Охолоджуючі рідини з покращеними екологічними та експлуатаційними властивостями

Abstract

Проведено аналіз сучасних водно-гліколевих охолоджуючих рідин/антифризів для двигунів внутрішнього згоряння та деяких технічних теплоносіїв. Акцентовано увагу на фізико-хімічних властивостях гліколів (густина, температура замерзання, теплоємність, теплопровідність, в’язкість) та на можливість їх використання в різних машинах та механізмах. Показана залежність температури замерзання водно-гліколевих розчинів від їх концентрації. В залежності від металів (сплавів) для охолодження блоків циліндрів і радіаторів двигунів внутрішнього згорання (ДВЗ) проведено класифікацію із зазначенням сучасних інгібіторів корозії. Наведені органічні кислоти, які утворюються при окисненні гліколів різної хімічної природи в процесі їх довготривалої експлуатації. Зазначено, що кислотна корозія та утворення накипу на робочих поверхнях ДВЗ є основними негативними факторами, що сприяють зниженню потужності двигуна, збільшенню газових викидів продуктів згоряння ДВЗ в атмосферу та погіршенню стану навколишнього середовища. В залежності від хімічної складової про-ведено класифікацію інгібіторів, що використовуються, відповідно до їх міжнародного позначення: неорганічні — ІАТ (Inorganik Acid Technology); органічні (карбоксилатні) ОАТ (Organic Acid Technology); «гібридні» (змішані) — НОАТ (Hybrid Organic Acid Technology). Розглянуто токсикологічні та екологічні властивості охолоджуючих рідин (антифризів) залежно від складу водно-гліколевих сумішей. Підкреслено високу токсичність антифризів на основі етиленгліколю для довкілля і відсутність такої для антифризів на основі пропіленгліколю та гліцерину. Акцентується увага на можливості покращення фізико-хімічних (експлуатаційних) характеристик антифризів шляхом зміни основних (базових) компонентів водно-гліколевих сумішей, зміни їх співвідношення та введення нових ефективніших домішок.

The analysis of modern water-glycol coolants / antifreezes for internal combustion engines and some technical coolants has been carried out. Attention is focused on the physicochemical properties of glycols (density, freezing point, heat capacity, thermal conductivity, viscosity) and the possibility of their use in various machines and mechanisms. The dependence of the freezing temperature of water-glycol solutions on their concentration has been shown. Depending on the metals (alloys) for cooling the cylinder blocks and radiators of internal combustion engines (ICE), the classification has been carried out with the indication of modern corrosion inhibitors. It has been shown the formation of the organic acids of various chemical nature during oxidation of glycols in the course of their long-term operation. It has been noted that acid corrosion and scale formation on the working surfaces of the ICE are the main negative factors that reduce engine power, increase gas emissions from the combustion products of the ICE into the atmosphere which leads to environmental degradation. Depending on the chemical component, the classification of used inhibitors has been carried out according to their international designation: inorganic — IAT (Inorganic Acid Technology); organic (carboxylate) OAT (Organic Acid Technology); "hybrid" (mixed) — HOAT (Hybrid Organic Acid Technology). The toxicological and ecological properties of coolants (antifreezes) depending on the composition of water-glycol mixtures have been considered. The high toxicity of antifreezes based on ethylene glycol for the environment and the absence of such for antifreezes based on propylene glycol and glycerin has been emphasized. Emphasis has been placed on the possibility of improving the physicochemical (operational) characteristics of antifreezes by changing the main (basic) components of water-glycol mixtures, changing their ratio and introducing new more effective additives

Проведен анализ современных водно-гликолевых охлаждающих жидкостей/антифризов для двигателей внутреннего сгорания и некоторых технических теплоносителей. Акцентировано внимание на физико-химических свойствах гликолей (плотность, температура замерзания, теплоемкость, теплопроводность, вяз-кость) и возможность их использования в различных машинах и механизмах. Показана зависимость температуры замерзания водно-гликолевых растворов от их концентрации. В зависимости от металлов (сплавов) для охлаждения блоков цилиндров и радиаторов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) проведена классификация с указанием современных ингибиторов коррозии. Приведены органические кислоты, образующиеся при окислении гликолей различной химической природы в процессе их длительной эксплуатации. Отмечено, что кислотная коррозия и образование накипи на рабочих поверхностях ДВС являются основными негативными факторами, способствующими снижению мощности двигателя, увеличению газовых выбросов продуктов сгорания ДВС в атмосферу и ухудшению состояния окружающей среды. В зависимости от химической составляющей проведена классификация ингибиторов, используемых в соответствии с их международным обозначением: неорганические — ИАТ (Inorganik Acid Technology); органические (карбоксилатные) ОАТ (Organic Acid Technology); «гибридные» (смешанные) — НОАТ (Hybrid Organic Acid Technology). Рассмотрены токсикологические и экологические свойства охлаждающих жидкостей (антифризов) в зависимости от состава водно-гликолевых смесей. Отмечена высокая токсичность антифризов на основе этиленгликоля для окружающей среды и отсутствие таковой для антифризов на основе пропиленгликоля и глицерина. Акцентируется внимание на возможности улучшения физико-химических (эксплуатационных) характеристик антифризов путем изменения основных (базовых) компонентов водно-гликолевых смесей, изменения их соотношения и введение новых более эффективных приложений.