Студопедия — Вода как охлаждающая жидкость
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Вода как охлаждающая жидкость






В процессе работы двигателей внутреннего сгорания не вся тепловая энергия переходит в полезную работу. Значительная часть тепла расходуется на нагревание деталей двигателя. При этом снижается их механиче­ская прочность, и если двигатель не охлаждать, то он быстро выйдет из строя. Отводить тепло необходимо от многих агрегатов и деталей: камеры сгорания, клапанов, цилиндров двигателя, поршневой группы и т.д. Нежела­тельно и излишнее охлаждение, так как при этом ухуд­шается испаряемость топлива, а, следовательно, качество горючей смеси, нарушается процесс сгорания, возраста­ют потери энергии на преодоление внутреннего трения смазочных материалов. При всех режимах работы до­лжен поддерживаться оптимальный тепловой режим.

Двигатели внутреннего сгорания имеют воздушное или более распространенное — жидкостное охлаждение, в первом случае oт нагретых деталей тепло через воздух поступает в окружающую атмосферу, во втором — избыточное тепло вначале воспринимается жидкостью, которая омывает детали, а затем передается в окружающий воздух. В процессе работы двигателя температура окру­жающей среды составляет 85—95° С, но иногда дости­гает 105—110° С.

Надежность работы системы охлаждения во многом зависит oт физико-химических свойств используемых жидкостей, к которым предъявляются следующие тре­бования, температура кипения должна быть на 15— 20° С выше наибольшей возможной температуры в си­стеме охлаждения, а температура застывания — не менее чем на 5—10° С ниже наименьшей температуры окружа­ющего воздуха; они не должны образовывать различных отложений в системе охлаждения (накипи, осадков, шлама), снижающих интенсивность теплоотвода и нару­шающих циркуляцию; не должны вспениваться, а также вызывать коррозию металлических деталей, разрушения прокладок; коэффициент расширения жидкостей должен быть, возможно, меньшим, так как при работе двигателей могут наблюдаться большие перепады температуры (от отрицательной до 100—110°С); должны быть дешевыми, недефицитными, пожаробезопасными и не оказывать вредного влияния на здоровье обслуживающего персо­нала.

В системе охлаждения двигателей широко использу­ют воду, хотя она и не отвечает всем перечисленным требованиям. Это объясняется ее высокой теплопровод­ностью и теплоемкостью, малой вязкостью, абсолютной недефицитностью, удобством использования и др.

Свойства воды в очень большой степени зависят от ее происхождения. Так, вода атмосферных осадков (дождь, снег) практически не содержит растворенных солей и органических соединений. Наиболее широкое распространение имеют поверхностные воды. Они содер­жат разное в зависимости от грунта и пород, где нахо­дится водоем, количество растворенных солей и органиче­ских соединений. Среди них много пресных вод (реки, озера, пруды, болота), в которых на вкус минеральные и органические соединения не ощущаются. Значительно больше соленых водоемов (океаны, моря), в воде которых растворено очень большое количество различных ве­ществ, на вкус они горько-соленые. Использовать их без предварительной глубокой обработки нельзя.

Кроме поверхностных вод на производственные и бытовые нужды широко используют подземные или грунтовые воды. Подземные источники могут находить­ся в земной коре на различной глубине — от нескольких до десятков и сотен метров. Как правило, количество растворенных в подземных водах солей больше, чем в поверхностных (исключая морские). Их содержание за­висит от состава почв и пород, окружающих источник, и тех, через которые проникла вода при движении. Часто бесцветная, совершенно прозрачная на вид грунтовая вода содержит значительное количество растворенных солей и не может быть использована в системе охлаж­дения.

Качества природных вод зависит от состава и коли­чества примесей, которые могут находиться в ней в виде взвесей, коллоидных частиц или в растворенном состоя­нии. Размеры механических примесей бывают самыми разнообразными: от долей до сотен микрон. Чаще всего это песчинки, пылинки, ил, органические соединения. Обычно механические взвеси легко удаляются отстоем или фильтрацией. Если же и после этого вода остается мутной, значит в ней содержатся очень мелкие частицы (размером в десятые доли микрона). Чтобы очистить та­кую воду, в нее добавляют коагуляторы — вещества (на­пример, хлорное железо, сернокислый алюминий), под действием которых частицы соединяются, укрупняются, образуя хлопья. Хлопья легко осаждаются при от­стаивании и задерживаются при фильтрации.

Удалить примеси, находящиеся в воде в растворен­ном состоянии, значительно труднее, для этого требуется специальная очистка. Способы очистки зависят от того, какие примеси содержатся в воде и в каких установках она будет использоваться. Одни соединения безвредны, многие вызывают образование накипи, некоторые корродируют металл. Особенно неприятны вещества, вызы­вающие накипеобразование. Накипь в системе охлажде­ния уменьшает сечение каналов и нарушает циркуля­цию. Теплопроводность накипи в 10—15 раз ниже, чем металлов, что резко ухудшает отвод тепла. Чем больше, плотнее и тверже слой, тем хуже теплообмен, выше рас­ход топлива и смазочных материалов.

Воды, вызывающие образование накипи, называют жесткими. Общая жесткость воды — это суммарное со­держание в ней ионов кальция и магния. Она измеряется миллиграмм-эквивалентами на литр воды (мг-экв/л). 1 мг-экв/л соответствует содержанию в 1 л воды 20, 04мг кальция или 12, 16 мг магния

Общая жесткость воды складывается из карбонат­ной (временной) и некарбонатной (постоянной) Наибо­лее вредны соединения, обусловливающие карбонатную жесткость (двууглекислые сочи кальция и магния), которые при температуре выше 85° С разлагаются, выпа­дают в осадок и на поверхности системы охлаждения образуют прочные отложения. Некарбонатную жесткость вызывают хлористые, кремнекислые и сернокислые соли кальция и магния. При кипячении воды они в осадок не выпадают, а остаются в растворе. Но когда вода сильно испаряется, особенно при перегрузке двигателя, концент­рация солей повышается, и они частично выпадают в оса­док, образуя накипь.

Воду принято считать мягкой, если общее содержа­ние в ней солей не превышает 3, 0 мг-экв/л, в двигателях ее можно использовать без умягчения. Если количество солей составляет 3, 0—6, 0 мг-экв/л, воду считают средней жесткости, перед использованием в двигателе внутрен­него сгорания ее рекомендуется умягчать. Воду, содер­жащую более 6, 0 мг-экв/л солей, считают жесткой, она подлежит обязательному умягчению.

Отличить жесткую воду от мягкой можно по способ­ности образовывать мыльную пену: в жесткой воде при намыливании рук пена практически не образуется и бы­стро исчезает. На руках при этом остается осадок, кото­рый трудно отмыть.

Обычно в северных районах страны воды мягкие, в средней полосе жесткость постепенно увеличивается Наибольшее содержание солей в водах на юге страны и в республиках Средней Азии, здесь жесткость нередко достигает 70—100 мг-экв/л.

Наиболее простой способ умягчения воды — кипяче­ние ее в течение 15—20 мин. При этом большая часть солей карбонатной жесткости выпадает в осадок, который отфильтровывают. Остаточная временная жесткость не превышает 1—2 мг-экв/л. Такой способ наиболее приго­ден для индивидуального использования или при неболь­шом количестве машин. Заправить же большую группу тракторов или автомобилей кипяченой водой практиче­ски невозможно. Но в тех районах, где очень жесткие воды и нет установок для умягчения, предварительное ки­пячение необходимо.

Довольно распространены различные способы хими­ческой обработки, сущность которой сводится к следую­щему. Выбирают доступное химическое вещество, под действием которого все или большая часть солей выпа­дает в осадок (количество реагента зависит от жестко­сти). Воду с реагентом перемешивают в течение 20—30 мин. Выпавшие после обработки осадки отфильтровыва­ют или дают им отстояться, а умягченную воду заливают в систему охлаждения двигателя. Для умягчения исполь­зуют различные вещества, но наиболее широко распрост­ранены кальцинированная сода и тринатрийфосфат, ко­торые добавляют в количестве 50—55 мг на каждый мг-экв/л жесткости. Остаточная общая жесткость после химической обработки составляет 0, 5—1, 0 мг-экв/л.

Удобны различные физические способы умягчения с помощью искусственных ионообменных смол (катиониты, аниониты). Если жесткую воду последовательно пропу­скать через такие фильтры, то после обработки можно получить очень мягкую воду. В производственных усло­виях распространена обработка воды глауконитом или искусственным соединением пермутитом. При фильтра­ции воды через глауконит (пермутит) в нем происходит обмен: натрий из минерала уходит в воду, а кальций и магний из воды задерживаются на нем. Таким образом, после обработки получается мягкая вода, при использо­вании которой накипь не образуется.

Перспективна, но в сельском хозяйстве имеет ограни­ченное применение, — магнитная обработка. Сущность метода сводится к пропуску жесткой воды между полю­сами постоянного магнита или электромагнита. При пе­ресечении силовых линий соли, образующие накипь, раз­лагаются и выпадают в виде осадка, который легко удаляется фильтрацией.

В условиях эксплуатации для предупреждения образования накипи следует, как можно реже менять воду в двигателе. В зимнее время при остановке техники на длительный срок сливаемую воду нужно собирать, а за­тем вновь использовать ее. Вода, работавшая в двига­теле, уже в значительной степени лишена солей жест­кости.

Целесообразно введение в воду специальных веществ антинакипинов, которые или переводят накипь в растворенное состояние, или не позволяют частицам оседать на поверхности. К таким веществам относятся гексаметафосфат (5—6 мг/л), тринатрийфосфат (0, 2— 0, 3 1/л), а также хромпик (10—12 г/л).

Периодически при сезонном техническом обслужи­вании образовавшуюся накипь необходимо удалять. Для двигателей всех типов можно использовать молоч­ную кислоту (60 г/л), хромпик (20 г/л), смесь кальци­нированной соды (100 г/л) и хромпика (2—3 г/л) и др. Перед обработкой вынимают термостат из двигателя, заливают в него раствор и работают 6—8 ч. По оконча­нии работы раствор сливают, а систему тщательно про­мывают чистой водой. Для двигателей, у которых блок цилиндров имеет чугунную головку, кроме того, можно применять слабый (3—5%-ный) раствор технической со­ляной кислоты. Раствор заливают при снятом термо­стате. Через 40—60 мин двигатель заводят на 5 мин, сливают из 1кго раствор, а систему тщательно промы­вают водой.

Кроме склонности к образованию накипи и шлама, вода имеет еще ряд существенных недостатков. Ее тем­пература кипения 100° С, что не всегда обеспечивает охлаждение современных форсированных двигателей. Замерзает вода при относительно высокой температуре (0°С), при этом примерно на 10% увеличивается в объ­еме. Образующийся лед давит на стенки системы ох­лаждения с усилием более 200 МПа (2000 кгс/см»), что может привести к разрушению головки блока цилиндров и радиаторов. При безгаражном хранении техники зи­мой воду на ночь сливают, а утром заливают вновь, или периодически прогревают двигатель, не допуская его охлаждения до отрицательной температуры. Поэтому в зимнее время года целесообразно использовать низкозамерзающие охлаждающие жидкости.







Дата добавления: 2014-10-29; просмотров: 1210. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Шрифт зодчего Шрифт зодчего состоит из прописных (заглавных), строчных букв и цифр...

Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Методика обучения письму и письменной речи на иностранном языке в средней школе. Различают письмо и письменную речь. Письмо – объект овладения графической и орфографической системами иностранного языка для фиксации языкового и речевого материала...

Классификация холодных блюд и закусок. Урок №2 Тема: Холодные блюда и закуски. Значение холодных блюд и закусок. Классификация холодных блюд и закусок. Кулинарная обработка продуктов...

ТЕРМОДИНАМИКА БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ. 1. Особенности термодинамического метода изучения биологических систем. Основные понятия термодинамики. Термодинамикой называется раздел физики...

Характерные черты официально-делового стиля Наиболее характерными чертами официально-делового стиля являются: • лаконичность...

Этапы и алгоритм решения педагогической задачи Технология решения педагогической задачи, так же как и любая другая педагогическая технология должна соответствовать критериям концептуальности, системности, эффективности и воспроизводимости...

Понятие и структура педагогической техники Педагогическая техника представляет собой важнейший инструмент педагогической технологии, поскольку обеспечивает учителю и воспитателю возможность добиться гармонии между содержанием профессиональной деятельности и ее внешним проявлением...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия