Как появилось понятие антифризы
Прочая информация
- История антифризов
- История тосолов
- Прочее
Антифризы
Антифриз - рабочее вещество охлаждающей системы автомобиля. В разбавленном виде представляет собой охлаждающую жидкость, которая циркулирует по системе охлаждения двигателя автомобиля.
Обычно смешивается с водой в пропорции 50/50. В основе состава — этиленкгликоль, пропиленгликоль или глицерин. Антифриз предотвращает перегрев двигателя и температуру двигателя в пределах диапазона максимальной эффективности
Система охлаждения – система, которая охлаждает двигатель внутреннего сгорания. Нормальная рабочая температура двигателя – 80-90С. Чтобы двигатель не перегревался, система охлаждения подводит к деталям двигателя охлаждающую жидкость, которая принимает от них тепло и рассевает его в окружающую среду в радиаторе
1860-1910 гг.
Первый двигатель внутреннего сгорания и охлаждающие жидкости.
В 1860 году французский инженер Жан Этьен Ленуар сконструировал двухтактный двигатель внутреннего сгорания. Поршни охлаждались воздухом. Позже он ввел открытую систему водного охлаждения. Где вода испарялась и снижала температуру оставшейся воды. Вода не очищалась, а заливалась из природных источников. При испарении оставляла соли, накипь и осадок. Если температура опускалась ниже нуля, вода замерзала, расширялась и изнутри разрушала двигатель. Соли, которые содержатся в воде, приводили к коррозии и образованию биологического налета.
Вода способна поглощать больше тепла на литр, чем любой другой жидкий хладагент. В стандартных условиях вода:
- Закипает при 100град.С на уровне моря.
- Замерзает при 0град. С на уровне моря
- Когда вода замерзает, молекулы воды упорядочиваются и образуют кристаллическую решетку.
При этом вода увеличивает объем на 9%. Увеличение воды легко ломает блоки двигателя, головки цилиндров и радиаторы. Поэтому в ранние годы автомобилестроения зимой или в холодные ночи воду сливали из системы охлаждения.
1900-е годы
В начале 20 века самым популярным незамерзающим решением охлаждающей жидкости был раствор воды и соли или хлорида кальция. На литр воды добавляли 0,5 кг соли. Такой раствор не замерзал до -17С. Другие растворы включали глицерин – густую, прозрачную жидкость, сладкую на вкус, полученную из животных жиров и метанол – древесный или метиловый спирт, промышленный химикат, который используется как растворитель. У метанола температура замерзания — минус 97,6С .
Метанол имел ряд недостатков:
1. Токсичен для человека. Накапливается в организме. Летальный исход наступает при принятии внутрь 30 мл метанола. В воздухе предельная допустимая концентрация – 5мг/м3.
2. Вступал в реакцию с алюминием, вызывал быструю коррозию деталей двигателя. Двигатель быстрее ломался.
3. В открытых системах охлаждения быстро испарялся, отравлял воздух. Уровень охлаждающей жидкости нужно было постоянно пополнять. Если вовремя не залить метанол, двигатель перегревался, а вода замерзала и снова ломала двигатель.
Спирт меняли 3-4 раза за сезон, глицерин использовали несколько раз, сливали зимой и заливали снова следующем сезоне.
В 1910 стали применять глицерин, свободный от электролитов. Такой глицерин не оказывал коррозийного воздействия на металлы и не повреждал резину. Очень медленно испарялся и использовался 2-3 года. Можно было слить в конце холодного сезона и снова использовать в следующем.
1925. Антифриз на основе этиленгликоля.
В 1925 году ряд производителей – McKay, Johnson’s, стал выпускать антифриз на основе этиленгликоля.
Впервые этиленгликоль получил французский химик Чарльз Адольф Вюрц в 1859 году как результат реакции этилендиацетата и гидроксида калия. В начале 20-го века обнаружили, что вещество работает как охлаждающая жидкость, а также пригоден для замены глицирина во взрывчатках. Во время первой мировой войны (1914-1918) соединение синтезировали из этиленхлорида. Низкая температура замерзания и высокая температура кипения сделали его идеальным для использования в двигателе автомобилей.
В 1925 году в США компания Кабрид и Карбон Кемикалс1 запустила масштабное производство этиленгликоля. В 1926 этиленгликоль начали использовать как автомобильный антифриз. После войны этиленгликоль стал доминирующим химическим антифризом до конца 20 века. Другие химические вещества, такие как пропиленгликоль и технология органических кислот (OAT), начали набирать популярность, но этиленгликоль по-прежнему широко используется. Продавался по такой же цене, что и глицерин. 1 - Carbide and Carbon Chemicals Company. Сегодня компания называется Union Carbide Corporation. Из стандарта международного сообщества инженеров — SAE (Society of Automotive Engineers)от 01.01.1926 года. Глицерин дает большую защиту от замерзания, чем глицерин или денатурированные спиртовые растворы того же объема-процента, практически нелетучий, не более коррозионный, чем вода, и лишь слегка более вязкий при низких температурах, чем растворы денатурированного спирта той же концентрации.
К 1940 году антифризы на основе этиленгликоля превосходят по популярности глицериновые и метаноловые. Смесь этиленгликоля с водой очень корозионноактивная, более агрессивная к металлам, чем просто вода. Поэтому в это же время стали добавлять первые антикоррозийные и антипенные присадки, которые защищали металлические поверхности от образования коррозии и снижали возможность образования пены в системе охлаждения.
История тосолов
ТОСОЛ.
В 1952 году в СССР выускают охлаждающую жидкость Антифриз М-40 и Антфриз М-60. Цифры означали температуру замерзания. В 1971 году НИИ органической химии и технологии разработали для автомобилей ВАЗ антифриз ТОСОЛ. Внешне стандартный ТОСОЛ-40 представлял собой жидкость голубого цвета, ТОСОЛ-65 — красного. По цвету определяли уровень охлаждающей жидкости в расширительном бачке. Также по цвету различали марки и отличали подтёки охлаждающей жидкости от других подтёков. ТОСОЛ состоял из более 10 компонентов и имел сложную технологию производства. На то время ТОСОЛ отвечал всем требованиям автомобилей относительно рабочих характеристик охлаждающей жидкости. Срок эксплуатации Тосола на автомобилях составлял два года или 60 000 км пробега
1990-2000 гг.
В 1990-е годы репутация ТОСОЛа снизилась, так как марку часто подделывали. Доверие к ТОСОЛу упало, так как вместо этиленгликоля в подделках использовался полигликоль, которые сильно разъедали детали и быстро вызывали коррозию элементов. В 2000 появляются новые российские производители антифриза — Felix («Тосол-Синтез»), Sintec («Обнинскоргсинтез»), Lukoil («Лукойл»), CoolStream («Техноформ») и другие.
Современный этап
До 90-х годов использовались традиционные антифризы. Они были зеленого цвета, в основе был этиленгликоль или пропиленгликоль. Присадки состояли из неорганических кислот, которые защищали поверхность системы охлаждения, образуя слой осадка. Слой был толстый и снижал теплоотдачу. Кроме того, частицы налета вели себя как абразивы и царапали защитные слой. В 90-х годах появляются гибридные антифризы. Основу также составлял этиленгликоль, но в присадки добавляли не только неорганические кислоты – силикаты, фосфаты, нитриты и другие, но и органические кислоты – карбоксилатные. Карбоксилатные присадки снижали агрессивность неорганических кислот и увеличивали срок службы антифриза. Несколько лет спустя появления гибридных антифризов на рынок вышли карбоксилатные антифризы. В составе присадок органические кислоты занимали большую часть. Благодаря этому их еще называют органическими антифризами. Карбоксилатные антифризы образуют крайне тонкий защитный слой – около 0, 001 мм, и только в очагах образования коррозии. Нет защитного слоя, который бы покрывал всю внутреннюю поверхность системы охлаждения и препятствовал теплоотдаче. В 2008 году концерн Volkswagen выпустил антифриз Lobrid с присадками из карбоксилатных кислот и малой части неорганических веществ. Неорганические кислоты образуют очень тонкую защитную пленку, после чего их количество в антифризе практически сходит на нет, а места коррозии заполняют органические кислоты. Многие производители автомобилей утверждают, что срок эксплуатации такого антифриза сравним со сроком эксплуатации автомобиля.
Прочее
