Порядок выполнения работы.

Оценка качества низкозамерзающих охлаждающих жидкостей.

Цель работы: оценка основных показателей качества низкозамерзающих охлаждающих жидкостей:

- по внешним признакам (прозрачность, цвет, наличие механических примесей и нефтепродуктов);

- определение состава и температуры замерзания;

- проведение расчета по исправлению качества.

Теоретическая часть.

Охлаждающие жидкости должны воспринимать и отводить тепловой поток от тех зон и деталей двигателя, перегрев которых вызывает нарушение их нормальной работы или разрушение.

Они служат рабочим телом жидкостных систем охлаждения ДВС, которые должны воспринять и рассеять в пространстве примерно одну треть тепловой энергии сгоревшего топлива.

Охлаждающие жидкости должны обладать:

1. Возможно большими значениями величин теплоемкости и теплопроводности.

2. Оптимальной вязкостью (ν₂₀≈ 1,0…1,2 сСт).

3. Возможно низкой температурой замерзания.

4. Температурой кипения на 30…40ºС превышающей рабочую температуру деталей.

5. Высокой физической и химической стабильностью, а также пассивностью к разрушению металлов, из которых изготовлены блок цилиндров, головка блока цилиндров, радиатор системы охлаждения, отопителя, резиновые патрубки и другие детали двигателя.

Кроме того, они должны быть нетоксичными, пожаробезопасными и, по возможности, иметь минимальную стоимость сырья и изготовления.

К охлаждающим жидкостям относятся вода и низкозамерзающие охлаждающие жидкости.

К достоинствам воды можно отнести доступность и пока еще повсеместные запасы, а также достаточно высокие удельная теплоемкость С_v (при 20ºС у дистиллированной воды ) и теплопроводность (при 20ºС коэффициент теплопроводности дистиллированной воды ). Вода, как охлаждающая жидкость, имеет ряд существенных недостатков:

- высокая температура замерзания t_зам.= 0ºС;

- низкая температура кипения t_кип.= 100ºС;

-высокий коэффициент объемного расширения при замерзании (объем увеличивается на 10%, при этом в системе охлаждения двигателя возникает давление 200…300 МПа);

- высокое содержание минеральных солей, примесей.

Из-за жесткости воды на деталях откладывается накипь. Жесткость характеризуется мг-эквивалентом солей жесткости на 1л воды. 1мг-эквивалент соответствует содержанию в 1л воды 20,04 мг иона кальция или 12,16 мг иона магния.

По жесткости вода различается:

- очень мягкая (не более 1,5 мг-экв/л);

- мягкая (1,5…4,0 мг-экв/л);

- среднежёсткая (4,0… 8,0 мг-экв/л);

- жёсткая (8,0…12,0 мг-экв/л);

- очень жёсткая (более 12,0 мг-экв/л).

В силу указанных недостатков воды в систему охлаждения двигателей, особенно при низких температурах окружающего воздуха, необходимо заливать низкозамерзающие охлаждающие жидкости.

В качестве таких низкозамерзающих жидкостей в настоящее время наиболее часто применяют водные растворы этиленгликоля.

Этиленгликоль – двухатомный спирт С₂Н₄(ОН)₂ – представляет собой бесцветную ядовитую (20…30г-смертельная доза) жидкость с плотностью , температурой замерзания t_зам.= −11,5ºС, температурой кипения t_кип.= 197,5ºС, удельной теплоемкостью и коэффициентом теплопроводности при 20ºС соответственно: ; . Этиленгликоль хорошо растворим в воде. Смеси этиленгликоля с водой имеют более низкую температуру застывания по сравнению с температурой застывания каждого компонента смеси. Так как компоненты смеси имеют разную плотность, а при смешении плотности изменяются аддитивно, то по плотности смеси возможно установить температуру застывания смеси (этиленгликоля и воды) (см. табл. 4.1 и рис.4.1). Например, t_зам._min= −75ºС будет при содержании в смеси 33% по объему воды и 67% по объему этиленгликоля.

Смеси этиленгликоля и воды при замерзании не расширяются и не твердеют, а образуют рыхлую массу кристаллов воды в этиленгликоле, которая не является помехой для запуска двигателя. Затем, при дальнейшем охлаждении жидкости, кристаллов в ней становится все больше и больше (это состояние называется «шуга», по-английски, «slush ice» — что-то наподобие манной каши), и, наконец, при некоторой более низкой конечной температуре эта шуга затвердевает. После запуска двигателя низкозамерзающая жидкость достаточно быстро переходит в жидкое состояние. Достаточно высокая температура кипения при герметичной системе охлаждения и нормальных условиях эксплуатации (без перегрева двигателя) обеспечивает достаточно высокую стабильность объема жидкости в системе охлаждения двигателя.

Основные характеристики выпускаемых отечественных низкозамерзающих жидкостей представлены в таблице 3.2.

Современные двигатели предъявляют высокие требования к охлаждающим жидкостям, в частности, по антикоррозионным характеристикам, агрессивности к резине. Антифризы, выпускаемые по ГОСТ 159-52, этим требованиям уже не отвечают. Этиленгликолевые антифризы выпускают двух марок: «65» с t_зам.= −65ºС и «40» с t_зам.= −40ºС.

В настоящее время широко используются жидкости более высокого качества, чем антифризы – Тосол А-40 (с 1985г – Тосол А-40М) и Тосол А-65М с улучшенными антикоррозионными свойствами по отношению к чугунным и алюминиевым деталям. Близкими по свойствам к тосолам выпускаются жидкости – Лена-40 (ОЖ-40) и Лена-65 (ОЖ-65).

Отравляющее действие этиленгликоля и его водных растворов проявляются только при попадании в желудочно-кишечный тракт, поэтому специальных мер по защите кожи и дыхательных путей при использовании низкозамерзающих охлаждающих жидкостей не требуется.

Порядок выполнения работы.

1. Оценка низкозамерзающей жидкости по внешним признакам.

При оценке жидкости по внешним признакам обращается внимание на ее цвет и наличие в ней механических примесей. Цвет жидкости зависит от добавляемого красителя (см. табл. 4.2). Механические примеси должны отсутствовать.

2. Определение состава и температуры застывания образца низкозамерзающей охлаждающей жидкости.

Температуру застывания возможно определить по плотности жидкости ареометром со шкалой в пределах 1000…1100 кг/м³, используя таблицу 4.1.

Ареометр необходимо опустить в мерный цилиндр с образцом низкозамерзающей жидкости, выждать некоторое время (до 5 минут) для выравнивания температуры образца и ареометра и записать результаты измерения температуры и плотности образца. Если температура образца отличается от t = +20ºС, то необходимо привести замеренную плотность ρ_tк ρ₂₀ по формуле:

где - температурная поправка плотности этиленгликоля при изменении температуры на 1ºС, которая равна =0,000525 г/см³, ρ_tи ρ₂₀, г/см³ – плотности при температуре измерения t и 20ºС, соответственно.

Величина приведенной плотности ρ₂₀используется для определения состава образца и его температуры кристаллизации по диаграмме (рис. 4.1).

Для этого необходимо провести горизонтальную линию от оси ординат со значением плотности до пересечения с кривой плотности 1, опустить перпендикуляр на ось абсцисс и определить состав образца. От пересечения этого перпендикуляра с кривой температур кристаллизации 2 провести горизонтальную линию влево до оси ординат и определить температуру кристаллизации данной смеси.

3. Проведение расчета по исправлению качества низкозамерзающих этиленгликолевых жидкостей.

Во время работы двигателя из низкозамерзающей жидкости, несмотря на высокие температуры кипения (этиленгликоля +197,5ºС и воды +100ºС), в первую очередь испаряется вода и, следовательно, исправление качества жидкости сводится к добавлению в систему охлаждения недостающего количества дистиллированной воды. При необходимости долива устанавливают показатели качества образца и при необходимости принимают решение о его восстановлении путем долива этиленгликоля или воды. Количество добавляемого этиленгликоля рассчитывается по формуле:

, где

х - количество добавляемого этиленгликоля, мл;

V – объем анализируемого образца, мл;

а – объемный процент воды в анализируемом образце;

b – объемный процент воды в исправленном образце.

Количество добавляемой воды рассчитывается по формуле:

, где

у - количество добавляемой воды, мл;

V – объем анализируемого образца, мл;

с – объемный процент этиленгликоля в анализируемом образце;

d - объемный процент этиленгликоля в исправленном образце.

Необходимые данные по жидкостям находят по диаграмме (см. рис.4.1) учитывая, что смесь с заданной температурой кристаллизации может иметь две точки на кривой кристаллизации 2 с различным составом, но одинаковой температурой. Более экономично рассчитать и приготовить ту смесь, где больше воды.

Замечание. Если имеет место утечка охлаждающей жидкости из системы охлаждения двигателя из-за микрощелей в радиаторе, ослабленного крепления хомутов на шлангах и других неисправностей, то убыль восполняется не водой, а соответствующей маркой этиленгликолевой жидкости.

Выводы.В качестве вывода дать заключение по порядку выполнения работы о соответствии (или несоответствии) качества предоставленных образцов низкозамерзающих охлаждающих жидкостей требованиям стандарта и привести данные по расчету добавления в нестандартный образец необходимого количества этиленгликоля или воды для доведения его до стандартного образца.

Вопросы.

1. Что называют антифризами?

2. Каково назначение антифризов в ДВС?

3. Назовите компоненты низкозамерзающих охлаждающих жидкостей.

4. Чему равна температура застывания Тосола А-40М после эксплуатации, если ρ₁₀ =1083 кг/м³.Назовите процентное содержание по объёму компонентов этого тосола.

5. Назовите относительные достоинства и недостатки воды и антифризов в качестве охлаждающих жидкостей для ДВС.

Таблица 4.1.

Плотность и температура замерзания

смеси технического этиленгликоля и воды

Концентрация этиленгликоля, %	Плотность смеси ρ₂₀, г/см³	Температура замерзания, ºС	Концентрация этиленгликоля, %	Плотность смеси ρ₂₀, г/см³	Температура замерзания, ºС

26,4	1,0340	– 10	65,3	1,0855	– 65
27,2	1,0376	– 12	65,6	1,0860	– 66
29,6	1,0410	– 14	66,0	1,0863	– 67
32,0	1,0443	– 16	66,3	1,0866	– 68
34,2	1,0480	– 18	68,5	1,0888	– 66
36,4	1,0506	– 20	69,6	1,0900	– 64
38,4	1,0533	– 22	70,8	1,0910	– 62
40,4	1,0560	– 24	72,1	1,0923	– 60
42,2	1,0586	– 26	73,3	1,0937	– 58
44,0	1,0606	– 28	74,5	1,0947	– 56
45,6	1,0627	– 30	75,8	1,0960	– 54
47,0	1,0643	– 32	77,0	1,0973	– 52
48,2	1,0663	– 34	78,4	1,0983	– 50
49,6	1,0680	– 36	79,6	1,0997	– 48
51,0	1,0696	– 38	81,2	1,0007	– 46
52,6	1,0713	– 40	82,5	1,1023	– 44
53,6	1,0726	– 42	83,9	1,1033	– 42
54,6	1,0740	– 44	85,4	1,1043	– 40
55,6	1,0753	– 46	86,9	1,1054	– 38
56,8	1,0766	– 48	88,4	1,1660	– 36
58,0	1,0780	– 50	90,0	1,1077	– 30
59,1	1,0790	– 52	91,5	1,1087	– 36
60,2	1,0803	– 54	93,0	1,1096	– 34
61,2	1,0813	– 56	94,4	1,1103	– 32
62,2	1,0823	– 58	95,0	1,1105	– 28
63,1	1,0833	– 60	95,5	1,1107	– 27
64,0	1,0843	– 62	96,5	1,1110	– 24
64,8	1,0850	– 64	97,0	1,1116	– 22

Таблица 4.2.

Низкозамерзающие охлаждающие жидкости

	Показатель	Антифриз ГОСТ 159 – 52	ГОСТ 28084-89 «Жидкости охлаждающие и низкозамерзающие»
Концентрат	Марки 40	Марки 65	Концентрат Ам	Тосол А-40М	Тосол А-65М	Концентрат	«Лена-40»	«Лена-65»
	Внешний вид	Слабо-мутная, бесцветная или желтоватая жидкость	Слабо-мутная желтоватая жидкость	Слабо-мутная оранжевая жидкость	Голубая жидкость без механических примесей	Красная жидкость без мех. примесей	Желто-зеленого цвета без механических примесей
	Плотность, кг/м³, при 20ºС	1100-1116	1067-1072	1085-1090	1120-1140	1078-1085	1085-1095	1120-1150	1075-1085	1085-1095
	Температура замерзания, ºС, не выше	– 11,5	– 40	– 65	– 11,5	– 40	– 65	– 35	– 40	– 65
	Температура кипения, ºС	-	+ 100	+ 100	+ 170	+ 108	+ 115	+ 160	+ 100	+ 100
	Вязкость кинематическая, мм²/с, при температуре: – 30ºС – 20ºС + 50ºС	- - -	4,4 1,9	5,2 2,2	- - -	56,5 4,3 1,9	96,3 6,2 2,5	- - -	- - -	- - -
	Состав, % этиленгликоль					58-66	60-64	-	-	-
	Вода							-	-	-
	Присадки (сверх 100%)	6-8	3,5 - 4,5	4 – 4,5	6 - 7	3 – 3,5	3,5 - 4	-	-	-

Рис.4.1.

Программа экспериментальной части к лабораторной работе №4.

1.Для представленных образцов определить визуально:

-цвет,

-прозрачность;

-наличие (отсутствие) механических частиц и прочего шлама;

-сгустков.

2.Определить и записать наличие и наименование присадок( по маркировке-«этикетке» );

3.После нагревания каждого образца определить ƍ_t. Перевести(пересчитать) на ƍ₂₀ (по формуле);

4. Определить по табл.1 состав в % и t_заст. каждого образца.

5.Для последнего образца после п.4 рассчитываем количество воды, необходимое для добавления в образец с целью приведения t_заст. на соответствие маркировке.

6.Вливаем расчётное количество воды, нагреваем, определяем и записываем ƍ_t, рассчитываем ƍ₂₀, определяем состав в % и t_заст.

7.Выводы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: