Гликоли и другие производные окисей этилена и пропилена - Дымент О.H.
Скачать (прямая ссылка):
Антифризы
Крупнейшим потребителем этиленгликоля является производство антифризов — низкозамерзающих жидкостей, применяемых для охлаждения двигателей внутреннего сгорания автомобилей и других машин, в качестве хладопосителя в рефрижераторах, теплоносителя в теплообмеппой аппаратуре и т. д. Этиленгликолевый антифриз используется также и в летний период, поскольку позволяет повысить рабочую температуру жидкости в системе охлаждения и тем самым увеличить температурный перепад между охлаждающей жидкостью и окружающим воздухом, т. е. увеличить теплоотдачу от двигателя. Указанные обстоятельства позволяют форсировать работу двигателя и полнее использовать его мощность, а также способствуют экономии топлива вследствие его более полного испарения и сгорания.
К жидкости для охлаждения двигателей внутреннего сгорания предъявляется совокупность таких требований [7, с. 673; 156, р. 540; 157]:
1) высокая теплоемкость и теплопроводность: чем выше теплоемкость, тем больше тепла будет отведено от стенок цилиндра и головки блока данным количеством циркулирующей охлаждающей жидкости;
2) низкая температура замерзания, что имеет весьма важное значение для большинства районов Советского Союза; применение антифриза с низкой температурой замерзания позволяет безопасно эксплуатировать автомашины практически при любых отрицательных температурах окружающего воздуха, не сливая жидкость из радиаторов на время стоянок;
3) высокая температура кипешш, что обеспечивает нормальную работу двигателя в летнее время, особенно в горных районах с пониженным атмосферным давлением, а также уменьшает вероятность образования паровых пробок, приводящих к резкому ухудшению охлаждения двигателя и использованию его мощности;
4) высокая температура воспламенения; этот показатель важен для обеспечения безопасности при пользовании антифризом;
5) малая вязкость, особенно при низких температурах (высокая вязкость антифриза затрудняет его циркуляцию в системе охлаждения и ентіжаст теплопередачу от двигателя к жидкости и от нее в окружающую среду);
Рис. 29. Зависимость температуры замерзания водных растворов некоторых спиртов от их концентрации: 1 — метиловый спирт; г — этиленгликоль; з — глицерин.
о го w во во юо
Концентрация, "/о (об.)
6) малая вспеннваемость (при вспенивании жидкости снижается коэффициент теплопередачи, возможно образование паровых пробок, перегрев двигателя, а также выброс жидкости);
7) низкая коррозионная агрессивность по отношению к металлам, сплавам, припоям и покрытиям, применяемым в системе охлаждения двигателя; этот показатель является одним из решающих при оценке качества антифриза, так как продукты коррозии могут ухудшить теплопередачу в системе охлаждения, нарушить нормальную циркуляцию жидкости, не говоря ужо о выводе из строя элементов системы охлаждения и потере антифриза; ¦
8) инертность по отношению к резиновым шлангам и уплотнлтольпым деталям из резины или пластических масс, применяемым в системе охлаждения, а также инертность или слабое воздействие на лаковое покрытие машины;
9) отсутствие запаха пли малый запах, низкая токсичность и, наконец, доступная цена.
Для получения низкозамерзающих охлаждающих жидкостей, кроме этиленгликоля, применялись также глицерин, метиловый, этиловый и изопропиловый спирты. На рис. 29 приведены температуры замерзания водных растворов этиленгликоля, глицерина и метилового спирта [116, р. 62]. В настоящее время эти жидкости почти полностью вытеснены этиленгликолем, так как по комплексу •свойств — низкой температуре замерзания, большой теплоемкости,
высокой температуре кипения, относительно низкой вязкости, невысокой стоимости и ряду других показателей, этиленгликолевый антифриз наиболее полно отвечает предъявляемым требованиям.
Основные компоненты антифриза (вода и этиленгликоль) способны вызывать коррозию железа и других металлов. Коррозия может ускоряться образованием электрохимических пар из-за разнообразия применяемых в охлаждающих системах металлов и сплавов. Выбор для антифриза эффективных ингибиторов коррозии металлов является весьма сложной задачей: ингибитор, эффективный для одного металла, может оказаться неэффективным или даже вредным для другого.
В качестве ингибиторов коррозпи применяются как органические, так п неорганические продукты. Наиболее часто указываются амины, амиды, меркаптобеизтиазол, бензтриазол, бензоаты, салнцилаты, тетрабораты. бораты, нитриты, фосфаты, молпбдагы, арсениты, метаспликаты, карбонаты, органосилоксаиы и их различные комбинации [156, 158]. Одной из комбинаций, нашедшей широкое применение в антифризах, является смесь триэтаиоламиифосфата и на-триймеркаптобензтиазола [ 159].
Широко применяются бораты, например бура, особенно в комбинации с другими компонентами. Предполагают двоякое действие буры: увеличение буферности системы (поддержание рН на уровне 7—9,5) и собственно ингибирование. Вместе с бурой в антифриз вводятся также нптрит натрия, часто меркаптобеизтиазол или его натриевая соль для предотвращения коррозии меди н ее сплавов, и силикат натрия — для предотвращения коррозии алюминия [160]. Хроматы, которые являются хорошими ингибиторами коррозии многих металлов при действии на них воды и ее солевых растворов, для применения в антифризах не рекомендуются не только из-за их токсичности, но также из-за взаимодействия хроматов с этиленгликолем, особенно на свету.
