Важность плотности охлаждающей жидкости и ее определение
Важность плотности охлаждающей жидкости и ее определение
05.03.2019
Знать плотность залитого в автомобиль антифриза очень важно, поскольку она указывает на качество охлаждающей жидкости и влияет на работу системы охлаждения. «Бывалые» водители скажут, что нормальный «Тосол» с температурой замерзания -40°С должен иметь плотность 1,075 г/см3.
Антифризы бывают разных видов («Тосол» — один из них), которые отличаются составом и рабочими характеристиками. Потому и плотность у каждой охлаждающей жидкости несколько отличается от аналогов. Данный параметр находится в зависимости от таких факторов:
- ингредиенты, используемые в антифризе;
- концентрация моноэтиленгликоля;
- состав и содержание присадок.
От плотности антифриза зависят его теплоемкость и теплопроводность.
Если этот показатель не соответствует норме, система охлаждения перестает справляться со своими функциями, а от этого зависит нормальная работа всего двигателя. В этом случае необходимо как можно быстрее произвести замену охлаждающей жидкости, иначе мотор может сильно пострадать, и тогда без его ремонта не обойтись.
Измерение плотности «Тосола»
Определить плотность «Тосола» (или любой другой охлаждающей жидкости) можно в домашних условиях с помощью специального прибора — ареометра. Процедура определения этого параметра для любого антифриза достаточно проста, нужно лишь обзавестись измерительным устройством и четко следовать дальнейшей инструкции:
- Открыть капот автомобиля.
-
Открыть расширительный бачок и набрать необходимое количество охлаждающей жидкости с помощью ареометра. Для забора антифриза в приборе имеется пипетка и груша. Количество жидкости должно быть таким, что поплавок свободно плавал в ней.
- По шкале ареометра определить плотность охлаждающей жидкости.
Соотношение антифриза и воды в системе должно быть таким, чтобы жидкость не замерзала при температуре -35°С. Если это условие не выполняется, нужно долить в бачок антифриз и понизить температуру замерзания.
Что делать, если измерение показало, что данная концентрация охлаждающей жидкости позволяет эксплуатировать транспортное средство лишь при температуре не ниже -10°С? Конечно, можно все оставить как есть, если точно известно, что температура не опустится ниже. Но если это не так, следует выполнить такие действия:
- Открыть сливное отверстие системы охлаждения.
- Подождать, пока около 1,5 л антифриза выльется из системы.
- Закрыть сливное отверстие.
- Залить в расширительный бачок около 1,5 л антифриза.
Также нужно знать о негативном влиянии повышенной концентрации антифриза.
Нормальный уровень плотности «Тосола»
Плотность охлаждающей жидкости относится к ее ключевым параметрам, потому ее нормальный уровень необходимо знать. Зависит он не столько от состава жидкости, сколько от рабочей температуры. Если следовать действующему ГОСТу, то плотность «Тосола» должна находиться в пределах 1,065-1,085 г/см3. По специальной таблице можно установить уровень плотности охлаждающей жидкости в зависимости от температуры замерзания и концентрации в «Тосоле» гликоля.
Антифриз или вода? Что лучше использовать для отопления?
При проектировании системы отопления, часто возникает вопрос, что лучше использовать в качестве теплоносителя, воду или антифриз? Давайте попытаемся разобраться с этим вопросом.
В чём же суть проблемы использования антифризов?
Большинство изготовителей теплотехники не рекомендуют, или даже можно сказать запрещают использование антифризов, в качестве теплоносителя.
Почему они это делают?
По своим физико-химическим свойствам, вода лучше всего подходит для теплоносителя систем отопления. Но у неё есть один минус – замерзание при низких температурах! И по этому антифризы могли бы прийти на «выручку» воде, но существует одно но…
Ниже, я постараюсь перечислить все препядствия для использования антифризов:
* Во-первых. Ни один производитель не даст вам гарантии на его оборудование ( так как, используя антифриз в качестве теплоносителя вы нарушаете гарантийные условия ), а это очень существенно, ведь вся теплотехника довольно дорого стоит.
* Во-вторых. Антифриз имеет иные физические свойства, чем вода.У антифризов теплоёмкость на 15 — 20% меньше чем у воды, а вязкость, этой незамерзающей жидкости, наоборот больше чем у воды в два, три раза. Отличается и коэфициент расширения, он больше на 40 — 60%, чем у воды. Существуют также и другие важные отличия антифризов от воды, как температура кипения ( вопрос о том, какое она имеет значение, мы затронем чуть ниже ), теплопроводность и многое другое.
* Третий момент. По поводу температуры кипения воды и антифриза.Что произойдёт, если антифриз нагреть больше, чем допускает производитель антифриза? А произойдёт следущее: разложение этиленгликоля и входящих в состав антифризов присадок. При этом образуются кислота и выпадает твёрдый осадок. Как вам такая перспектива? О последствиях от этого можно даже не сомневаться. Всё это приводит к различным нежелательным химическим реакциям, которые разъедают уплотнения, паронитовые прокладки и др. и к появлению течей в системе отопления!
* Четвёртый момент. У антифризов более выше свойство текучести, тоесть, чем больше различных соединений , тем больше шансов на утечки в системе отопления.
Все стыки и соединения должны быть доступны для визуального контроля ( о скрытых в стенах или в полу трубах не может быть и речи! ). А так как антифриз на основе этиленгликоля токсичен (одноразовая смертельная доза составляет всего 100-300 мл), то его нельзя использовать для систем горячего водоснабжения. При утечках в системе отопления пары антифризов могут произвести к отравлениям.ВЫВОД: Стоит ли то, что система отопления не разморозится при минусовой температуре, таких рисков и возможных последствий ? Ответить на этот вопрос нужно вам самим !
Viscosity Matters
Copyright, Burger & Brown Engineering, Inc., 6 ноября 2009 г.
Автор Philip M. Burger, P.E. Emeritus
В сотрудничестве с Дугом Торпом, директором по технологическому обучению,
Университет Найпро, Клинтон, Массачусетс
Техническая помощь по очистке воды по номеру
Рик Лорфинг, Water Improvement Services, Kansas City, KS
Фил Бургер является основателем Burger & Brown Engineering, Inc.
в Грандвью, штат Миссури, и в настоящее время работает инструктором по научному охлаждению.
Технические формовщики знают, что турбулентный охлаждающий поток может сократить время цикла и увеличить прибыль. Вот некоторые факторы, которые могут препятствовать хорошему охлаждению, а также некоторые мысли о том, как вы можете улучшить результаты охлаждения пресс-формы.
Турбулентный поток 101
При увеличении скорости потока до критической в охлаждающих каналах поток начинает закручиваться и интенсивно перемешиваться. Это состояние известно как турбулентный поток. Турбулентность увеличивает теплопередачу за счет перемешивания и более быстрого течения на границах охлаждающей жидкости и стали. Турбулентный поток можно предсказать с помощью простого расчета для определения числа Рейнольдса.
Согласно «СТАНДАРТНОМУ РУКОВОДСТВУ ДЛЯ ИНЖЕНЕРОВ-МЕХАНИКОВ» компании Baumeister & Marks, «выше числа Рейнольдса 4000 поток обычно турбулентный».
Я изменил выражение для определения скорости потока, необходимой для турбулентности, на основе числа Рейнольдса, равного 4000, и использования удобных единиц измерения. Новое уравнение:
GPM=117 495 x d (дюймы) x kv (единицы фут²/сек)
Это просто говорит о том, что чем больше труба и чем выше кинематическая вязкость, тем больший расход вам нужен для турбулентности. Кинематическая вязкость — это английская единица измерения вязкости (фут²/сек). Используя это выражение, компания Burger & Brown Engineering разработала следующую справочную диаграмму турбулентного потока. Он предоставляется отрасли бесплатно в течение многих лет.
Переменная вязкости
Важно понимать, что кинематическая вязкость охлаждающей жидкости значительно возрастает при понижении температуры. Добавьте немного антифриза, и вязкость резко возрастет. На рис. 1 показано влияние как температуры, так и этиленгликоля (обычного антифриза) на кинематическую вязкость.
Рассмотрим этот пример. Для канала диаметром ½ дюйма в форме с водой при температуре 60°F требуется около 0,5 галлона в минуту, чтобы получить турбулентный поток. Но что, если вы используете хладагент из 30% этиленгликоля в воде при температуре 40°F? 2 показано, что теперь вам требуется скорость потока примерно в 2,4 раза больше или примерно 1,2 галлона в минуту, чтобы получить турбулентный поток в одном контуре охлаждения Теперь представьте, что у вас есть дюжина охлаждающих соединений на средней форме, а на вашем заводе 24 формовочных машины. Вы можете начать видеть последствия.0003
Проблема с теплоемкостью
Еще одним свойством антифризов, которое следует учитывать, является их более низкая удельная теплоемкость. Удельная теплоемкость – это количество теплоты, необходимое для изменения температуры единицы массы вещества на один градус. Думайте об удельной теплоемкости как о способности вещества удерживать или переносить тепло. Этилен и пропиленгликоль обладают чуть менее 60% теплоемкости воды.
Здравый смысл?
Легко предположить, что чем холоднее, тем лучше жидкость для охлаждения форм. Но для работы охлаждающей жидкости при температуре 45°F или ниже необходимо добавить в воду гликоль, чтобы предотвратить замерзание змеевика испарителя в чиллере. Это означает, что вам потребуется более чем удвоить поток, чтобы получить турбулентные условия. Применительно ко всей установке это может увеличить доступную мощность перекачивания охлаждающей жидкости. Если производительность насоса ограничена, лучше ли вам использовать 100% воду при более высокой температуре, требующую турбулентности менее половины потока?
Соображения стоимости?
Низкотемпературная охлаждающая жидкость (требующая антифриза) стоит дороже по нескольким причинам. Во-первых, это стоимость антифриза и постоянные затраты на его пополнение по мере добавления охлаждающей жидкости. Далее, есть дополнительные эксплуатационные расходы на охлаждение до более низких температур.
Имеются капитальные и эксплуатационные затраты, связанные с дополнительной насосной мощностью, необходимой для более вязкого хладагента. Другие затраты могут возникнуть из-за ухудшения качества деталей, связанного с очень холодными и потными литейными формами. Этиленгликоль токсичен, а также представляет опасность для здоровья и окружающей среды в случае серьезного разлива.
Маленький эксперимент
Мы провели реальный эксперимент в нашем собственном отделе литья, чтобы продемонстрировать измеримые эффекты раствора антифриза по сравнению с водяным хладагентом. Мы использовали небольшую пресс-форму с 8 гнездами для изготовления полипропиленовой гайки. Мы установили термопару в пластину с полостями, чтобы измерять температуру стали вблизи полостей. Мы запустили форму со 100% водой, циркулирующей при температуре 60°F со скоростью, достаточной для турбулентности. Через час работы температура стали стабилизировалась на уровне 78°F. Мы остановили машину и добавили в чиллер гликоль до концентрации около 40%.
Мы перезапустили пресс-форму при том же расходе охлаждающей жидкости и температуре. Когда процесс стабилизировался, температура стали повысилась до 83°F. Температура формованных деталей была примерно на 8 градусов выше, чем при водяном охлаждении. Это явно указывает на снижение охлаждающей способности, вызванное сочетанием повышенной вязкости и пониженной теплоемкости охлаждающей жидкости.
Обработка воды
Качество воды является еще одним важным фактором, влияющим на работу систем циркуляции охлаждающей жидкости. Химический состав воды может влиять на охлаждение следующим образом:
Микробиологические проблемы – Коррозия под воздействием микробиологических факторов (MIC) вызывается коррозионным воздействием микробиологического роста на металлические компоненты. Может произойти загрязнение поверхностей теплообмена. Совместными результатами являются ограничение потока охлаждающей жидкости и резкое снижение коэффициента теплопередачи.
Образование накипи.
Минералы могут осаждаться из воды и осаждаться на поверхностях теплопередачи, ограничивая поток охлаждающей жидкости и снижая теплопередачу.Коррозия. Нежелательный химический состав воды может повредить металлические компоненты системы. MIC, упомянутый ранее, является одним из видов коррозии. Гальваническая коррозия может возникнуть в результате электрического взаимодействия различных металлов с охлаждающей жидкостью.
Минералы могут осаждаться из воды и осаждаться на поверхностях теплопередачи, ограничивая поток охлаждающей жидкости и снижая теплопередачу.Использование этиленгликоля или пропиленгликоля усложняет процесс водоподготовки. Известно, что гликоли делают воду более агрессивной. В некоторые гликоли добавлены пакеты ингибиторов коррозии. Вопрос в том, подходят ли они для определенных металлических компонентов вашей системы? Низкий уровень гликоля может стимулировать рост микроорганизмов в воде системы.
Проблемы водоподготовки уникальны для каждой системы из-за химического состава местной воды и индивидуальных условий установки. Ассоциация водных технологий является профессиональной ассоциацией, посвященной отрасли водоподготовки.
Они предоставляют обучение и техническую информацию и могут помочь вам связаться с местным специалистом по очистке воды. С ними можно связаться на www.wta.org для получения дополнительной информации.
В заключение
Ранее я утверждал, что улучшение охлаждения пресс-формы является «легко висящим плодом» в увеличении прибыли. Потратьте время, чтобы узнать, какой расход вам нужен для турбулентности, и измерьте расход в каждом контуре охлаждения. Установите минимальные скорости потока для всех контуров охлаждения и включите эту информацию в установочные листы. Простые и доступные инструменты для измерения турбулентного потока и регулирования потока легко доступны у дистрибьюторов материалов для формования, таких как IMS Company и DME Molding Supplies. Кроме того, вы можете посетить наш веб-сайт по адресу www.smartflow-usa.com и щелкнуть техническую документацию для ранее опубликованных торговых статей и для бесплатной загрузки, чтобы помочь вам в вашем стремлении улучшить процесс.
Продукты SMARTFLOW® для регулирования расхода
и мониторинг
Burger & Brown Engineering, Inc. предлагает следующий ассортимент продукции для измерения скорости потока в контурах охлаждения.
Tracer®VM с пользовательским интерфейсом Электронные расходомеры обеспечивают точное измерение расхода и температуры и технологию FCI, указывающую на турбулентный поток. Электронные расходомеры TracerVM доступны в широком диапазоне размеров и оснащены такими функциями, как датчики вихреобразования, программируемые выходы сигналов тревоги, суммирование, компенсация гликоля, аналоговый выход напряжения и многое другое. — ЕЩЕ —
Спросите нас о Tracer®VMA с регуляторами расхода AutoReg™ для автоматического регулирования расхода без участия оператора.
Dr. Eddy ®, наш инновационный расходомер с выбираемой шкалой, использует запатентованную технологию FCI (показ характеристик жидкости) для прямой индикации ламинарного, турбулентного или переходного потока. Полная информация доступна — ЗДЕСЬ — |
Электронные расходомеры Tracer® Legacy обеспечивают точное измерение расхода и температуры и технологию FCI, которая указывает на турбулентный поток. Электронные расходомеры Tracer доступны в размерах 3/8″ и 2″ BSP или NPT с такими функциями, как батарея или дистанционное питание, программируемые выходы сигналов тревоги с вращающимся датчиком расхода. — ДОПОЛНИТЕЛЬНО —
| Регуляторы расхода SMARTFLOW® имеют достаточную прочность, чтобы выдерживать условия формования, и обеспечивают точную регулировку потока для отдельных контуров охлаждения. Регуляторы потока полезны для регулировки скорости турбулентного потока и установления или проверки значений настройки процесса. Они оснащены нашим стандартным механическим расходомером и термометром. — ЕЩЕ — |
Механические расходомеры SMARTFLOW® предлагаются различных размеров и значений пропускной способности для использования с отдельными контурами охлаждения или на более крупных трубопроводах подачи.
— ДОПОЛНИТЕЛЬНО —
Вязкость водных растворов этиленгликол антифиз
Связанные ресурсы: теплопередача
Вязкость водных растворов эфил -9000 -nertions in -in -ineil -in -in -in -ineilsecolary in veeenecolar in veeene in veeenecolary in inle -in -in -in -ineilsecolary in veeenecolary in -glesecolary in -in -ineil -in. Процентное содержание этиленгликоля (антифриз)
Вязкость в сантипуазах
Температура, °F | 30% | 40% | 50% |
-20 | — | — | 40,38 |
-1 | — | 19,58 | 27,27 |
— | 13,76 | 19,34 | |
10 | 6,83 | 10. | 14,26 |
20 | 5,38 | 7,74 | 10,85 |
30 | 4,33 | 6,09 | 8,48 |
40 | 3,54 | 4,91 | 6,77 |
50 | 2,95 | 4.04 | 5,50 |
60 | 2,49 | 3,38 | 4,55 |
70 | 2.13 | 2,87 | 3,81 |
80 | 1,84 | 2,46 | 3,23 |
90 | 1,60 | 2. | 2,76 |
100 | 1,41 | 1,87 | 2,39 |
110 | 1,25 | 1,64 | 2,08 |
120 | 1.11 | 1,46 | 1,82 |
130 | 1,00 | 1,30 | 1,61 |
140 | 0,90 | 1,17 | 1,43 |
150 | 0,82 | 1,05 | 1,28 |
160 | 0,75 | 0,95 | 1,15 |
170 | 0,68 | 0,87 | 1,04 |
180 | 0,63 | 0,79 | 0,94 |
190 | 0,58 | 0,73 | 0,85 |
200 | 0,54 | 0,67 | 0,78 |
13
13Родственные
- Теплопроводность Антифриз Этиленгликоль Таблица характеристик жидкости
- Таблица
- Водно-гликолевая гидравлическая жидкость
- Вода — Плотность Вязкость Удельный вес
- Классификация и свойства вязкости моторного масла SAE J300
- Таблица кинематической вязкости жидкостей
- Вязкость и характеристики синтетических и нефтяных смазочных материалов (масел)
- Fluid Flow Гидравлическое и пневматическое проектирование и меню проектирования
- Уравнение Shell-MIT
- Динамическая вязкость
Источник
- Источник: перепечатано с разрешения от 2013 ASHRAE Handbook — Fundamentals, ASHRAE: 2013.
