Курсовая_1 / Chabannyi_Pal_mast_Mater_kn1
.pdf
Рідини для систем охолодження двигунів
Вода, як охолоджувальна рідина має переважне застосування, оскільки недефіцитна, має високу теплоємкість, пожежобезпечна і нетоксична. Однак їй властиві суттєві експлуатаційні недоліки. Це – низька температура замерзання (00С), що дуже ускладнює її застосування взимку. До того ж при замерзанні вода збільшує свій об’єм на 10 % (рис. 3.2), тому при утворенні льоду в системі охолодження виникає тиск до 200…300 МПа, що призводить до поломок двигуна і радіатора.
Рис. 3.1. Схема стаціонарної катіонітової установки для пом’якшення жорсткої води:
1 – насос; 2 – катіоновий фільтр з сульфованим вугіллям; 3 – мішалка для приготування розчину повареної солі; 4 – збірник пом’якшеної
води
331
Г.А. Попов
Рис. 3.2. Залежність об’єму води від температури
Низька температура кипіння веде іноді до закипання води в системі охолодження, інтенсивного випаровування і припинення циркуляції, внаслідок утворення парових пробок. Цей недолік води виявляється перш за все у жаркий періоді в гористій місцевості. Застосування закритої системи охолодження дозволяє підвищити температуру кипіння до 110…1200С.
Одним з найбільших недоліків води є здатність утворювати накипи на стінках деталей системи охолодження. Накип, маючи низьку теплопровідність (приблизно в 100 раз нижче чавуну), погіршує відведення тепла від стінок двигуна, порушуючи його тепловий режим, внаслідок чого при товщині шару накипу від 1,5 до 6 мм збільшується витрата палива на 9...20% (рис. 3.3), масла – на 15…40%, а потужність двигуна знижується на 10…20%.
332
Рідини для систем охолодження двигунів
Рис. 3.3. Вплив накипу на перевитрату палива
Інтенсивність утворення накипу залежить від вмісту в воді розчинних солей, в основному кальцію і магнію, що характеризується твердістю води. Твердість води вимірюється в міліграмеквівалент на 1л (мг-екв/л). Вода, яка містить в 1 л 20,04 мг кальцію або 12,16 мг магнію має твердість, що дорівнює одному міліграм-еквіваленту.
Розрізняють тимчасову (карбонатну) і постійну (некарбонатну) твердість. Тимчасова твердість пов’язана з наявністю у воді бікарбонатів кальцію та магнію, які при нагріванні води до 800С і вище розкладаються, утворюючи на стінках системи охолодження нерозчинну у воді накип у вигляді карбонатів кальцію і магнію.
Постійна твердість пов’язана з наявністю у воді некарбонатних солей: хлоридів і сульфатів кальцію та магнію, які не розкладаються при її нагріванні, а взаємодіючи з водою або солями, що знаходяться в ній, утворюють щільну і тверду накип.
Сума тимчасової і постійної твердості складає твердість або загальну твердість води, за якою її класифікують. Вода, яка має твердість до 3 мг-екв/л – м’яка, від 3 до 6 – середньої твердості, від 6 до 9 – тверда, більше 9 мк-екв/л – дуже тверда. За-
333
Г.А. Попов
стосування в системі охолодження твердої води не бажано, дуже твердої – недопустимо.
Найбільш м’якою та чистою є дощова і снігова (атмосферна) вода, яка має твердість менше 0,04 мг-екв/л. Ця вода найкраще підходить для системи охолодження, хоч і має дещо підвищені корозійні властивості внаслідок розчинених вуглекислого газу і кисню.
Вода рік, озер, ставків (поверхнева) найчастіше має невелику твердість від 0,5 до 5,0 мг-екв/л, тобто відноситься до води м’якої і середньої твердості. Накип майже не утворюється, але буває забруднена механічними і органічними домішками.
Вода з колодязів і джерел (підземна) частіше всього буває тверда і дуже тверда, тому її не можна застосовувати в системі охолодження без попередньої підготовки (пом’якшення).
Розрізняють термічний та хімічний способи пом’якшення води. Найпростішим термічним способом пом’якшення води є кип’ятіння її 20…30 хв, протягом цього часу бікарбонати кальцію та магнію переходять у карбонати и випадають в осад, який потім вилучають відстоюванням та фільтруванням. Це дозволяє знизити тимчасову твердість до 1,0…1,5 мг-екв/л.
Технічно складніший спосіб – перегонка води (одержання дистильованої води), коли розчинні солі залишаються в перегонному кубі.
Хімічні способи пом’якшення побудовані на методі осадження солей або катіонному обміні.
Обробка води содою Na2CO3 або тринатрійфосфатом Na3PO4 з наступним фільтруванням дозволяє вилучати з неї солі тимчасової і постійної твердості, знизити загальну твердість. На кожний 1 мг-екв/л твердості 1 л пом’якшеної води необхідно додати 53 мг соди і 55 мг тринатрійфосфату. Теплу (гарячу) воду перемішують з реагентом протягом 20…30 хв, відстоюють
іфільтрують.
Упромисловості широке застосування знайшов метод пом’якшення води фільтруванням через катіонові фільтри, тобто речовини, які здатні вступати в реакцію з іонами кальцію і
334
Рідини для систем охолодження двигунів
магнію. Як катіони використовують природні мінерали глауконіт або штучно виготовлені катіоніти, які називають пермутитами. Залишкова загальна твердість при використанні катіонітових фільтрів не більше 0,5…1,0 мг-екв/л.
Найпростішим, економічним і ефективним способом по- м’якшення води є магнітна обробка. Суть її полягає в пропусканні води (не менше 6 разів) через магнітне силове поле в напрямку, перпендикулярному силовим лініям, в результаті чого солі, які знаходяться у воді, не утворюють накипу, а випадають у вигляді легкозмиваючого шламу. Крім того, під дією магнітного поля в обробленій воді руйнується раніше утворений накип. Для магнітної обробки води використовують апарати з постійним і елек-тричним магнітами (рис. 3.4), вмонтованим у водопровідну мережу
Рис. 3.4. Схема апарата для електромагнітної обробки води:
1 – водопровідні трубу; 2 – корпус апарата; 3 – корпус магніта; 4 – котушка електромагніта; 5 – електропровід
1.3.Низькозамерзаючі охолоджувальні рідини
Взимовий період експлуатації в системах охолодження двигунів використовують низькозамерзаючі охолоджувальні рідини – антифризи, що є сумішшю етиленгликоля з водою.
335
Г.А. Попов
Етиленгликоль (двохатомний спирт СН2ОН – СН2ОН, або С2Н4(ОН)2) являють собою маслянисту жовтувату рідину без запаху з температурою кипіння 1970С та температурою кристалізації –11,50С. Мінімальне значення температури замерзання суміші етиленгликоля з водою (- 750С) отримують при концентрації етиленгликоля 66,7 % (рис. 3.5).
Етиленгликоль та його водні розчини при нагріванні сильно розширюються. Щоб запобігти викид суміші, її не доливають в систему охолодження на 6…8% від загального об’єму. Етиленгликолеві антифризи мають підвищену корозійність по відношенню до металів та руйнують гуму.
В склад антифризів вводять противокорозійні присадки: декстрин – вуглець типу крохмалю (1 г на літр), що зберігає від руйнування свинцево-олов’янистий припой, алюміній та мідь, і динатрій фосфат (2,5…3,5 г на літр), що захищують чорні метали, мідь і латунь.
Рис. 3.5 Залежність щільності р при 200С (а)
і температури замерзання tз антифризів від вмісту в них води (б)
Вперше для автомобілів ВАЗ в нашій країні був випущений антифриз “Тосол”, що містить протикорозійні, антипінну та антифрикційні присадки. “Тосол” виробляється трьох марок: АМ, А-40 і А-65М (табл. 3.1).
336
Рідини для систем охолодження двигунів
Таблиця 3.1
Основні показники деяких охолоджувальних рідин
|
“Тосол” (ТУ 6-02-751-86) |
|
“Лена” (ТУ |
||||||
Показник |
113-07-02-88) |
||||||||
|
|
|
|
||||||
АМ |
А-40 |
А65М |
ОЖ-К |
|
ОЖ- |
ОЖ- |
|||
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
40 |
65 |
|
Колір |
Голубий |
Чер- |
Жовто-зелений |
||||||
воний |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Щільність при |
1120… |
|
1075… |
1085… |
1120… |
|
1075… |
1085… |
|
200С, г/см3 |
1140 |
|
1085 |
1095 |
1150 |
|
1085 |
1100 |
|
Температура |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
початку |
- 40 |
|
- 65 |
- |
- 40 |
|
- 65 |
- |
|
кристалізації, |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0С, не вище |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Резерв |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лужності, см3, |
10 |
|
10 |
10 |
10 |
|
10 |
10 |
|
не вище |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Корозійні |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
втрати металів |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при випробу- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ваннях на пла- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стині, мг/см2, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
не більше: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- міді |
10 |
|
10 |
10 |
7 |
|
7 |
7 |
|
- припою |
12 |
|
12 |
12 |
12 |
|
12 |
12 |
|
- алюмінію |
20 |
|
20 |
20 |
10 |
|
10 |
10 |
|
- чавуну |
10 |
|
10 |
10 |
7 |
|
7 |
7 |
|
Склад, %: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- етиленгли- |
97 |
|
56 |
64 |
96 |
|
56 |
65 |
|
коль |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
- вода |
3,0 |
|
44 |
36 |
3 |
|
44 |
35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Іноді в прості антифризи вводять молібденовий натрій в кількості 7,5…8,0 г на літр, що запобігає корозії цинкових та хромових покрить на деталях системи охолодження. При цьому в позначенні антифризу добавляють літеру М.
337
Г.А. Попов
Вітчизняна промисловість випускає прості та дешеві антифризи марок 40 і 65 М (ГОСТ 159-52). Антифризи марки 40, що являють собою суміш 56% етиленгликоля та 44% води, мають температуру замерзання нище –400С, а антифриз марки 65М, що містить 64% етиленгликоля та 36% води, –650С.
З 1988 року випускається антифриз “Лена” трьох марок: ОЖ-К, ОЖ-40 та ОЖ-65. Оскільки антифризи різняться за рецептурою, змішувати різні марки між собою не слід. При використанні антифризів слід мати на увазі, що в системі охолодження в першу чергу випаровується вода, яку необхідно періодично доливати в радіатор. Необхідно також слідкувати за тим, щоб в етиленгликолеві рідини не потрапляли бензин та інші нафтопродукти, тому що це викликає вспінення та викид рідини через пробку радіатора.
Строк служби охолоджувальних рідин обмежується. Дослідним шляхом встановлено, що “Тосол” надійно працює два роки, а при інтенсивній експлуатації – протягом 60 тис.км пробігу.
Етиленгликоль – сильна харчова отрута, тому після контакту з ним необхідно ретельно вимити руки з милом.
При експлуатації в першу чергу випаровується вода, це змінює склад, а отже, і температуру застигання антифризу. Температурний коефіцієнт об’ємного розширення у антифризів більший, ніж у води, тому заливати його слід на 5…8% менше, чим води, або використовувати в системі охолодження розширювальний бачок. Неможливо допускати потрапляння в антифриз нафтопродуктів, тому що в цьому випадку розпадаються присадки.
338
Рідини іншого призначення
2.РІДИНИ ІНШОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
2.1.Гальмівні рідини
2.2.Амортизаторні рідини
2.1. Гальмівні рідини
Для гідрогальмівної системи автомобіля (рис. 3.6) виробляють гальмівні рідини на касторовій гликолевій основі. Рідини на касторовій основі мають хороші мастильні властивості та не викликають набухання або роз’їдання гумових деталей гальмівної системи автомобілів.
В 40-х роках ХХ століття в Росії була вперше випущена і до цього часу широко використовується гальмівна рідина БСК, що являє собою суміш 50% бутилового спирту та 50% касторового масла і яка володіє гарними мастильними властивостями. Недоліком цієї рідини є те, що при –200С касторове масло випадає в осадок, що може призвести до поломки гальмівної системи.
Спеціально для автомобілів ВАЗ була випущена гальмівна рідина “Нева” на гликолевій основі з в’язкими та антикорозійними присадками, працездатна в широкому діапазоні температур від –500С до +500С. Пізніше була випущена гальмівна рідина “Томь”, що переважає “Неву” по низькотемпературним властивостям.
339
С.О. Магопець
Рис. 3.6. Схема гідравлічного приводу гальмівної системи автомобіля:
1 – головний циліндр; 2 – поршень головного циліндру; 3 – резервуар з рідиною; 4 – трубопровід; 5 – робочий циліндр; 6 – поршні робочого циліндру
Всесвітнім стандартом відповідає гальмівна рідина “Роса”, що випускається в Росії.
Рідини на гликолевій основі вогнебезпечні та токсичні. Характеристики вітчизняних гальмівних рідин приведені в
табл. 3.2.
Рідина гальмівна “Нева” (ТУ 6-01-1163-82) – складна композиція на гліколевій основі (етилкарбітол) з загущуючою й антикорозійною присадками. Призначена для гідравлічної системи привода гальм та зчеплення вантажних і легкових автомобілів (крім ГАЗ-24 випуску до 1985 р. через несумісність з гумовими ущільнюваннями гідропривода гальм).
Рідина гальмівна ГТЖ-22М (ТУ 601-787-75) виробляється на гліколевій основі. За показниками близька до “Неви”, але має гірші антикорозійні властивості.
Рідина гальмівна “Томь” (ТУ 6-01-1276-82) являє собою складну суміш з етилкарбітолу, ефірів борної кислоти з в’язкісною та антикорозійною присадками. Має кращі експлуатаційні властивості, ніж “Нева”. Сумісна з “Невою” при змішуванні у будь-яких співвідношеннях.
Рідина гальмівна “Роса” (ТУ 6-05-221-569-84) – високотемпературна гальмівна рідина, що являє собою композицію на
340