5.1.3. Вода как охлаждающая жидкость
Наиболее полно отвечает предъявляемым к тормозным жидкостям требованиям простая вода. Сравнительно высокие теплоёмкость, теплопроводность и коэффициент теплоотдачи, а также незначительная вязкость (1,02 мм2/с при 20 С), нетоксичность и неограниченное количество делают воду ценным теплопередатчиком. Однако у воды есть и весьма существенные недостатки:
– высокая температура замерзания (0 С);
– низкая температура кипения (100 С);
– значительный коэффициент объёмного расширения при замерзании
(9%);
– склонность к образованию отложений (накипи);
– коррозионность к деталям системы охлаждения.
Несмотря на перечисленные недостатки, наряду с высокой стоимостью смесей воды с другими веществами, она широко применяется в системах охлаждения грузовых автомобилей. Эти системы имеют большую вместимость, поэтому затраты на заполнение и доливы специальными жидкостями велики.
Следует иметь ввиду, что попадание минеральных масел в воду взывает сильное пенообразование, что значительно ухудшает теплопередачу. Аналогичное действие оказывает присутствие даже небольшого количества масел в накипи.
При использовании воды в качестве охлаждающей жидкости необходимо постоянно помнить о её склонности к образованию осадков на стенках системы охлаждения. Накипь ухудшает теплоотдачу от нагретых деталей. На образование накипи основное влияние оказывает жёсткость воды.
Жёсткость воды определяют по содержанию в ней солей кальция и магния. Единица жёсткости – содержание 1 миллиграмм-эквивалента (мг-экв) ионов кальция и магния в 1 литре воды. Одному мг-экв жёсткости соответствует содержание 20,04 мг/л Са++ или 12,16 мг/л Мg++. Деление воды группы жёсткости показано в табл. 5.2.
Таблица 5.2
Классификация воды и режим технического обслуживания
системы охлаждения двигателей
Класс воды |
Происхожде-ние воды |
Группа жёсткости |
Общая жёст-кость, мг-экв/л |
Влияние на накипеобразова-ние |
Атмосферная |
Дождевая, снеговая |
Очень мягкая |
До 1,5 |
Накипи не образует |
Окончание табл. 5.2
Класс воды |
Происхожде-ние воды |
Группа жёсткости |
Общая жёст-кость, мг-экв/л |
Влияние на накипеобразова-ние |
Поверхност-ная |
Речная, озёрная, северные водоёмы Центральные и южные районы |
Очень мягкая
Мягкая
Мягкая
Средне-жёсткая |
До 1,5
1,5–4,0
1,5–4,0
4,0–8,0 |
Накипи почти не образует
Образует накипь. Необходимо не реже 2 раз в год удалять накипь. |
Грунтовая |
Родниковая, колодезная, артезианская |
Жёсткая и очень жёсткая |
8,0–12,0 и более |
Быстро откладывается значительная накипь. Не рекомендуется применять воду без предварительного умягчения |
Общая жёсткость воды является суммой карбонатной (временной) и некарбонатной, главным образом сульфатной, жёсткостей. Жёсткость воды легко определить (ориентировочно) при намыливании рук: в мягкой воде пена устойчивая, а в жёсткой воде пена быстро гаснет и на руках остаётся сальный осадок.
Для устранения вредного влияния жёсткости – образования накипи – в систему охлаждения вводят антинакипины или умягчают воду перед заливом (табл. 5.3).
Таблица 5.3
Способы предупреждения образования накипи
Операция |
Реактивы и их действие |
Порядок применения |
Введение антинакипинов |
Хромпик К2Сr2O7 или нитрат аммония NH4NO3 переводят соли накипи в растворимое состояние |
Готовят концентрат: 100 г реактива на 1 л воды. На 1 л среднежёсткой воды берут 30–50 мл концентрата; для жёсткой 100–130 мл. При помутнении воды в системе охлаждения воду меняют. |
Умягчение воды |
Гексамет (NaPO3)6 удерживает соли накипи во взвешенном состоянии |
Добавляют в среднежёсткую воду 0,2, а в жёсткую – 0,3 г/л., периодически удаляют отстой через краники |
Окончание таблицы 5.3
Операция |
Реактивы и их действие |
Порядок применения |
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 Na2CO3 – 53 мг/л на одну единицу жесткости |
Тёплую воду перемешивают с реактивом 20–30 мин, отстаивают и фильтруют от осадка |
Применение антинакипинов эффективно снижает скорость образования накипи в системе охлаждения (рис. 5.2).
Рис. 5.2. Динамика нарастания количества накипи в системе охлаждения, заправленной водой с антинакипином (2) и без него (1)
При образовании накипи её удаляют различными способами:
1) Техническая молочная кислота (600 г на 10 л воды);
2) Хромпик (200 г на 10 л воды);
Растворы хромпика вызывают ожоги кожи!
3) 6–10% раствор НСl с добавками различных ингибиторов.
Растворы заливают в систему охлаждения, удалив термостат, и выдерживают:
– в технической молочной кислоте – до прекращения выделения
углекислого газа;
– хромпике – 8–10 часов;
– соляной кислоте – 0,5–1 час.
Затем растворы сливают и тщательно промывают систему охлаждения водой.
Промышленность выпускает большое количество препаратов для удаления накипи, например «Автоочиститель-1».
При использовании воды в качестве охлаждающей жидкости зимой необходимо помнить о возможности замерзания воды в радиаторе при циркуляции по малому контуру системы. Особенно это возможно при постоянном вращении вентилятора приводными ремнями.
Для увеличения температуры кипения в герметичной системе охлаждения повышается давление. В результате возрастает и температура закипания воды:
– при 0,05 Мпа – 112 С;
– при 0,12 Мпа – 124 С.