Электропроводность антифриза и концентрация продуктов коррозии. Электропроводность тосола и воды


электропроводность и теплопроводность. Единицы измерения электропроводности воды

Кто знает формулу воды еще со времен школьной поры? Конечно же, все. Вероятно, что из всего курса химии у многих, кто потом не изучает ее специализированно, только и остается знание того, что обозначает формула h3O. Но сейчас мы максимально подробно и глубоко постараемся разобраться, что такое вода? Какие ее главные свойства и почему именно без нее жизнь на планете Земля невозможна.

Вода как вещество

Молекула воды, как мы знаем, состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Ее формула записывается так: h3O. Данное вещество может иметь три состояния: твердое - в виде льда, газообразное - в виде пара, и жидкое - как субстанция без цвета, вкуса и запаха. Кстати, это единственное вещество на планете, которое может существовать во всех трех состояниях одновременно в естественных условиях. Например: на полюсах Земли - лед, в океанах - вода, а испарения под солнечными лучами - это пар. В этом смысле вода аномальна.

Еще вода - это самое распространенное вещество на нашей планете. Она покрывает поверхность планеты Земля почти на семьдесят процентов - это и океаны, и многочисленные реки с озерами, и ледники. Большая часть воды на планете соленая. Она непригодна для питья и для ведения сельского хозяйства. Пресная вода составляет всего два с половиной процента от всего количества воды на планете.

Вода - это очень сильный и качественный растворитель. Благодаря этому химические реакции в воде проходят с огромной скоростью. Это же ее свойство влияет на обмен веществ в человеческом организме. Общеизвестный факт, что тело взрослого человека на семьдесят процентов состоит из воды. У ребенка этот процент еще выше. К старости этот показатель падает с семидесяти до шестидесяти процентов. Кстати, эта особенность воды наглядно демонстрирует, что основой жизни человека есть именно она. Чем воды в организме больше - тем он здоровее, активнее и моложе. Потому ученые и медики всех стран неустанно твердят, что пить нужно много. Именно воду в чистом виде, а не заменители в виде чая, кофе или других напитков.

Вода формирует климат на планете, и это не преувеличение. Теплые течения в океане обогревают целые континенты. Это происходит за счет того, что вода поглощает очень много солнечного тепла, а потом отдает его, когда начинает остывать. Так она регулирует температуру на планете. Многие ученые говорят, что Земля давно бы остыла и стала камнем, если бы не наличие такого количества воды на зеленой планете.

Свойства воды

У воды есть много очень интересных свойств.

Например, вода - это самое подвижное вещество после воздуха. Из школьного курса многие, наверняка, помнят такое понятие, как круговорот воды в природе. Например: ручеек испаряется под воздействием прямых солнечных лучей, превращается в водяной пар. Далее, этот пар посредством ветра, переносится куда-либо, собирается в облака, а то и в грозовые тучи и выпадает в горах в виде снега, града или дождя. Далее, с гор ручеек вновь сбегает вниз, частично испаряясь. И так - по кругу - цикл повторяется миллионы раз.

Также у воды очень высокая теплоемкость. Именно из-за этого водоемы, тем более океаны, очень медленно остывают при переходе от теплого сезона или времени суток к холодному. И наоборот, при повышении температуры воздуха вода очень медленно нагревается. За счет этого, как и упоминалось выше, вода стабилизирует температуру воздуха на всей нашей планете.

После ртути вода обладает самым высоким значением поверхностного натяжения. Нельзя не заметить, что случайно пролитая на ровной поверхности капля иногда становится внушительным пятнышком. В этом проявляется тягучесть воды. Еще одно свойство проявляется у нее при понижении температуры до четырех градусов. Как только вода остывает до этой отметки, она становится легче. Поэтому лед всегда плавает на поверхности воды и застывает корочкой, покрывая собой реки и озера. Благодаря этому в водоемах, замерзающих зимой, не вымерзает рыба.

Вода, как проводник электроэнергии

Вначале стоит узнать о том, что такое электропроводность (воды в том числе). Электропроводность - это способность какого-либо вещества проводить через себя электрический ток. Соответственно, электропроводность воды - это возможность воды проводить ток. Эта способность непосредственно зависит от количества солей и иных примесей в жидкости. Например, электропроводность дистиллированной воды почти сведена к минимуму из-за того, что такая вода очищена от различных добавок, которые так нужны для хорошей электропроводности. Отличный проводник тока - это вода морская, где концентрация солей очень велика. Еще электропроводность зависит от температуры воды. Чем значение температуры выше - тем большая электропроводность у воды. Эта закономерность выявлена благодаря множественным опытам ученых-физиков.

Измерение электропроводности воды

Есть такой термин - кондуктометрия. Так называют один из методов электрохимического анализа, основанного на электрической проводимости растворов. Применяют этот метод для определения концентрации в растворах солей или кислот, а также для контроля состава некоторых промышленных растворов. Вода обладает амфотерными свойствами. То есть в зависимости от условий она способна проявлять как кислотные, так и основные свойства - выступать и в роли кислоты, и в роли основания.

Прибор, который используют для этого анализа, имеет очень сходное название - кондуктометр. С помощью кондуктометра измеряется электропроводность электролитов, находящихся в растворе, анализ которого ведется. Пожалуй, стоит объяснить еще один термин - электролит. Это вещество, которое при растворении или плавлении распадается на ионы, за счет чего впоследствии проводится электрический ток. Ион - это электрически заряженная частица. Собственно, кондуктометр, взяв за основу определенные единицы электропроводности воды, определяет ее удельную электропроводность. То есть он определяет электропроводность конкретного объема воды, взятого за начальную единицу.

Еще до начала семидесятых годов прошлого столетия для обозначения проводимости электричества использовали единицу измерения "мо", это была производная от другой величины - Ома, являющейся основной единицей сопротивления. Электропроводимость - это величина, обратно пропорциональная сопротивлению. Сейчас же она измеряется в Сименсах. Получила свое название данная величина в честь ученого-физика из Германии - Вернера фон Сименса.

Сименс

Сименс (обозначаться может как См, так и S) - это величина, обратная Ому, являющаяся единицей измерения электрической проводимости. Один См равен электрической проводимости любого проводника, сопротивление которого равно 1 Ом. Выражается Сименс через формулу:

  • 1 См = 1 : Ом = А : В = кг−1·м−2·с³А², где А - ампер,В - вольт.

Теплопроводность воды

Теперь поговорим о том, что такое теплопроводность. Теплопроводность - это способность какого-либо вещества переносить тепловую энергию. Суть явления заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, что определяют температуру данного тела или вещества, передается другому телу или веществу при их взаимодействии. Иначе говоря, теплопроводность - это теплообмен между телами, веществами, а также между телом и веществом.

Теплопроводность у воды также очень высока. Люди ежедневно используют это свойство воды, сами того не замечая. Например, наливая холодную воду в тару и остужая в ней напитки или продукты. Холодная вода забирает тепло у бутылки, контейнера, взамен отдавая холод, возможна и обратная реакция.

Теперь это же явление легко можно представить в масштабе планеты. Океан нагревается в течение лета, а потом - с наступлением холодов, медленно остывает и отдает свое тепло воздуху, тем самым обогревая материки. Остыв за зиму, океан начинает очень медленно нагреваться по сравнению с землей и отдает свою прохладу изнывающим от летнего солнца материкам.

Плотность воды

Выше рассказывалось о том, что рыба живет зимой в водоеме благодаря тому, что вода застывает корочкой по всей их поверхности. Мы знаем, что в лед вода начинает превращаться при температуре в ноль градусов. Из-за того, что плотность воды больше, чем плотность льда, лед всплывает и застывает по поверхности.

Что такое окислительно-восстановительные свойства воды

Также вода при разных условиях способна быть и окислителем, и восстановителем. То есть вода, отдавая свои электроны, заряжается положительно и окисляется. Или же приобретает электроны и заряжается отрицательно, значит, восстанавливается. В первом случае вода окисляется и называется мертвой. Она обладает очень мощными бактерицидными свойствами, только вот пить ее не надо. Во втором случае вода живая. Она бодрит, стимулирует организм на восстановление, несет энергию клеткам. Разница между этими двумя свойствами воды выражается в термине "окислительно-восстановительный потенциал".

С чем вода способна реагировать

Вода способна реагировать почти со всеми веществами, которые существуют на Земле. Единственное, что для возникновения этих реакций нужно обеспечить подходящую температуру и микроклимат.

Например, при комнатной температуре вода отлично реагирует с такими металлами, как натрий, калий, барий - их называют активными. С галогенами - это фтор, хлор. При нагревании вода отлично реагирует с железом, магнием, углем, метаном.

При помощи различных катализаторов вода вступает в реакцию с амидами, эфирами карбоновых кислот. Катализатор - это вещество, словно бы подталкивающее компоненты к взаимной реакции, ускоряющее ее.

Есть ли вода где-либо еще, кроме Земли?

Пока ни на одной планете Солнечной системы, кроме Земли, воды не обнаружено. Да, предполагают о ее присутствии на спутниках таких планет-гигантов, как Юпитер, Сатурн, Нептун и Уран, но пока точных данных у ученых нет. Существует еще одна гипотеза, пока не проверенная окончательно, о подземных водах на планете Марс и на спутнике Земли - Луне. Касательно Марса вообще выдвинуто ряд теорий о том, что когда-то на этой планете был океан, и его возможная модель даже проектировалась учеными.

Вне Солнечной системы существует множество больших и малых планет, где, по догадкам ученых, может быть вода. Но пока нет ни малейшей возможности убедиться в этом наверняка.

Как используют тепло- и электропроводность воды в практических целях

Ввиду того, что вода обладает высоким значением теплоемкости, ее используют в теплотрассах в качестве теплоносителя. Она обеспечивает передачу тепла от производителя к потребителю. Как отличный теплоноситель воду используют и многие атомные электростанции.

В медицине лед используют для охлаждения, а пар - для дезинфекции. Так же лед используют в системе общественного питания.

Во многих ядерных реакторах воду используют как замедлитель, для успешного протекания цепной ядерной реакции.

Воду под давлением используют для раскалывания, проламывания и даже для резки горных пород. Это активно используется при строительстве туннелей, подземных помещений, складов, метро.

Заключение

Из статьи следует, что вода по своим свойствам и функциям - самое незаменимое и поразительное вещество на Земле. Зависит ли жизнь человека или любого другого живого существа на Земле от воды? Безусловно, да. Способствует ли это вещество ведению научной деятельности человеком? Да. Обладает ли вода электропроводностью, теплопроводностью и иными полезными свойствами? Ответ тоже "да". Иное дело, что воды на Земле, а тем более воды чистой, все меньше и меньше. И наша задача - сохранить и обезопасить ее (а значит, и всех нас) от исчезновения.

fb.ru

Выбираем теплоноситель для системы отопления загородного дома: антифриз или вода

Несмотря на множество инновационных разработок, в которых для отопления применяется нагретый воздух, инфракрасное излучение или электрические обогреватели, водяное отопление все еще остается основным способом обогрева помещений. Такая система эффективна и надежна, а монтаж и эксплуатация обходятся дешевле большинства альтернативных вариантов. Название «водяное отопление» подразумевает, что в качестве теплоносителя используется вода, однако ее характеристики не всегда в полной мере отвечают предъявляемым требованиям и подходят для конкретных условий. На рынке представлен большой выбор жидкостей для систем отопления, что делает возможным выбор теплоносителя, обладающего оптимальными свойствами для каждого отдельного случая.

Каждый из теплоносителей обладает рядом преимуществ и недостатков

Требования к теплоносителю

Теплоноситель — это жидкое вещество, предназначением которого является передача тепловой энергии источника тепла к отопительным радиаторам. Учитывая специфику применения и условия эксплуатации, хороший теплоноситель для системы отопления обладает следующим перечнем характеристик:

  • Высокие показатели теплоемкости (способностью накапливать и сохранять определенное количество тепла).
  • Широкий диапазон рабочих температур, при которых жидкость не замерзает и не закипает.
  • Вязкость и густота не препятствуют свободной циркуляции жидкости по трубопроводу и работе насосного оборудования.
  • Химически нейтрален. Контакт с жидкостью не приводит к разрушению прокладок и уплотнителей.
  • Не оказывает коррозионного воздействия на трубы, запорную арматуру, котельное оборудование, отопительные приборы и другое оборудование.
  • Содержащиеся примеси не оседают на стенках труб и не приводят к засорению теплообменника котла.
  • Физические и химические свойства жидкости стабильны и не изменяются под воздействием температуры или с течением времени.
  • Отвечает требованиям пожарной безопасности и взрывобезопасности, не выделяет токсических веществ.

Стоит отметить, что универсальной жидкости, которая бы идеально подходила для всех видов отопления и отвечала одновременно всем требованиям, не существует. Выбирать жидкость для отопления нужно с учетом материала трубопровода и теплообменника котла, температурного режима работы, климатической зоны и других условий.

Вода

По приблизительным подсчетам вода традиционно применяется в качестве теплоносителя в 70% отопительных систем. Такая популярность не удивительна и легко объясняется рядом причин:

  1. Доступность. Такая жидкость для систем отопления доступна в любой местности, в любое время и при этом бесплатна. В любой момент ее можно добавить или заменить.
  2. Удельная теплоемкость воды составляет 4,187 Дж/(кг*К), а плотность 977 г/дм³. Такие характеристики обеспечивают самую высокую теплоотдачу по сравнению с другими техническими жидкостями.
  3. Экологическая безопасность. В случае утечек, прорывов труб, а также при замене или доливке не представляет ни малейшей опасности для здоровья человека и не требует специальных условий при проведении работ.
  4. Конструкция и материалы приборов изначально рассчитаны на работу с водой.

Для отопления подходит лучше вода подготовленная, с минимальным содержанием примесей и солей. Смягчить воду можно самостоятельно: кипячение удаляет легкие соли и углекислый газ, а обработка при помощи гашеной извести удалит соли кальция и магния. После обработки воду отфильтровывают. Используется и уже очищенная от примесей дистиллированная вода.

В то же время воде присущи недостатки, ограничивающие ее использование:

  • Температура замерзания составляет 0°C. В случае аварии и отсутствии других источников тепла для поддержания температуры в здании, вода замерзает. Расширение и переход в состояние льда приводит в полную негодность трубопроводы, радиаторы, котлы и другое оборудование.
  • Приводит к коррозии металлических элементов.
  • Не прошедшая подготовку вода содержит примеси, которые со временем откладываются в виде осадка на стенках труб, сужая проход, и забивают теплообменник котла, снижая его теплоотдачу.

Вода — самый распространенный теплоноситель

В настоящее время на рынке представлена вода, уже подготовленная к использованию в системах отопления. Такой теплоноситель для отопления обладает антикоррозионными свойствами и препятствует образованию отложений на внутренней поверхности труб и теплообменнике.

Антифриз

Антифриз для систем отопления – собирательное название жидкостей, характеристики которых позволяют использовать их в системах отопления, а температура замерзания ниже, чем у воды. Антифриз для системы отопления загородного дома имеет температуру замерзания от -30°C до -70°C и отвечает требованиям безопасной эксплуатации.

Категорически запрещается использовать вместо специально подготовленной жидкости этиловый спирт, тосол, другие составы или пробовать приготовить теплоноситель для системы отопления своими руками. Это опасно и приводит к выходу из строя оборудования и трубопровода!

Выбрать жидкость для батарей отопления с нужными свойствами не составит труда, на рынке представлен большой ассортимент подобных составов:

  1. Этиленгликоль. Самая распространенная незамерзающая жидкость для отопления. Некоторые марки не утрачивают своих свойств при -70°C. В то же время этиленгликоль придает смеси повышенную вязкость и для его подачи требуется применение насоса, коэффициент расширения требует установки расширительного бака, а токсичность – соблюдений мер безопасности при проведении обслуживания или доливке. На основе этиленгликоля производится популярная жидкость для отопления Теплый дом (ТД-65).
  2. Пропиленгликоль. Отличается от этиленгликоля безопасностью и повышенной теплопередачей.
  3. На глицериновой основе. Безвредный для здоровья человека, долговечный антифриз для отопления. Обладает антикоррозионными свойствами.

Подбирая теплоноситель для электродных котлов отопления, следует внимательно изучить рекомендации производителя. В процессе работы котла происходит ионизация теплоносителя, также предъявляются особые требования к его электропроводности и сопротивлению. Кроме того, в гарантийных обязательствах производителей котельного оборудования в отдельном пункте указывается допустимая к применению незамерзающая жидкость для систем отопления. При невыполнении данного условия гарантийные обязательства автоматически аннулируются.

Вода или антифриз — что выбрать?

Чтобы разобраться, в каких условиях лучше использовать антифриз, а в каких лучше воду, стоит рассмотреть недостатки незамерзающих жидкостей:

  • С двухконтурными котлами антифриз лучше не использовать из-за опасности попадания в контур водоснабжения.
  • Исключается установка оцинкованных труб (возможно разрушение слоя цинка).
  • Низкая теплоемкость требует установки большего количества радиаторов.
  • Потребность в дополнительном оборудовании (циркуляционных насосах, расширительных баках).
  • Необходимость замены жидкости не реже одного раза в 5 лет (производители рекомендуют менять еще чаще – раз в 3 года) приводит к дополнительным расходам.
  • Антифриз выбрать не так уж просто, нужно учитывать рекомендации производителя котла и все условия эксплуатации.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Таким образом, по всем параметрам, кроме температуры замерзания, антифриз уступает воде. Заливать антифриз в систему отопления дома стоит только в условиях повышенной вероятности возникновения аварийных ситуаций и отключения отопления во время отсутствия хозяев: если дом в зимний период эксплуатируется только периодически, если работа оборудования зависит от электроснабжения, а с ним бывают перебои и в других подобных случаях. Главным образом, выбор вода или антифриз зависит от того, какая температура должна быть в доме в зимний период. При поддержании уровня температуры и постоянном проживании людей применять антифриз нет смысла – при аварийной ситуации воду можно оперативно слить и предотвратить возможные проблемы.

trubexpert.ru

Технология воды: Удельная электропроводность воды

 Удельная электрическая проводимость (удельная электропроводность) - количественная характеристика способности воды проводить электрический ток. 

 Эта способность непосредственно связана с концентрацией ионов в воде. Проводящие ионы поступают из растворенных солей и неорганических материалов, таких как щелочи, хлориды, сульфиды и карбонатные соединения и др. Чем больше ионов присутствует, тем выше проводимость воды.

 Ионы проводят электричество из-за их положительных и отрицательных зарядов. Когда вещества растворяются в воде, они расщепляются на положительно заряженные (катионные) и отрицательно заряженные (анионные) частицы. Когда растворенные вещества расщепляются в воде, концентрации каждого положительного и отрицательного заряда остаются равными. Это означает, что, хотя проводимость воды увеличивается с добавленными ионами, она остается электрически нейтральной 

 В большинстве случаев удельная электрическая проводимость поверхностных вод суши является приблизительной характеристикой концентрации в воде неорганических электролитов - катионов Na+, K+, Са2+, Mg2+ и анионов Сlˉ, SO42-, HCO3-. Присутствие других ионов, например Fe(II), Fe(III), Mn(II), NO3-, НРО42- обычно мало сказывается на величине удельной электрической проводимости, так как эти ионы редко встречаются в воде в значительных количествах. Водородные и гидроксильные ионы в диапазоне их обычных концентраций в поверхностных водах суши на удельную электрическую проводимость практически не влияют. Столь же мало и влияние растворенных газов.

  Проводимость может быть измерена путем приложения переменного электрического тока (I) к двум электродам, погруженным в раствор, и измерению результирующего напряжения (V). Во время этого процесса катионы мигрируют на отрицательный электрод, анионы на положительный электрод и раствор действуют как электрический проводник. Напряжение используется для измерения сопротивления воды, которое затем преобразуется в проводимость. Проводимость является обратной величине сопротивления и измеряется в количестве проводимости на определенном расстоянии. 

 Единица удельной электрической проводимости - Сименс на 1 м (См/м). Для воды в качестве единицы измерения используют производные величины - миллиСимменс на 1 м (мСм/м) или микроСименс на 1 см (мкСм/см). Для очень чистой воды величиной проводимости оперировать неудобно, поэтому чаще применяют термин удельное сопротивление, измеряемое в Ом/м (КОм/см или МОм/см). Так, например, проводимость рек может составляет от 50 до 1500 мкСм/см, дистиллированная вода имеет проводимость в диапазоне от 0,5 до 5 мкСм/см,  ультрачистая деионизованная вода 10-18 МОм/см.

 Проводимость в ручьях и реках в первую очередь зависит от геологии области, через которую течет вода. Потоки, протекающие через районы с гранитной породой, имеют тенденцию к снижению проводимости, поскольку гранит состоит из более инертных материалов, которые не ионизируются (растворяются в ионных компонентах) при промывании в воде. С другой стороны, потоки, протекающие через области с глинистыми почвами, имеют тенденцию к большей проводимости из-за наличия материалов, которые ионизируются при промывке в воде. Притоки грунтовых вод могут оказывать одинаковые эффекты в зависимости от того, через которую они протекают. Сбросы в реки могут изменять проводимость в зависимости от их состава. Неисправная канализационная система повысит проводимость из-за присутствия хлорида, фосфата и нитрата; разлив нефти снизит проводимость.

 Проводимость воды должна быть точно измерена с помощью откалиброванного прибора - кондуктометра. На проводимость непосредственно влияют геометрические свойства электродов; то есть проводимость обратно пропорциональна расстоянию между электродами и пропорциональна площади электродов. Это геометрическое соотношение известно как постоянная ячейки. Постоянная ячейка и измерение сопротивления, которое необходимо проверять и при необходимости регулировать.

 Кроме геометрических свойств электрода в приборе на проводимость также влияет температура: чем теплее вода, тем выше проводимость. По этой причине электропроводность сообщается как проводимость при 25 градусах по Цельсию (25 ° C). Повышение температуры раствора приведет к уменьшению его вязкости и увеличению подвижности ионов в растворе. Повышение температуры также может привести к увеличению числа ионов в растворе из-за диссоциации молекул. Поскольку проводимость раствора зависит от этих факторов, то увеличение температуры раствора приведет к увеличению его проводимости. Зная эту зависимость многие приборы автоматически корректируют фактическое показание, чтобы отобразить значение, которое теоретически будет наблюдаться при номинальной температуре 25 °. Обычно это делается с использованием датчика температуры, встроенного в датчик проводимости, и программного алгоритма, встроенного в кондуктометр. Однако для линейной температурной компенсации предполагается, что температурный коэффициент вариации имеет одинаковое значение для всех температур измерения. Это предположение неверно; но для многих измерений это не приводит к существенному вкладу в суммарную неопределенность измерения сообщенного результата. http://www.iwinst.org/wp-content/uploads/2012/04/Conductivity-what-is-it.pdfhttps://hmc.usp.org/sites/default/files/documents/HMC/GCs-Pdfs/c645.pdfhttps://www.google.ru/urlsa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved=0ahUKEwjR9Kautv_WAhVFP5oKHRb4D3MQFgg7MAI&url=http%3A%2F%2Fwww.fondriest.com%2Fenvironmental-measurements%2Fparameters%2Fwater-quality%2Fconductivity-salinity-tds%2F&usg=AOvVaw31-HAReIg1Tn1CDOmaAVimThe Clean Water Team Guidance Compendium for Watershed Monitoring and Assessment State Water Resources Control Board FS-3.1.3.0(EC)V2e 4/27/2004https://www.reagecon.com/pdf/technicalpapers/Effect_of_Temperature_TSP-07_Issue3.pdfРД 52.24.495-2005 Водородный показатель и удельная электрическая проводимость вод. Методика выполнения измерений электрометрическим методом

technologywater.blogspot.ru

"Электропроводность антифриза и концентрация продуктов коррозии"

Выдержка из работы

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ АНТИФРИЗА И КОНЦЕНТРАЦИЯ ПРОДУКТОВКОРРОЗИИМ. И. Наглюк, аспирант, ХНАДУАннотация. Получена зависимость изменения электропроводности антифриза от концентраций продуктов коррозионного изнашивания.Ключевые слова: электропроводимость, антифриз, охлаждающая жидкость, концентрация.ЕЛЕКТРОПРОВІДНІСТЬ АНТИФРИЗУ І КОНЦЕНТРАЦІЯ ПРОДУКТІВКОРОЗІЇМ.І. Наглюк, аспірант, ХНАДУАнотація. Отримано залежність зміни електропровідності антифризу від концентрацій продуктів корозійного зношування.Ключові слова: електропровідність, антифриз, охолоджуюча рідина, концентрація.CONDUCTIVITY OF ANTIFREEZE AND CONCENTRATION OF PRODUCTSOF CORROSIONМ. Naglyuk, post graduate student, KhNAHUAbstract. Dependence of antifreeze conductivity change is got on the concentrations of products of corrosive wear.Key words: conduction, antifreeze, cooling fluid, density.ВведениеРазвитие автомобильной техники в направлении выпуска автомобилей, повышения их качества, надёжности и долговечности одновременно требует и применения современных качественных эксплуатационных материалов. Для всесезонной эксплуатации в системах жидкостного охлаждения автомобильных двигателей применяются антифризы и тосолы.Анализ публикацийВода во время использования в системе охлаждения образует накипь, один миллиметр которой на стенках рубашки охлаждения двигателя ухудшает теплообмен на 25%, чтов свою очередь снижает мощность двигателя на 6%, а расход топлива увеличивается до5% [1]. Миллиметр накипи появляется уже через три — четыре месяца эксплуатации автомобиля, система охлаждения которого заполнена природной водой. Также наблюдается неоднородность толщины соляных отложений на поверхностях, которые передают тепло. Из-за этого возникают значительные перепады температурных полей (термонапряжения), что может привести к разрушению деталей системы охлаждения.Большие неприятности возникают и из-за коррозионного разрушения деталей системы охлаждения, которые изготовлены из разных металлов (сталь, чугун, силумин, медь, алюминий и др.). Оказавшись в контакте, этиметаллы, с разными электродными потенциалами, образуют гальванические пары, вследствие чего скорость коррозии резко возрастает. Уже через 1,5−2 года эксплуатации нового автомобиля с природной водой в системе охлаждения его двигатель требует текущего, а иногда и капитального ремонта.Использование антифризов и тосолов устраняет большую часть недостатков, связанных с использованием природной воды в системах охлаждения. Это достигается введением в состав охлаждающей жидкости специальных и присадок, которые предотвращают образование накипи, понижают вспенивае-мость, интенсивность коррозии, температуру застывания, повышают температуру кипения и др.Цель и постановка задачиВсесезонная охлаждающая жидкость является одним из основных функциональных элементов двигателя, который много в чём определяет надёжность и эффективность работы его систем. И, соответственно, как любой функциональный параметр нуждается в периодической диагностике и контроле качественного состояния. Одним из методов контроля качества охлаждающей жидкости может быть удельная электропроводность антифриза.Измерение удельной электропроводимости углеводородных жидкостей (топлив, масел, растворов, растворов присадок) широко используется не только для оценки этого показателя, но и для исследования межмолекуляр-ных взаимодействий в указанных жидкостях.Электропроводимость характеризует наличие в этих жидкостях свободных заряженных частиц, способных передвигаться под действием электрического поля (электронов, ионов, заряженных коллоидных частиц) [2, 3, 4]. Углеводородные жидкости являются диэлектриками, их удельная электропроводимость не превышает 104 пСМ/м [4, 5].Удельную электропроводимость измеряют, подавая напряжение на измерительную ячейку с жидкостью. Точность измерения во многом зависит от времени, условий и типа измерительной ячейки- чаще всего используют трехзажимные измерительные ячейки с охранным электродом. Преимуществом таких ячеек является отсутствие краевого эффекта(искажения электрического поля у краёв ячейки). Кроме того, их применение позволяет при погружении охранного электрода в жидкость не менее чем на 2 мм избежать влияния объема жидкости на результаты измерения.Сейчас наибольшее распространение получили три основных метода определения удельной электропроводимости: измерение при постоянном напряжении- измерение при переменном напряжении- измерение методом разряда конденсатора.В зависимости от метода измерения в жидкости под действием приложенного электрического поля могут протекать побочные явления — поляризация и электроочистка. Явление электроочистки проявляется при измерении электропроводимости жидкостей с постоянным напряжением. При использовании переменного напряжения на результат заметно влияют поляризационные токи, возникающие вследствие поляризации дипольных молекул и протекающие в течение всего измерения. При применении постоянного напряжения поляризация возникает только в моменты подачи и отключения напряжения, поэтому ее влиянием на результаты измерения можно пренебречь [3].Измерение при постоянном напряжении осуществляется с помощью серийно выпускаемых приборов, измеряющих малые токи или большие сопротивления [4, 6].Для измерения объемного электрического сопротивления автомобильных охлаждающих жидкостей использовался комбинированный цифровой прибор «Щ-300» и методика, изложенная в ГОСТ 6581.Удельное объемное электрическое сопротивление вычислялось по формулеру = 0,113• с •-1012, (1)где Яу — измеренное значение объемного электрического сопротивления, Ом- С0 — ёмкость пустой измерительной ячейки, измеренная при температурах испытаний, Ф.Тогда удельную электропроводимость рассчитываютХ = -, (2)Ругде ру — удельное сопротивление жидкости, Ом.Экспериментальные исследованияДля определения влияния концентрации продуктов коррозионного изнашивания элементов системы жидкостного охлаждения двигателя на электропроводимость охлаждающей жидкости были подготовлены пробы антифриза с заданной величиной концентрации окисей металлов, которые чаще всего встречаются в охлаждающих жидкостях, работавших в двигателе. В качестве примесей были взяты следующие элементы: окись железа ^е203), окись алюминия (А1203) и оксид меди (СиО). В пробы чистой охлаждающей жидкости были добавлены такие концентрации продуктов коррозионного изнашивания: 10 г/т, 50 г/т, 100 г/т, 200 г/т и 500 г/т. В результате было получено 15 проб с известными концентрациями и одна проба с чистой жидкостью для определения начальной электропроводимости жидкости.Перед началом измерения прибор прогревался в течение одного часа. Далее перед замером каждая проба активно перемешивалась и термостатировалась. После чего жидкость наливается в измерительную ячейку и производится измерение.Изменение электропроводности охлаждающей жидкости от концентрации окиси железа, меди и алюминия представлено на рис. 1.8,00Е-06 7,00Е-06?-Г 6,00Е-06 ?О? 5,00Е-06 Со ?= 4,00Е-065ма 3,00Е-06 о аЁ 2,00Е-06 Ч СП1,00Е-060,00Е+000 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500Концентрация, г/т I 1 — Медь -±- 2 — Алюминий 3 — Железо IРис. 1. Изменение электропроводимости антифриза от концентрации окиси железа, меди и алюминияВ результате выполненных измерений сопротивления по приведенным выше формулам были рассчитаны величины объемного удельного сопротивления охлаждающей жидкости и построены зависимости измене-

-3

12

ния величины электропроводимости охлаждающей жидкости от увеличения концентрации продуктов коррозионного изнашивания элементов системы охлаждения двигателя.Наибольшее влияние на изменение электропроводимости антифриза оказывает концентрация окиси железа. Значение электропроводности (чистого антифриза и с добавлением окиси железа до 500 г/т) увеличилось с 2,816^ 10−6 Ом-1-м-1 до 6,996−10^ Ом1-м-1. В пробах, где были добавлены медь и алюминий, также наблюдается возрастание этой величины, но в меньшей степени. Так, изменение величины электропроводности для антифриза с содержанием алюминия и меди возросло до 3,786−10-6 Ом-1-м-1 и 4,063^ 10−6 Ом1-м-1.ВыводыРезультаты исследований показали, что электропроводимость антифриза при добавлении окиси железа увеличилась на 157%, а в пробах с добавлением алюминия и меди, прирост составил 30% и 51%.Литература1. Астапенков В. А. Охлаждающая жидкостьэкономит топливо / Автодорожник Украины. — 1994. — № 2. — С. 15−16.2. Венцель Е. С., Жалкин С. Г., Данько Н. И.Улучшение качества и повышение сроков службы нефтяных масел. — Харьков: УкрГАЖТ, 2003. — 168 с.3. Белоусов А. И., Рожков И. В., Бушуева Е. М.Измерение удельной объемной электропроводимости углеводородных жидкостей. // Химия и технология топлив и масел. -М.: Нефтегаз. — 1985. — № 3. -С. 35−36.4. Адамчевский И. Электрическая проводи-мость жидких диэлектриков. — Л.: Энергия, 1972. — 286 с.5. Пасынков В. В. Материалы электронной тех-ники. — М.: Высшая школа, 1980. — 217 с.6. ГОСТ 6581–75. Материалы электроизоля-ционные жидкости. Методы электрических испытаний.Рецензент: Е. С. Венцель, профессор, д.т.н., ХНАДУ.Статья поступила в редакцию 3 сентября 2009 г.

Показать Свернуть

inprofteh.com.ua


Смотрите также