Теплоемкость антифриза

АНТИФРИЗЫ на основе этилен- и пропиленгликолей и ВОДА. Температуры замерзания. Вязкости. Плотности. Теплоемкости.

АНТИФРИЗЫ на основе этилен- и пропиленгликолей и ВОДА. Температуры замерзания. Вязкости. Плотности. Теплоемкости.

Антифризы это — жидкости, применяемые для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, радиоэлектронной аппаратуры, промышленных теплообменников и других установок, работающих при температурах ниже 0°С. Основные требования к антифризам: низкая температура замерзания, высокие теплоемкость и теплопроводность, небольшая вязкость при низких температурах, малая вспениваемость, высокие температуры кипения и воспламенения. Кроме того, антифризы не должны вызывать разрушения конструкционных материалов, из которых изготовлены детали систем охлаждения.

Наиболее распространены антифризы на основе водных растворов этиленгликоля и пропиленгликоля (см.ниже). Однако такие растворы вызывают значительную коррозию металлов, поэтому в них добавляют ингибиторы коррозии — Na₂HPO₄, Na₂MoO₄, Na₂B₄O₇, KNO₃, декстрин, бензоат К, меркаптобензотиазол и другие. В ряде случаев, в качестве антифризов используют водные растворы солей, наиболее широко распространен раствор СаСl2. Недостатки таких антифризов – исключительно высокая коррозионная активность и кристаллизация солей при испарении воды.

СВОЙСТВА АНТИФРИЗОВ НА ОСНОВЕ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ (справочная таблица для интереса, такие антифризы практически вышли из употребления)

ЭТИЛЕНГЛИКОЛЬ (1,2-этандиол) НОСН2СН2ОН, бесцветная вязкая гигроскопичная жидкость без запаха, сладковатого вкуса, температура плавления -12,7 °С, температура кипения 197,6 °С. При растворении этиленгликоля в воде выделяется теплота и происходит уменьшение объема. Водные растворы замерзают при низких температурах. Этиленгликоль токсичен при попадании внутрь, действует на центральную нервную систему и почки, смертельная доза 1,4 г/кг. ПДК в воздухе рабочей зоны 5 мг/м 3 .

ПРОПИЛЕНГЛИКОЛИ (пропандиолы) С3Н6 (ОН)2 Известны 2 изомера: 1,2-П. СН3СНОНСН2ОН (1,2-пропандиол) и 1,3-П. СН2ОНСН2СН2ОН. Пропиленгликоли бесцветные вязкие гигроскопичные жидкости сладковатого вкуса, без запаха. Для 1,2-П. температура плавления -60 °С, температура кипения 189 °С. Для 1,3-П. температура плавления -32°С, температура кипения 213,5°С. 1,2-П. растворим в воде, диэтиловом эфире, одноатомных спиртах, карбоновых кислотах, альдегидах, аминах, ацетоне, этиленгликоле, ограниченно растворим в бензоле. При смешении его с водой или аминами резко снижается температура замерзания растворов. Токсичность 1,2-П. (ЛД50 34,6 мг/кг, крысы) ниже, чем у этиленгликоля.

Уровни безопасности для усредненных сроков хранения (биохимической активности) продуктов при добавлении в них 0,2% массового количества хладоносителя приведены ниже.
Показатель оценивается по пятибалльной шкале. Пятерка не означает, что продуктом нельзя отравиться в принципе.

Источник: tehtab.ru

Теплонаситель для системы отопления: антифриз или вода. Полезные советы.

Вода и Антифриз: плюсы и минусы

Вода — дешёвый и доступный теплоноситель. Вода обла дает большой удельной теплоемкостью (4,2 кДж/кг*°С) и хорошей теплопроводностью. Вода экологически безопасна, а значит, любая возможная протечка не представляет угрозы здоровью.

Качество воды в отопительной установке определяют следующие параметры:

степень кислотности:
стальные установки: 9,5

Вязкость — свойствой жидкости оказывать сопротивление относительному движению (сдвигу) частиц жидкости. Характеристиками вязкости являются: динамический коэффициент вязкости μ и кинематический коэффициент вязкости ν.

Есть и еще ряд субъективных моментов в использовании антифризов. Антифризы на основе этиленгликоля, к при меру, нельзя перегревать — это ведет к термическому разложению этиленгликоля и антикоррозионных присадок, Кроме этого, нельзя допускать контакт антифриза с оцинкованными поверхностями.

Образующиеся кислоты и осадки могут негативно влиять на работу всей отопительной системы в целом. Перегретый антифриз вспенивается, в системе образуются воздушные пробки. Для предотвращения этого негативного фактора существуют специальные присадки, добавляемые в антифризы.

Нельзя забывать, что антифризы, по сравнению с водой, обладают повышенной способностью просачиваться через различные соединения. Чем больше в системе количество различных соединений, чем больше стоит различных прокладок, уплотнений, тем больше внимания нужно уделять качеству сборки всех элементов системы, иначе повышается вероятность появления протечек. Причем протечки могут появляться и не сразу, а, например, при переводе системы на более «холодный» режим работы. Физика процесса понятна: при меньшей температуре металл в местах соединений сужается и образуются микроканалы, в которые начинает просачиваться антифриз.

Изменяя соотношение концентрата и воды, можно полу чить жидкость с температурой замерзания от -10°С до -65*С. Обычно антифриз продается в двух моди фикациях: с температурой замерзания не выше -65°С и температурой замерзания не выше -30″С. При этом концентрированный вариант (рассчитанный на -65°С) может быть разбавлен водой. Для получения теплоносителя с температурой замерзания -30*С к двум частям антифриза надо добавить одну часть воды, для -20°С — смешать антифриз пополам с водой.

Некоторые виды антифризов (в основном на основе этиленгликоля) токсичны, поэтому их нельзя применять в общей системе ГВС Пары некоторых антифризов ядовиты, и для таких теплоносителей требуются закрытые расширительные баки.

К сказанному добавим, что не все отопительные котлы могут работать с теплоносителем-антифризом. И прежде, чем приобретать котел или переводить его на антифриз, необходимо проконсультироваться у специалистов (например предстовителе производителя): допустимо ли использование прибора в системе отопления, где в качестве теплоносителя выступает антифриз.

Антифриз — достаточно дорогой теплоноситель, но стоимость антифриза, заливаемого в систему, не сопоставима с ремонтно-восстановительными работами в случае размораживания этой системы отопления.

Источник: domobustroy.ru

АНТИФРИЗЫ на основе этилен- и пропиленгликолей и ВОДА. Температуры замерзания. Вязкости. Плотности. Теплоемкости.

АНТИФРИЗЫ на основе этилен- и пропиленгликолей и ВОДА. Температуры замерзания. Вязкости. Плотности. Теплоемкости.

Антифризы это — жидкости, применяемые для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, радиоэлектронной аппаратуры, промышленных теплообменников и других установок, работающих при температурах ниже 0°С. Основные требования к антифризам: низкая температура замерзания, высокие теплоемкость и теплопроводность, небольшая вязкость при низких температурах, малая вспениваемость, высокие температуры кипения и воспламенения. Кроме того, антифризы не должны вызывать разрушения конструкционных материалов, из которых изготовлены детали систем охлаждения.

Наиболее распространены антифризы на основе водных растворов этиленгликоля и пропиленгликоля (см.ниже). Однако такие растворы вызывают значительную коррозию металлов, поэтому в них добавляют ингибиторы коррозии — Na₂HPO₄, Na₂MoO₄, Na₂B₄O₇, KNO₃, декстрин, бензоат К, меркаптобензотиазол и другие. В ряде случаев, в качестве антифризов используют водные растворы солей, наиболее широко распространен раствор СаСl2. Недостатки таких антифризов – исключительно высокая коррозионная активность и кристаллизация солей при испарении воды.

СВОЙСТВА АНТИФРИЗОВ НА ОСНОВЕ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ (справочная таблица для интереса, такие антифризы практически вышли из употребления)

ЭТИЛЕНГЛИКОЛЬ (1,2-этандиол) НОСН2СН2ОН, бесцветная вязкая гигроскопичная жидкость без запаха, сладковатого вкуса, температура плавления -12,7 °С, температура кипения 197,6 °С. При растворении этиленгликоля в воде выделяется теплота и происходит уменьшение объема. Водные растворы замерзают при низких температурах. Этиленгликоль токсичен при попадании внутрь, действует на центральную нервную систему и почки, смертельная доза 1,4 г/кг. ПДК в воздухе рабочей зоны 5 мг/м 3 .

ПРОПИЛЕНГЛИКОЛИ (пропандиолы) С3Н6 (ОН)2 Известны 2 изомера: 1,2-П. СН3СНОНСН2ОН (1,2-пропандиол) и 1,3-П. СН2ОНСН2СН2ОН. Пропиленгликоли бесцветные вязкие гигроскопичные жидкости сладковатого вкуса, без запаха. Для 1,2-П. температура плавления -60 °С, температура кипения 189 °С. Для 1,3-П. температура плавления -32°С, температура кипения 213,5°С. 1,2-П. растворим в воде, диэтиловом эфире, одноатомных спиртах, карбоновых кислотах, альдегидах, аминах, ацетоне, этиленгликоле, ограниченно растворим в бензоле. При смешении его с водой или аминами резко снижается температура замерзания растворов. Токсичность 1,2-П. (ЛД50 34,6 мг/кг, крысы) ниже, чем у этиленгликоля.

Уровни безопасности для усредненных сроков хранения (биохимической активности) продуктов при добавлении в них 0,2% массового количества хладоносителя приведены ниже.
Показатель оценивается по пятибалльной шкале. Пятерка не означает, что продуктом нельзя отравиться в принципе.

Источник: e4-cem.ru

Выбираем теплоноситель на основе пропиленгликоля

Антифризы для систем отопления могут выпускаться на основе одного из трех веществ. Одно из таких веществ – пропиленгликоль.

Что из себя представляет это вещество

Этиленгликоль – очень токсичное вещество, которое тоже используют как антифриз, но не в жилых помещениях, а в автомобильной промышленности. Этиленгликоль имеет похожую химическую формулу – С2Н4(ОН)2.

Также не стоит использовать спирт этиленгликоль в бытовых системах отопления по таким причинам:

• При перегреве этот спирт разлагается на вещества, которые вызывают накипь и повышенную коррозию металлических деталей,
• Перегрев приводит к вспениванию этиленгликоля и завоздушиванию системы,
• Этот спирт негативно влияет на резиновые прокладки, сокращая срок их службы.

Водные растворы на основе пропиленгликоля часто используются, как теплоноситель для систем отопления, кондиционирования, систем вентиляции и охлаждения пищевых продуктов.

Другие растворы спиртов, таких как этиленгликоль, применяют, как жидкости для омывания стёкол автомобилей зимой и в некоторых системах отопления как теплоноситель с соблюдением всех норм эксплуатации этого токсического вещества.

Преимущества и недостатки пропиленгликоля как теплоносителя

• Спирт имеет плотность 1037 кг/м³, больше чем у воды (1000 кг/м³) на 3,7%,
• Температура кипения – +187 °С, выше чем у воды (+100 °С) на 87%,
• Температура замерзания -60 °С, намного ниже, чем у воды (0 °С),
• Жидкость имеет удельную теплоёмкость – 2483 Дж/(кг·К), ниже почти в 2 раза, чем у воды (4,187 Дж/(кг·К)),
• Теплопроводность – 0,218 Вт/(м·К), почти в три раза ниже, чем у воды 0,6 Вт/(м·К),
• Динамическая вязкость – 56 мПа·с, в восемьсот раз больше, чем у воды (0,894 мПа·с).

Разобравшись в приведенных цифрах можно придти к таким выводам:

1. Жидкость имеет плотность чуть-чуть выше, чем вода, а, значит, статическая нагрузка и давление в системе отопления будет почти такими же, как при стандартном теплоносителе,
2. Высокая температура кипения – +187 °C – не должна вводить в заблуждение. Ведь удельная теплоёмкость пропиленгликоля почти в два раза ниже теплоёмкости воды. А это значит, что для доведения до кипения обеих жидкостей требуется приблизительно одинаковое количество тепла и достигнут они крайнего значения температуры почти одновременно, только одна будет бурлить при +100 °C, а другая – при +187 °C,
3. По температуре замерзания этот теплоноситель явно превосходит воду. Кроме того, при замёрзании он почти не расширяется, как вода, и не «рвёт» систему отопления,
4. Низкая удельная теплоёмкость даёт преимущество, с одной стороны – быстрый прогрев системы отопления, а с другой стороны недостаток – пропиленгликоль способен накопить мало тепла.
5. Теплопроводность в три раза хуже, чем у воды, а значит – прогреваться система отопления будет не так быстро, как могло показаться из предыдущего пункта,
6. Динамическая вязкость очень высокая. Это дополнительная нагрузка на циркуляционный насос, который должен гонять теплоноситель по трубам и радиаторам.

Явных преимуществ перед водой этот спирт не имеет. Но существуют ситуации, когда пропиленгликоль для систем отопления просто необходим:

• Дача, загородный дом, другие помещения, которыми редко пользуются, требуют слива теплоносителя в зимний период. Но это ускоряет процесс коррозии деталей из чёрных металлов и не гарантирует полного опустошения системы отопления от воды, что может привести к повреждению системы отопления. Раствор пропиленгликоля можно не сливать круглогодично,
• Антифриз на основе пропиленгликоля не вызывает коррозии системы отопления, не образует накипи.

• Пропиленглиголь намного дороже воды и требует замены не реже, чем каждые пять лет,
• Нельзя использовать для системы отопления детали, содержащие цинк. Пропиленгликоль их будет растворять или «смоет» оцинковку, закупорив сужения труб,
• Пропиленгликоль очень текуч и способен проникать через соединения в системе отопления, сквозь которые не протекает вода.

Чтобы нивелировать некоторые отрицательные характеристики пропиленгликоля, такие как высокая вязкость и низкая теплопроводность, антифриз на его основе этот спирт разбавляют водой. Такой раствор позволяет:

• Снизить стоимость антифриза,
• Значительно уменьшить вязкость,
• Повысить теплоёмкость,
• Повысить теплоотдачу.

И как следствие:

• Снижается температура кипения, но этого бояться не следует. Автоматика котлов всё равно рассчитана не на 160 °C,
• Повышается температура замерзания, вместо -60 °C становится -30 — -40 °C градусов. Даже при замерзании антифриз на основе пропиленгликоля расширяется очень незначительно и не приведёт к разрушению системы отопления.

Теплоносители на основе пропиленгликоля

Если пропиленгликоля содержится 30%, то температура замерзания составляет -13 °С, 35% раствор спирта перестаёт быть жидким при -20 °С, 40% — при -25 °С, 75% раствор при -65°С.

При замене воды на раствор пропиленгликоля нужно учитывать свойства антифриза:

1. Меньшую теплоёмкость и теплопроводность. Поэтому количество радиаторов нужно увеличить, также рекомендуется установить более мощный котёл. Но у многих владельцев частных домов отопительные приборы работают не больше, чем на половину максимальной мощности. Поэтому в большинстве случаев можно обойтись без замены котла,
2. Большую вязкость. Необходимо использовать трубы с внутренним диаметром не меньше 25 мм и установить более мощный циркуляционный насос,
3. Больший коэффициент расширения. Если расширительный бачок установлен маленького размера, меньше 10 л, то рекомендуется увеличить его объём вдвое,
4. Большую текучесть. Уменьшить количество резьбовых соединений, врезок, сгонов и иметь свободный доступ к имеющимся, чтобы на случай протекания обнаружить проблемное место.

Если все технические параметры системы отопления подходят, чтобы использовать раствор пропиленгликоля в качестве теплоносителя, то нужно выполнить следующие подготовительные работы:

1. Уплотнить все сгоны, резьбовые соединения, врезки,
2. Слить воду и промыть систему отопления каустической содой, чтобы удалить ржавчину и накипь,
3. Удалить детали и элементы, содержащие цинк,
4. Применять антифриз с присадками, защищающими медные детали,
5. Контролировать грязеуловители вдвое чаще,
6. Каждые два года проверять раствор с помощью аэрометра на предмет концентрации спирта,
7. Полностью менять антифриз в системе отопления не реже, чем через пять лет.

В случае перехода на другой теплоноситель, систему отопления нужно тщательно промыть от пропиленгликоля.

Внимание! Не все производители отопительных приборов допускают использовать антифриз в качестве теплоносителя. Поэтому надо внимательно ознакомиться с техническим паспортом котла и инструкцией по его эксплуатации.

Источник: domotopim.ru