Основные требования к охлаждающим жидкостям
· минимальная температура замерзания;
· максимальная температура кипения;
· минимальный коэффициент объёмного расширения;
· минимальная вязкость;
· отсутствие воспламеняемости;
· отсутствие вспенивания;
· физическая и химическая стабильность;
· не вызывать изменения свойств конструкционных материалов;
· высокая теплоёмкость и теплопроводность.
Жидкостей, удовлетворяющих всем этим условиям одновременно, нет. Наибольшее распространение получили вода и антифризы.
Вода.
Достоинства воды:
· доступность;
· безопасность (пожарная и взрывная);
· безвредность (отсутствие токсичности);
· высокая удельная теплоёмкость 4,19 кДж/(кгК).
Недостатки воды:
– высокая температура замерзания (0С);
– увеличение объёма образующегося льда по сравнению с объёмом жидкости на 10 % при замерзании;
– низкая температура кипения (100 0С);
– способность образования отложений.
Антифризы.
Технические требования на антифризы изложены в ТТМ 1.97.0717-2000 и ТТМ 1.97.0731-99
|
|
В качестве антифризов используют смеси воды со спиртами, воды с глицерином, смеси углеводородов. Наибольшее распространение получили смеси на основе двухатомного спирта-этиленгликоля (СН2ОН-СН2ОН). Этиленгликоль – это прозрачная бесцветная вязкая жидкость без запаха.
Кипит этиленгликоль при 197 0С, застывает – при –11,5 0С. Однако смеси этиленгликоля с водой застывают при более низких температурах. Меняя соотношение воды и этиленгликоля, можно получить смеси с температурой застывания от 0 до –70 0С. Понижение температуры замерзания водно-этиленгликолевого раствора при увеличении
количества воды объясняется появлением гидрата этиленгликоля, обладающего низкой температурой застывания. Минимальная температура замерзания раствора –73 0С при содержании 33 % воды. Дальнейшее увеличение количества воды ведёт к росту температуры замерзания.
В связи с тем, что этиленгликоль оказывает коррозионное действие на металлы, в состав антифризов вводят антикоррозионные присадки
Характерные особенности этиленгликолевых антифризов:
1. Увеличение на 6…8 % объёма при рабочей температуре.
2. Теплопроводность, теплоёмкость и плотность антифризов при равных температурах примерно на 15 % ниже этих показателей для воды. Отсюда температурный режим двигателя, охлаждаемого антифризом, выше, чем при охлаждении водой. Например, температура поршня возрастает на 10…15 0С. Это может привести к некоторому
снижению мощности, экономичности и детонации при высоких температурах окружающего воздуха.
3. Из-за более высокой температуры кипения и низкого давления насыщенных паров этиленгликоля по сравнению с водой при эксплуатации двигателя выкипает прежде всего вода. Поэтому при уменьшении жидкости в системе охлаждения из-за испарения необходимо добавлять воду.
|
|
4. Антифризы по сравнению с водой обладают более высокой подвижностью и проницаемостью. Поэтому к системе охлаждения с антифризом предъявляются более высокие требования по герметичности.
5. При замерзании антифризы образуют рыхлую массу с незначительным увеличением объёма. Поэтому механические повреждения систем охлаждения при замерзании антифриза исключены.
6. Антифризы разрушают детали, изготовленные из некоторых сортов резины.
Наибольшее распространение получили низкозамерзающие жидкости 40, 65, а также тосолы А-40 и А-65. В других литературных источниках их обозначают ОЖ-40, ОЖ-65. В Российской Федерации ГОСТ 28084-89 «Жидкости охлаждающие низкозамерзающие. Общие технические условия» нормирует основные показатели охлаждающих жидкостей на основе этиленгликоля (концентрата, ОЖ-40, ОЖ-65).
Жидкость марки 40 представляет собой смесь 53…56 % этиленгликоля и 44…47 % воды и имеет температуру застывания не выше –40 0С и плотность 1 065…1 085 кг/м3. Жидкость марки 65 содержит 64…66 % этиленгликоля и 34…36 % воды и имеет температуру застывания не выше –65 0С и плотность 1 085…1 100 кг/м3.
Гибридные антифризы содержат и органические, и неорганические ингибиторы (обычно силикаты или фосфаты). Обозначаются такие антифризы термином «Hybrid coolants».
Карбоксилатные антифризы содержат ингибиторы коррозии на основе органических (карбоновых) кислот.
Название | Температура замерзания, С | Температура кипения, С | Срок службы, лет |
Вода | - | ||
Антифризы: | |||
-этиленгликолевые | -70 | ||
-карбоксилатные | -60 |
Токсичность отработавших газов. Токсические компоненты отработавших газов. Способы снижения токсичности в карбюраторных двигателях, в дизельных двигателях. Типы нейтрализаторов отработавших газов.
Экологические последствия использования нефтяных топлив проявляются в следующих направлениях:
1. Изменение химического состава атмосферы.
2. Загрязнение почвы и воды нефтепродуктами.
3. Токсическое последствие воздействия топлив на людей при непосредственном контакте.
4. Загрязнение воздуха городов токсичными веществами, содержащимися в отработавших газах.
5. Пожарная и взрывная опасность топлив.
Основное токсичное воздействие оказывают пары топлив, поэтому, несмотря на более тяжёлый фракционный состав, дизельные топлива менее токсичны, чем бензины, так как их испаряемость ниже.
Большинство продуктов сгорания - токсичные вещества:
Оксид углерода СО (угарный газ); оксиды азота NO, NO2; сажа; оксиды серы SO2, SO3; альдегиды, кетоны; соединения свинца и другие продукты неполного окисления.
Содержание токсичных компонентов в отработавших газах, %
Компоненты | Содержание компонента | |
Бензиновый | Дизельный | |
Оксид углерода Оксиды азота Углеводороды Альдегиды Сажа | 6,0 0,5 0,05 0,03 0,05 | 0,5 0,25 0,01 0,002 0,25 |
Способы улучшения качества сгорания:
У корбюраторных:
· Оптимизация формы камеры сгорания;
· Оптимизация конструкции карбюратора;
· Подогрев рабочей смеси;
· Оптимизация конструкции впускного трубопровода
У дизельных:
· Улучшение качества распыла
· Улучшение качества смесеобразования
· Увеличение цианового числа
· Установка нейтрализаторов
· Введение катализатора
Виды нейтрализаторов:
Помимо нейтрализатора в качестве вспомогательного устройства, на двигателях устанавливают термические реакторы. Такие устройства позволяют при подмешивании к отработавшим газам воздуха доокислить СО и СН, снижая их концентрацию за счет реакции с кислородом воздуха при температуре свыше 500 °C
|
|
Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор: Трехкомпонентными их называют потому, что они нейтрализуют три вредных составляющих выхлопных газов: СО, СН и NO. В корпусе располагается блок носителя с многочисленными продольными порами, покрытыми тончайшим слоем вещества катализатора, которое само не вступает в химические реакции, но одним своим присутствием ускоряет их течение. В качестве катализатора используется платина и палладий, которые способствуют окислению СО и СН, а родий ”борется” с NOx. В результате реакций в нейтрализаторе токсичные соединения CO, CH и NOx окисляются или восстанавливаются до углекислого газа СО2, азота N2 и воды Н2О.
Как правило, носителем в нейтрализаторе служит спецкерамика -монолит со множеством продольных сот-ячеек, на которые нанесена специальная шероховатая подложка.
Недостатком такого катализатора является высокая температура активации более 250* С, это значит, что данный катализатор начинает действовать только при достижении этой температуры, а это несколько минут работы двигателя. Данную температуру можно достичь быстрее увеличивая скорости прогревания катализатора, путем изменения рабочей смеси и утеплением стенок самого нейтрализатора.
Каталитический нейтрализатор с накопителем NO.
Благодаря наличию в нем благородных металлов, данный нейтрализатор функционирует аналогично трехкомпонентному. В отличии от трехкомпонентного, данный нейтрализатор доокисляя NO накапливает данный оксид и по мере наполнения нуждается в очистке.
В дизельные двигателях для удаления сажи применяют масляные фтльтры/нейтрализаторы. Масло абсорбирует частички сажи.