ТЕПЛОНОСИТЕЛИ ЖИДКОСТНЫХ СИСТЕМ

Воскресенье, 29 Сентября 2013 г. 16:22 + в цитатник

Характеристика теплоносителей жидкостных систем охлаждения

Назначение охлаждающих жидкостей ДВС – воспринимать и отводить тепловой поток от тех зон и деталей двигателя, перегрев которых вызывает нарушение нормальной работы двигателя или его разрушение.

Эффективность функционирования систем жидкостного охлаждения во многом определяется физическими и химическими свойствами охлаждающей жидкости. Процесс отвода теплоты от двигателя и передача его в окружающую среду зависят от теплоемкости и теплопроводности жидкости: чем выше эти показатели, тем интенсивнее охлаждается двигатель. С увеличением теплоемкости возрастает количество теплоты, которую жидкость способна воспринять при заданном повышении температуры, а с увеличением ее теплопроводности теплота отводится быстрее.

Таким образом, с увеличением теплоемкости можно уменьшить количество жидкости, циркулирующей в системе, а увеличением теплопроводности уменьшить скорость ее циркуляции и получить более равномерную ее температуру и сократить затраты мощности на привод насосов системы охлаждения.

В жидкостных системах охлаждения современных транспортных двигателей внутреннего сгорания применяют два основных типа охлаждающих жидкостей: воду и низкозамерзающие жидкости (антифризы).

Вода как охлаждающая жидкость по многим свойствам превосходит другие известные жидкости. Вода из известных нам теплоносителей обладает самой высокой теплоемкостью (4200 Дж/(кг*К)) и является идеальной тепловоспринимающей жидкостью.. Из десяти теплоносителей, среди которых были натрий, сплав 75% калия и 25% натрия, ртуть, вода, антифризы А-40 и А-65, фреон-12, дизельное топливо, масло М-10Г2 и метиловый спирт, по теплогидравлической эффективности вода уступает только натрию и сплаву калия и натрия, применение которых для охлаждения сопряжено со значительными трудностями, и превосходят все остальные теплоносители. Кроме того, применение таких теплоносителей, как ртуть и фреон-12, недопустимо экологически.

Вода обладает очень большой уделенной теплотой парообразования, что иногда используется в испарительной (пароводяной) системе охлаждения. Исключительная доступность воды, ее практически повсеместные запасы (реки, озера и др.) делают воду очень удобной и дешевой для применения.

Однако вода как охлаждающая жидкость обладает и существенными недостатками, затрудняющими ее применение.

При 0 ºС вода кристаллизуется со значительным увеличением объема (примерно на 10%), в результате чего в системе возникают давления до 200-300 Мпа, способные привести к серьезным повреждениям ("размораживанию") системы.

Вода имеет сравнительно низкую температуру кипения (100 ºС при p=0,101 Мпа), что приводит иногда к ее закипанию в радиаторе, поэтому рабочая температура воды в открытой системе охлаждения не должна превышать 90 ºС. При более высоких температурах вода интенсивно испаряется. В разряженной атмосфере ее температура кипения понижается. Поэтому в горных районах с возрастанием высоты понижается предельная температура воды в радиаторе.

Вода хорошо растворяет многие вещества: соли, кислоты, щелочи и газы, такие как кислород, азот углекислоту и др. Поэтому в природе вода, никогда не встречается в абсолютно чистом виде. Большая часть растворенных в ней веществ представляет собой углекислые, хлористые и серно-кислые соли натрия, кальция и магния (до 94%), соли азотной, фосфорной, кремнивой кислот и другие.

Из различных солей, находящихся в растворенном состоянии в воде, особое значение имеют соли кальция и магния. Они придают ей свойства, которые принято называть жесткостью. За единицу жесткости принимают миллиграмм-эквивалент солей на 1л воды (1 мг-экв отвечает содержанию 20,04 мг/л Са++ или 12,16 мг/л Mg++).

Вода, предназначенная для приготовления охлаждающей жидкости, должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к технической воде. Для сравнения в табл. 2.1. приведены свойства питьевой и дистиллированной воды.

Прочерк означает, что данный показатель не регламентируется.

Если в качестве эталона принять физико-химический состав воды Онежского озера, наиболее близкий к требованиям инструкций по эксплуатации , то окажется, что вода Азовско-Донского и Волжско-Камского водно-транспортных бассейнов обладает наихудшим составом, что требует принять специальных мер по ее приготовлению, а также совершенствованию технического обслуживания систем охлаждения дизелей в целом ряде основных регионов России.

Высокая температура замерзания воды и большое объемное расширение ее при замерзании сильно усложняют эксплуатацию двигателей с водяным охлаждением в зимнее время. Поэтому при эксплуатации в условиях низких температур в качестве теплоносителя системы охлаждения вместо воды используется специальные низкозамерзающие жидкости, получившие общее название "антифризы".

Растворение различных неорганических и органических солей в воде позволяет значительно понизить ее температуру замерзания.

Таблица 2.1

Характеристики дистиллированной питьевой

Показатель	Вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72)	Вода питьевая (ГОСТ 2874-82)	Вода техническая (котловая) (ГОСТ 200995-75)
Водородный показатель, рН	5,4-6,6	6-9	5-6
Жесткость общая, мг-экв/л, не более	0	7	1,5-3,0
Остаток после выпаривания, мг/л, не более	1	1000	15
Остаток после прокаливания, мг/л, не более	1	-	1
Содержание химических веществ мг/л, не более:
нитраты	0,2	45	-
сульфаты	0,5	500	-
хлориды	0,02	350	< 30
алюминий	0,05	0,5	-
железо	0,05	0,3	-
медь	0,02	1,0	-
мышьяк	-	0,05	-
свинец	0,05	0,03	-
стронций	-	7,0	-
цинк	0,2	5,0	-

Наиболее низкую температуру замерзания дают водные растворы хлористого кальция, хлористого магния и лактата натрия (до – 45 ºС). Солевые растворы обладают высокой электропроводностью и вызывают значительную коррозию металлов системы охлаждения. До настоящего времени не найдено ни одного ингибитора, устраняющего коррозию, вызываемую солевыми антифризами. В качестве антифризов применялись водо-глицириновые смеси, которые обладают высокой температурой кипения. Вследствие высокой стоимости глицерина применение таких смесей экономически нецелесообразно. Кроме того, водо-глицириновые смеси имеют повышенную вязкость, что затрудняет циркуляцию, особенно при запуске холодного двигателя. В качестве антифризов использовались также водные растворы метилового, этилового и изопропилового спиртов. Недостатком их является сильная испаряемость, что вызывает большие потери спирта, и повышение температуры замерзания водо-спиртовой смеси в процессе эксплуатации.

Имеются замедлители испарения, состоящие из смеси минеральных масел с терпентиловыми спиртами. Водно-спиртовые охлаждающие жидкости из-за высокой стоимости и склонности к испарению не получили распространения. Самой распространенной низкозамерзающей жидкостью является смесь воды с двухатомным спиртом – этиленгликолем (СН2-СН2ОН или С2Н4(ОН)2). Смешивается в любых отношениях с водой, спиртами и многими другими растворителями. Не смешивается с бензолом, эфиром, хлороформом. Очень гигроскопичен. Замерзает не четко при температурах от – 12,5 до – 25 ºС, образуя звездчатые или перистые кристаллы.

Теплоемкость чистого этиленгликоля (ЭГ) при разных температурах с достаточной точностью можно вычислить по формуле Нейма и Курлянкина:

Ср=0,5388+0,00112 t, кДж/(кг*К),

где Ср– теплоемкость чистого ЭГ; t – температура, ºС.

Технический этиленгликоль применяют в качестве высококипящей жидкости для охлаждения двигателей, работающих в напряженном тепловом режиме.

При использовании этиленгликолевого охлаждения рабочая температура жидкости в системе может быть повышена до 120-130 0С. Этим создается значительно большой перепад температур охлаждающей жидкостиужающего воздуха, чем при применении воды, что способствует более интенсивному охлаждению двигателя.

К недостаткам этиленгликоля как высококипящей охлаждающей жидкости относятся:

низкая температура вспышки и в связи с этим пожароопасность;
повышенная гигроскопичность, вследствие чего в процессе эксплуатации постепенно увеличивается содержание воды в ЭГ и понижается его температура кипения;
высокая подвижность (проницаемость) ЭГ, что повышает требования к соединениям и уплотнениям системы охлаждения двигателя.

Отрицательным свойствам этиленгликоля как составной части антифриза является его коррозийное действие на материалы, для предотвращения которого требуется введение соответствующих присадок.

Теплофизические свойства воды и этиленгликоля приведены в табл. 2.2.

Теплоемкость и теплопроводность ЭГ значительно меньше тех же показателей воды. Коэффициент объемного расширения несколько больший. Это еще раз подтверждает, что в чистом виде ЭГ применять для охлаждения двигателей нецелесообразно.

Смеси с водой обладают свойством эвтектических растворов, т.е. их температура застывания ниже, чем у каждого компонента смеси в отдельности. На рис. 2.1. показана эвтектическая диаграмма различных (по соотношению компонентов) смесей воды и этиленгликоля. На диаграмме отчетливо видно, что самую низкую температуру застывания (-75 ºС) имеет смесь, содержащая 33% воды и 67% этиленгликоля. Этим свойством эвтектических растворов пользуются при приготовлении антифризов. Образующий гидрат также имеет низкую температуру застывания. Этиленгликоль весьма устойчив при высокой температуре, распад наступает при t>520 ºС. Термическая устойчивость этиленгликоля и явилась одной из причин широкого применения его в качестве охлаждающей жидкости.

Таблица 2.2

Теплофизические характеристики воды и этиленгликоля

Показатель	Вода	ЭГ
Формула	Н2О	С2Н4(ОН)2
Молекулярная масса	18,01	62,07
Плотность при 20ºС, кг/м3	998,2	1113,2
Коэффициент рефракции nd20	-	1,4318
Температура замерзания, ºС	0	-11,5
Температура кипения при 0,1Мпа, ºС	100	197,7
Удельная теплоемкость, кДж/(кг*ºС) при 20 ºС при º0С	4,184 2,04	2,422 -
Упругость насыщенного пара при 105ºС, мм рт.ст.	-	18
Удельная теплопроводность, кДж/(чмºС)	2,179	0,955
Вязкость при 20ºС, мм2/с	1,0	19-20
Удельная теплота испарения, Дж/кг	2258	800
Удельная теплота плавления, Дж/кг	532,7	182,3
Коэффициент объемного расширения (в пределах 0-100ºС)	0,00046	0,00062
Температура вспышки, ºС в открытом тигле в закрытом тигле	-	116 122
Температура воспламенения, ºС	-	140
Температура самовоспламенения на воздухе, ºС	-	416

Смешивание ЭГ с водой сопровождается выделением теплоты. Теплота образования гидрата этиленгликоля С2Н4(ОН)2*2Н2О составляет 2,5 Дж/моль. Максимальный тепловой эффект достигается при смешивании 37% (масс.) ЭГ и 63% воды. Чистый этиленгликоль и его водные растворы имеют строго определенный коэффициент рефракции, который используется как показатель, характеризующий состав. Зависимость между концентрацией ЭГ в водных растворах и коэффициентом рефракции линейная.

В нашей стране выпускаются два типа автомобильных ОЖ: Тосол-А40М и Тосол-А-65М (используется исключительно в районах с очень низкой температурой в зимний период). Первый имеет температуру кристаллизации не выше -400С, второй – не выше -650С. Состав ОЖ Тосол-А40М: этиленгликоль – 53%, вода – 44%, присадки 3%. Состав ОЖ Тосол-А-65М: этиленгликоль – 63%, вода – 33%, присадки 4%.

Показатель концентрации ионов водорода рН антифриза должен быть не выше 7,5-8,5. Жидкости, имеющие повышенную щелочную реакцию, вызывают коррозию алюминиевых и латунных двигателей системы охлаждения. Кислая реакция охлаждающих жидкостей также недопустима. Такие жидкости вызывают коррозию всех металлов системы охлаждения.

Склонность жидкости к вспениванию может послужить препятствием к ее применению в качестве теплоносителя, так как при вспенивании возможно нарушение нормальной работы системы охлаждения и утечки жидкости из системы, поэтому в антифризе содержится пеногаситель.

Внешний радиус скругления	от 1 до 5 м		от 5 до 9 м		от 9 до 13 м		от 13 до 17 м		свыше 17 м
Ширина канала, мм	€/м	€/шт	€/м	€/шт	€/м	€/шт	€/м	€/шт	€/м	€/шт
190	186	193	169	177	151	161	134	145	117	129
250	243	245	220	224	198	204	176	183	153	162
310	284	280	258	258	232	237	206	216	179	194
370	319	307	289	286	260	264	230	243	201	222

Jive	Ideos	Credo-Duo	Credo-Half
Icaro	Credo	Credo-Uno	Credo-Twist
Credo-Swing	Basic-50	B 24	Karotherm
Fedon

	Номер RAL рег. знак качества	монтажная высота (BH) мм	монтажная длина (BL) мм	монтажная ширина (BT) мм
Тип 10 /oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur" target="_blank">http://oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur), pointer; outline: none;" alt="" /> Однорядный, без конвектора, без облицовки	0124	305-905	405-3005	63
Тип 20 /oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur" target="_blank">http://oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur), pointer; outline: none;" alt="" /> Двухрядный, без конвектора, без облицовки	0130	305-905	405-3005	102
Тип 30 /oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur" target="_blank">http://oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur), pointer; outline: none;" alt="" /> Трехрядный, без конвектора, без облицовки	0131	305-905	405-3005	157

Вентильные радиаторы Kermi Therm X2 Plan c присоединением справа или слева
	Номер RAL рег. знак качества	Номер Ö Регистрационный номер	монтажная высота (BH) мм	монтажная длина (BL) мм	монтажная ширина (BT) мм
Тип 10 /oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur" target="_blank">http://oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur), pointer; outline: none;" alt="" /> Однорядный, без конвектора, без облицовки	0124	98367	305-905	405-3005	63
Тип 11 /oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur" target="_blank">http://oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur), pointer; outline: none;" alt="" /> Однорядный, один конвектор, с облицовкой	0125	98368	305-905	405-3005	63
Тип 12 /oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur" target="_blank">http://oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur), pointer; outline: none;" alt="" /> Двухрядный, один конвектор, с облицовкой быстрый проток	0126	98369	305-905	405-3005	66
Тип 22 /oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur" target="_blank">http://oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur), pointer; outline: none;" alt="" /> Двухрядный, два конвектора, с облицовкой быстрый проток	0128	98371	305-905	405-3005	102
Тип 33 /oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur" target="_blank">http://oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur), pointer; outline: none;" alt="" /> Трехрядный, три конвектора, с облицовкой быстрый проток	0129	98372	305-905	405-3005	157
Вентильные радиаторы Kermi Therm X2 Plan c центральным присоединением
	Номер RAL рег. знак качества	Номер Ö Регистрационный номер	монтажная высота (BH) мм	монтажная длина (BL) мм	монтажная ширина (BT) мм
Тип 10 /oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur" target="_blank">http://oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur), pointer; outline: none;" alt="" /> Однорядный, без конвектора, без облицовки	0124	98367	305-905	405-2605	63
Тип 11 /oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur" target="_blank">http://oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur), pointer; outline: none;" alt="" /> Однорядный, один конвектор, с облицовкой	0125	98368	305-905	405-2605	63
Тип 12 /oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur" target="_blank">http://oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur), pointer; outline: none;" alt="" /> Двухрядный, один конвектор, с облицовкой быстрый проток	0126	98369	305-905	405-2605	66
Тип 22 /oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur" target="_blank">http://oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur), pointer; outline: none;" alt="" /> Двухрядный, два конвектора, с облицовкой быстрый проток	0128	98371	305-905	405-2605	102
Тип 33 /oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur" target="_blank">http://oml.ru/shared/highslide/graphics/zoomin.cur), pointer; outline: none;" alt="" /> Трехрядный, три конвектора, с облицовкой быстрый проток	0129	98372	305-905	405-2605	157

LiveInternetLiveInternet

-Музыка

-Поиск по дневнику

-Подписка по e-mail

-Статистика

Перейти к полной формеБыстрая запись

Скругленные исполнения отопительных каналов Qtherm

Наценка на скругленное исполнение канала Qtherm

Пример расчета стоимости скругленного отопительного канала Qtherm.

Примеры нестандартных исполнений решеток Varmann Roste

Угловые соединения

Скругленные исполнения

Вырезы и вставки

Срезы

Компания Kampmann на выставке Aqua-therm в Москве