Файл: В пособии рассмотрены основные требования к эксплуатационным материалам, производимым за рубежом и широко поставляемым в Россию.doc
Добавлен: 20.03.2024
Просмотров: 65
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
2.2. Особенности эксплуатационных свойств моторных масел
Классы вязкости моторных масел
3.1. Способы передачи крутящего момента
Физико-химические характеристики гидравлических жидкостей
6.1. Основные принципы и понятия нормирования расхода ГСМ
6.3. Борьба с потерями нефтепродуктов
6.4. Нормы естественной убыли нефтепродуктов и этилового спирта
6.6.1. Влияние ГСМ на природу и человека
6.6.2. Пожароопасность и токсичность топлив и масел
6.6.3. Меры безопасности при обращении с топливами и маслами в процессе обслуживания техники
жидкость имеет температуру окружающего воздуха, зимой – гораздо ниже нуля. Детали системы охлаждения выполнены из чёрных и цветных металлов и сплавов. Прокладки и трубопроводы (шланги) – из неметаллических материалов (технического картона, паронита, резины и др.).
Требования к охлаждающим жидкостям:
– высокие теплоёмкость и теплоотдача;
– невысокая вязкость;
– низкая температура замерзания и высокая температура кипения;
– отсутствие склонности к образованию отложений (накипи);
– коррозионная нейтральность к конструкционным материалам;
– невысокий коэффициент теплового расширения;
– нетоксичность;
– пожаробезопасность;
– дешевизна, недефицитность и широкая сырьевая база.
В настоящее время жидкостей, полностью отвечающих всем перечисленным требованиям, не существует. В качестве охлаждающих используют следующие жидкости и смеси:
– вода;
– смесь воды и этиленгликоля;
– водоглицериновые смеси;
– водоспиртовые смеси.
Теплофизические характеристики некоторых жидкостей приведены в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Теплофизические характеристики некоторых жидкостей
5.1.2. Эксплутационные свойства охлаждающих жидкостей
Охлаждающая способность наиболее высока у воды. Этиленгликоль, глицерин и спирт, а также их смеси с водой имеют более низкую охлаждающую способность. Температурный режим двигателя, особенно при высоких температурах воздуха и больших нагрузках, наиболее устойчиво поддерживается системой охлаждения, заправленной водой.
Низко- и высокотемпературные свойства. Температурный диапазон применения охлаждающих жидкостей определяется температурами замерзания и кипения. Для понижения температуры замерзания используют смесь воды и различных жидкостей. В результате удаётся понизить температуру замерзания до минус 65 С, что вполне достаточно для эксплуатации автомашин в любом климатическом поясе России. Для повышения температуры кипения систему охлаждения герметизируют, в ней при нагревании жидкости повышается давление и температура кипения возрастает. Это даёт дополнительное время водителю для того, чтобы принять меры и не допустить закипания охлаждающей жидкости в двигателе.
На низший температурный предел применения жидкости большое влияние оказывает вязкость. При чрезмерном возрастании вязкости значительно увеличивается сопротивление циркуляции жидкости по системе, особенно через трубки радиатора.
Спирты, гликоли и глицерин в смеси с водой имеют низкие температуры замерзания. Но при повышенных температурах спирты легко испаряются из смеси, что приводит к повышению температуры замерзания и увеличивает пожароопасность.
Коррозионность – важное эксплуатационное свойство охлаждающих жидкостей, в значительное мере влияющее на долговечность системы охлаждения. Коррозионное воздействие жидкостей на конструкционные материалы прежде всего определяется содержанием в охлаждающих жидкостях кислорода и хлора. Поэтому вода, используемая как охлаждающая жидкость или как компонент смеси должна содержать хлора не более 0,0007%. Водопроводная вода в целях обеззараживания хлорируется, содержание хлора в ней около 0,01% поэтому она коррозионно агрессивна.
Водные растворы этиленгликоля и спиртов обладают повышенной коррозионностью по отношению к металлам. Для устранения этого недостатка в смеси вводят присадки:
1) двузамещённый фосфорно-кислый натрий Na2HPO4 в количестве 2,5–3,5 г/л предохраняет от коррозии чугунные, стальные и медные детали;
2) декстрин картофельный (изомер крахмала С
6Н10О5) в количестве 1–1,1 г/л защищает припои, алюминий и медь;
3) присадки на основе бензойно-кислого натрия, нитрата натрия и буры защищают от коррозии все сплавы металлов в системе охлаждения.
Этиленгликолевые жидкости вызывают коррозию цинковых покрытий, поэтому хранение их в оцинкованных бочках не допускается.
При необходимости дополнительную защиту цинка обеспечивают введением в антифриз 7,5–8% молибденовокислого натрия (Na2MoO4). В этом случае в маркировке вводится строчная буква «м» – антифриз марки 40 м; 65 м.
Вспениваемость охлаждающих жидкостей ухудшает отвод тепла, так как воздух проводит тепло значительно меньше, чем вода. В чистом виде гликолевые жидкости не склонны к пенообразованию, но при попадании в них нефтепродуктов образуется обильная и устойчивая пена.
Высокую вспениваемость водоглицериновых смесей снижают добавлением спирта.
Токсичностью в наибольшей степени обладает этиленгликоль. Для человека смертельной дозой считается попадание внутрь 50–100 мг чистого этиленгликоля. Этиловый спирт менее ядовит.
Пожароопасность смеси этиленгликоля и воды невысока. При содержании воды более 20% возгорания смеси не происходит. Температура самовоспламенения этиленгликоля на воздухе выше 400 С. Смеси этилового спирта и воды горят при содержании в них спирта более 30–40% в зависимости от температуры.
5.1.3. Вода как охлаждающая жидкость
Наиболее полно отвечает предъявляемым к тормозным жидкостям требованиям простая вода. Сравнительно высокие теплоёмкость, теплопроводность и коэффициент теплоотдачи, а также незначительная вязкость (1,02 мм2/с при 20 С), нетоксичность и неограниченное количество делают воду ценным теплопередатчиком. Однако у воды есть и весьма существенные недостатки:
– высокая температура замерзания (0 С);
– низкая температура кипения (100 С);
– значительный коэффициент объёмного расширения при замерзании
(9%);
– склонность к образованию отложений (накипи);
– коррозионность к деталям системы охлаждения.
Несмотря на перечисленные недостатки, наряду с высокой стоимостью смесей воды с другими веществами, она широко применяется в системах охлаждения грузовых автомобилей. Эти системы имеют большую вместимость, поэтому затраты на заполнение и доливы специальными жидкостями велики.
Следует иметь ввиду, что попадание минеральных масел в воду взывает сильное пенообразование, что значительно ухудшает теплопередачу. Аналогичное действие оказывает присутствие даже небольшого количества масел в накипи.
При использовании воды в качестве охлаждающей жидкости необходимо постоянно помнить о её склонности к образованию осадков на стенках системы охлаждения. Накипь ухудшает теплоотдачу от нагретых деталей. На образование накипи основное влияние оказывает жёсткость воды.
Жёсткость воды определяют по содержанию в ней солей кальция и магния. Единица жёсткости – содержание 1 миллиграмм-эквивалента (мг-экв) ионов кальция и магния в 1 литре воды. Одному мг-экв жёсткости соответствует содержание 20,04 мг/л Са++ или 12,16 мг/л Мg++. Деление воды группы жёсткости показано в табл. 5.2.
Таблица 5.2
Классификация воды и режим технического обслуживания
системы охлаждения двигателей
Окончание табл. 5.2
Общая жёсткость воды является суммой карбонатной (временной) и некарбонатной, главным образом сульфатной
, жёсткостей. Жёсткость воды легко определить (ориентировочно) при намыливании рук: в мягкой воде пена устойчивая, а в жёсткой воде пена быстро гаснет и на руках остаётся сальный осадок.
Для устранения вредного влияния жёсткости – образования накипи – в систему охлаждения вводят антинакипины или умягчают воду перед заливом (табл. 5.3).
Таблица 5.3
Способы предупреждения образования накипи
Окончание таблицы 5.3
Применение антинакипинов эффективно снижает скорость образования накипи в системе охлаждения (рис. 5.2).
Рис. 5.2. Динамика нарастания количества накипи в системе охлаждения, заправленной водой с антинакипином (2) и без него (1)
Требования к охлаждающим жидкостям:
– высокие теплоёмкость и теплоотдача;
– невысокая вязкость;
– низкая температура замерзания и высокая температура кипения;
– отсутствие склонности к образованию отложений (накипи);
– коррозионная нейтральность к конструкционным материалам;
– невысокий коэффициент теплового расширения;
– нетоксичность;
– пожаробезопасность;
– дешевизна, недефицитность и широкая сырьевая база.
В настоящее время жидкостей, полностью отвечающих всем перечисленным требованиям, не существует. В качестве охлаждающих используют следующие жидкости и смеси:
– вода;
– смесь воды и этиленгликоля;
– водоглицериновые смеси;
– водоспиртовые смеси.
Теплофизические характеристики некоторых жидкостей приведены в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Теплофизические характеристики некоторых жидкостей
| | Теплофизические характеристики | ||||
| Продукт | Удельная теплоём- кость, кДж/(кгК) | Скрытая теплота испарения, ккал | Коэффициент теплопровод-ности, ккал/мград | Коэффициент теплоотдачи при вынужденной конвекции, ккал/м2град | |
| Вода | 4,21,0 | 539 | 51510– 3 | 500–10000 | |
| Этиленгликоль | 4,20,575 | 220 | 214610–3 | – | |
| Этиловый спирт | 4,20,669 | 216 | 15110–3 | – | |
| Жидкость марки 40 (этиленгликоль 53 %, вода 46,6 %) | 4,20,849 | – | 36010–3 | – | |
5.1.2. Эксплутационные свойства охлаждающих жидкостей
Охлаждающая способность наиболее высока у воды. Этиленгликоль, глицерин и спирт, а также их смеси с водой имеют более низкую охлаждающую способность. Температурный режим двигателя, особенно при высоких температурах воздуха и больших нагрузках, наиболее устойчиво поддерживается системой охлаждения, заправленной водой.
Низко- и высокотемпературные свойства. Температурный диапазон применения охлаждающих жидкостей определяется температурами замерзания и кипения. Для понижения температуры замерзания используют смесь воды и различных жидкостей. В результате удаётся понизить температуру замерзания до минус 65 С, что вполне достаточно для эксплуатации автомашин в любом климатическом поясе России. Для повышения температуры кипения систему охлаждения герметизируют, в ней при нагревании жидкости повышается давление и температура кипения возрастает. Это даёт дополнительное время водителю для того, чтобы принять меры и не допустить закипания охлаждающей жидкости в двигателе.
На низший температурный предел применения жидкости большое влияние оказывает вязкость. При чрезмерном возрастании вязкости значительно увеличивается сопротивление циркуляции жидкости по системе, особенно через трубки радиатора.
Спирты, гликоли и глицерин в смеси с водой имеют низкие температуры замерзания. Но при повышенных температурах спирты легко испаряются из смеси, что приводит к повышению температуры замерзания и увеличивает пожароопасность.
Коррозионность – важное эксплуатационное свойство охлаждающих жидкостей, в значительное мере влияющее на долговечность системы охлаждения. Коррозионное воздействие жидкостей на конструкционные материалы прежде всего определяется содержанием в охлаждающих жидкостях кислорода и хлора. Поэтому вода, используемая как охлаждающая жидкость или как компонент смеси должна содержать хлора не более 0,0007%. Водопроводная вода в целях обеззараживания хлорируется, содержание хлора в ней около 0,01% поэтому она коррозионно агрессивна.
Водные растворы этиленгликоля и спиртов обладают повышенной коррозионностью по отношению к металлам. Для устранения этого недостатка в смеси вводят присадки:
1) двузамещённый фосфорно-кислый натрий Na2HPO4 в количестве 2,5–3,5 г/л предохраняет от коррозии чугунные, стальные и медные детали;
2) декстрин картофельный (изомер крахмала С
6Н10О5) в количестве 1–1,1 г/л защищает припои, алюминий и медь;
3) присадки на основе бензойно-кислого натрия, нитрата натрия и буры защищают от коррозии все сплавы металлов в системе охлаждения.
Этиленгликолевые жидкости вызывают коррозию цинковых покрытий, поэтому хранение их в оцинкованных бочках не допускается.
При необходимости дополнительную защиту цинка обеспечивают введением в антифриз 7,5–8% молибденовокислого натрия (Na2MoO4). В этом случае в маркировке вводится строчная буква «м» – антифриз марки 40 м; 65 м.
Вспениваемость охлаждающих жидкостей ухудшает отвод тепла, так как воздух проводит тепло значительно меньше, чем вода. В чистом виде гликолевые жидкости не склонны к пенообразованию, но при попадании в них нефтепродуктов образуется обильная и устойчивая пена.
Высокую вспениваемость водоглицериновых смесей снижают добавлением спирта.
Токсичностью в наибольшей степени обладает этиленгликоль. Для человека смертельной дозой считается попадание внутрь 50–100 мг чистого этиленгликоля. Этиловый спирт менее ядовит.
Пожароопасность смеси этиленгликоля и воды невысока. При содержании воды более 20% возгорания смеси не происходит. Температура самовоспламенения этиленгликоля на воздухе выше 400 С. Смеси этилового спирта и воды горят при содержании в них спирта более 30–40% в зависимости от температуры.
5.1.3. Вода как охлаждающая жидкость
Наиболее полно отвечает предъявляемым к тормозным жидкостям требованиям простая вода. Сравнительно высокие теплоёмкость, теплопроводность и коэффициент теплоотдачи, а также незначительная вязкость (1,02 мм2/с при 20 С), нетоксичность и неограниченное количество делают воду ценным теплопередатчиком. Однако у воды есть и весьма существенные недостатки:
– высокая температура замерзания (0 С);
– низкая температура кипения (100 С);
– значительный коэффициент объёмного расширения при замерзании
(9%);
– склонность к образованию отложений (накипи);
– коррозионность к деталям системы охлаждения.
Несмотря на перечисленные недостатки, наряду с высокой стоимостью смесей воды с другими веществами, она широко применяется в системах охлаждения грузовых автомобилей. Эти системы имеют большую вместимость, поэтому затраты на заполнение и доливы специальными жидкостями велики.
Следует иметь ввиду, что попадание минеральных масел в воду взывает сильное пенообразование, что значительно ухудшает теплопередачу. Аналогичное действие оказывает присутствие даже небольшого количества масел в накипи.
При использовании воды в качестве охлаждающей жидкости необходимо постоянно помнить о её склонности к образованию осадков на стенках системы охлаждения. Накипь ухудшает теплоотдачу от нагретых деталей. На образование накипи основное влияние оказывает жёсткость воды.
Жёсткость воды определяют по содержанию в ней солей кальция и магния. Единица жёсткости – содержание 1 миллиграмм-эквивалента (мг-экв) ионов кальция и магния в 1 литре воды. Одному мг-экв жёсткости соответствует содержание 20,04 мг/л Са++ или 12,16 мг/л Мg++. Деление воды группы жёсткости показано в табл. 5.2.
Таблица 5.2
Классификация воды и режим технического обслуживания
системы охлаждения двигателей
| Класс воды | Происхожде-ние воды | Группа жёсткости | Общая жёст-кость, мг-экв/л | Влияние на накипеобразова-ние |
| Атмосферная | Дождевая, снеговая | Очень мягкая | До 1,5 | Накипи не образует |
Окончание табл. 5.2
| Класс воды | Происхожде-ние воды | Группа жёсткости | Общая жёст-кость, мг-экв/л | Влияние на накипеобразова-ние |
| Поверхност-ная | Речная, озёрная, северные водоёмы Центральные и южные районы | Очень мягкая Мягкая Мягкая Средне-жёсткая | До 1,5 1,5–4,0 1,5–4,0 4,0–8,0 | Накипи почти не образует Образует накипь. Необходимо не реже 2 раз в год удалять накипь. |
| Грунтовая | Родниковая, колодезная, артезианская | Жёсткая и очень жёсткая | 8,0–12,0 и более | Быстро откладывается значительная накипь. Не рекомендуется применять воду без предварительного умягчения |
Общая жёсткость воды является суммой карбонатной (временной) и некарбонатной, главным образом сульфатной
, жёсткостей. Жёсткость воды легко определить (ориентировочно) при намыливании рук: в мягкой воде пена устойчивая, а в жёсткой воде пена быстро гаснет и на руках остаётся сальный осадок.
Для устранения вредного влияния жёсткости – образования накипи – в систему охлаждения вводят антинакипины или умягчают воду перед заливом (табл. 5.3).
Таблица 5.3
Способы предупреждения образования накипи
| Операция | Реактивы и их действие | Порядок применения |
| Введение антинакипинов | Хромпик К2Сr2O7 или нитрат аммония NH4NO3 переводят соли накипи в растворимое состояние | Готовят концентрат: 100 г реактива на 1 л воды. На 1 л среднежёсткой воды берут 30–50 мл концентрата; для жёсткой 100–130 мл. При помутнении воды в системе охлаждения воду меняют. |
| Умягчение воды | Гексамет (NaPO3)6 удерживает соли накипи во взвешенном состоянии | Добавляют в среднежёсткую воду 0,2, а в жёсткую – 0,3 г/л., периодически удаляют отстой через краники |
Окончание таблицы 5.3
| Операция | Реактивы и их действие | Порядок применения |
| Перегонка | Все растворимые соли остаются в перегонном кубе | Получают воду без солей жесткости (дистиллированную) |
| Кипячение | Соли карбонатной и частично сульфатной жесткости выпадают в осадок | Воду кипятят 20–30 мин, отстаивают и фильтруют от осадка |
| Обработка химическими реагентами | Кальцинированная сода Na2CO3 – 53 мг/л на одну единицу жесткости | Тёплую воду перемешивают с реактивом 20–30 мин, отстаивают и фильтруют от осадка |
Применение антинакипинов эффективно снижает скорость образования накипи в системе охлаждения (рис. 5.2).
Рис. 5.2. Динамика нарастания количества накипи в системе охлаждения, заправленной водой с антинакипином (2) и без него (1)
