемешивают с реактивом 20-30 мин, отстаивают и фильтруют от осадка

Если накипь все-таки образовалась, её следует удалить следующим составами:

1) раствор 0,6 кг технической молочной кислоты в 10 л воды;

2) раствор смеси фосфорной кислоты (1 кг) и хромового ангидрида (0,5 кг) в 10 л воды.

Время обработки 0,5 — 1 час. Перед обработкой необходимо удалить термостат, залить состав в систему охлаждения. По истечении рекомендуемого срока запустить двигатель и дать поработать 15 — 20 мин, после чего удалить состав и систему два — три раза промыть водой. Последнюю промывку лучше сделать горячим раствором хромпика (0,5 — 1 %) для создания антикоррозионной защитной плёнки на поверхностях системы охлаждения.

Источник

Вода или антифриз?

Один из распространенных споров вокруг отопительных систем возникает из-за выбора вида теплоносителя. Одни утверждают, что лучше воды ничего быть не может, другие советуют использовать антифризы.

У нас мнение однозначное — вода. Ниже мы постараемся объяснить, почему.

Производители котлов не просто так запрещают использование антифриза со своей продукцией. Более того, за использование антифриза в качестве теплоносителя, если такая возможность не указана в инструкции, можно лишиться гарантии на котел. На этапе проектирования котлы испытываются с водой, и все процессы заточены на ее физические свойства. Существуют модели, испытанные с некоторыми видами незамерзающих теплоносителей — на них и стоит обратить внимание, если вы все-таки выбрали антифриз.

Лучший теплоноситель — подготовленная для системы отопления вода . Котлы и другие элементы системы десятки лет проектировались именно под использование с водой.

Какую воду заливают в систему отопления?

Перед заливкой в систему отопления вода из водопровода или природных источников требует подготовки. Это нужно, чтобы устранить возможные негативные влияния жидкости на поверхности, с которыми она взаимодействует. В ходе водоподготовки ее фильтруют и умягчают. Но это доступно далеко не всем владельцам котельных. Самое простое — купить подготовленную для систем отопления воду. Обязательно изучите документацию к вашему котлу и радиаторам отопления — в ней должны быть указаны требования к теплоносителю.

Чем опасна не подготовленная вода? Соли кальция и магния вызывают отложения на внутренних поверхностях труб и теплообменнике. В результате отопительная система обрастает накипью. Со временем это может приводить к уменьшению проходного диаметра, снижению теплоотдачи, увеличению энергопотребления и разрушению отдельных элементов отопительной системы. Растворенный в воде кислород повышает опасность возникновения коррозии, но в правильно спроектированной системе воздух эффективно отводится, снижая риск до минимума.

— Если вода — лучший теплоноситель, почему вообще возникают разговоры про антифриз?

Страшный сон любого владельца собственной котельной — ее остановка зимой. Если температура в доме опустится ниже нуля, вода в системе отопления замерзнет. Это может нанести непоправимый вред трубам и агрегатам.

Другая, не столь очевидная причина разговоров про антифриз, кроется в мифах, которые есть в сфере отопления. Антифриз воспринимается как специально разработанный теплоноситель, а вода — как обычный, дешевый вариант. Именно так позиционируют свою продукцию производители.

Когда возникает опасность? Самая распространенная причина — отключение электричества, ведущее к остановке насосов. Еще бывает, что отопление в доме не постоянное, есть простои в отопительный период.

Насколько все на самом деле серьезно? В наших широтах и правда бывает очень холодно. Периодически свет пропадает в каждом доме — где-то реже, где-то чаще. Тогда и возникает мысль использовать в качестве теплоносителя не воду, а жидкость, которая не замерзает. В реальности отключение электричества может не нанести никакого вреда. Все зависит от температуры воздуха и длительности простоя системы. На случай частых отключений систему отопления оснащают системой бесперебойного питания котла.

Что есть антифриз?

Смесь, температура кристаллизации которой существенно ниже, чем у воды. Незамерзающие жидкости содержат различные присадки, которые предотвращают коррозию, окисление, накипь и другие негативные процессы.

Популярные на рынке виды антифризов:

• На основе этиленгликолей. Эти антифризы самые недорогие, большинство из них отечественного производства. Главный недостаток — токсичность. Вещество опасно для открытых участков тела и дыхательных путей. Этиленгликоли не применяют в открытых, а также двухконтурных системах — из-за существования вероятности попадания вещества в водопровод.
• Пропиленгликоли безопасны для человека, но из-за этого существенно дороже этиленгликолей, температура кристаллизации выше. Обычно эти составы импортные.
• На глицериновой основе. Полностью безопасны — даже если попадут в питьевую воду. Самый редкий вид теплоносителя.

Чем антифриз хуже воды?

Котлы и системы отопления создаются из расчета использования с водой, опираясь на ее физические и химические свойства. У антифриза они другие. В этом и состоит главная проблема. Нужно очень постараться и спроектировать отопительную систему так, чтобы свести недостатки антифриза к минимуму.

1. Вязкость и плотность у антифриза выше, чем у воды. Фактически это означает, что для циркуляции теплоносителя нужны более мощные насосы .
2. А удельная теплоемкость — ниже.
3. Есть риск протечки , если материалы уплотнений не совместимы с конкретным составом антифриза.
4. Более высокий, чем у воды, коэффициент расширения при нагреве. Потребуется расширительный бак большего объема.

Чем может навредить антифриз?

Этиленгликоль токсичен . Любая протечка или неаккуратное обращение с жидкостью может серьезно навредить здоровью или даже угрожать жизни людей и домашних животных.

Добавление воды в антифриз улучшает ряд его характеристик — вязкость, теплоемкость, — но повышает температуру замерзания теплоносителя. Чем выше концентрация антифриза, тем серьезнее воздействие на металлические элементы и уплотнители системы. Последние могут растворятся под действием концентрированного антифриза, что со временем приводит к протечкам .

Чтобы снизить воздействие коррозии, производитель добавляет в антифриз ингибиторы. Иногда их приходится покупать отдельно и примешивать самостоятельно. Но если переусердствовать с долей воды в теплоносителе, то эффективность присадок снижается, и опасность коррозии возрастает . Происходит это как по вине пользователя, — неточные расчеты при разбавлении — так и в результате подпитки теплоносителя в процессе эксплуатации.

Антифризы не должны контактировать с цинком, который может присутствовать в покрытии труб и фитингов. В результате их взаимодействия образуется нерастворимый осадок, который постепенно разрушает отопительную систему . Производители котлов и других компонентов системы отопления (насосы, соединения, фильтры) с большой вероятностью откажут в гарантии при использовании антифризов в качестве теплоносителя.

Пока отложений не так много, ситуацию можно исправить. Для этого нужно промыть систему отопления.

Есть ли альтернативы?

Длительное отключение электричества зимой само по себе — чрезвычайная ситуация. На этот случай лучше иметь резервный источник питания или альтернативные методы отопления. Рассчитав прогнозируемые траты на обеспечение бесперебойного отопления, можно сравнить их со стоимостью антифриза. Антифриз имеет определенный срок службы, а значит, его придется периодически менять — в среднем раз в три года.

Вода в системе отопления не замерзнет сразу после отключения электричества. У вас будет по крайней мере несколько часов на то, чтобы принять меры. Настоящий форс-мажор — если электричество отключат надолго в ваше отсутствие. Многое зависит от материалов дома, его утепления и утепления труб. Некоторым домам для полного размораживания может потребоваться несколько дней.

Выводы:

1. Вода намного лучше подходит для систем отопления, чем антифриз. Большинство котлов проектируется и производится для работы с водой в качестве теплоносителя .
2. При всех преимуществах воды нужно помнить о качестве. Ее нужно специально подготавливать или использовать дистиллированную.
3. Вид теплоносителя (вода или антифриз) нужно выбирать на стадии проектирования отопительной системы дома.
4. Если склоняетесь к антифризу, нужно учесть все проблемы, которые он может вызвать. Убедитесь, что агрегаты системы отопления и ее поверхности могут использоваться в контакте с выбранным химическим составом.
5. В случае долгого отсутствия тепла антифриз спасет только систему отопления, но под ударом окажутся водопровод и канализация. Если у вас нет «плана Б», серьезных убытков не миновать. А если он есть — то и необходимость в использовании антифриза сомнительна.

Нужна помощь в монтаже, ремонте или настройке оборудования — перейдите в раздел услуги.

Остались вопросы или есть идеи — напишите нам.

Источник