Антифризы на основе этилен- и пропиленгликолей
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)| Соль | Содержание соли, % по массе | Температура замерзания, °С |
| NH4Cl | 18,7 | -15,8 |
| NaCl | 22,4 | -21,2 |
| MgCI2*6H2O | 20,6 | -33,6 |
| CaCl2*6H2O | 29,9 | -55,0 |
| К2С03*1,5Н20 | 39,9 | -16,5 |
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/м3.
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.
| Антифриз | Показатель | Расшифровка |
| Вода | 5 | Нейтрален |
| Этанол | 5 | Нейтрален |
| Пропиленгликоль | 5 | Нейтрален |
| Хлорид натрия | 5 | Нейтрален |
| Формиат калия | 4 | Слабо опасен |
| Ацетат калия | 4 | Слабо опасен |
| Метанол | 3 | Умеренно опасен |
| Этиленгликоль | 3 | Умеренно опасен |
| Глицерин | 3 | Умеренно опасен |
| Аммиак | 3 | Умеренно опасен |
| Хлорид магния | 2 | Опасен |
| Хлорид кальция | 1 | Очень опасен |
Температура замерзания водных растворов этиленгликоля и пропиленгликоля
| Массовая концентрация гликоля % | ЭТИЛЕНГЛИКОЛЬ | ПРОПИЛЕНГЛИКОЛЬ |
| ° C | ° C | |
| 10 | -3 | -3 |
| 15 | -5 | -5 |
| 20 | -8 | -7 |
| 25 | -11 | -10 |
| 30 | -14 | -13 |
| 40 | -22 | -21 |
| 50 | -34 | -33 |
| 60 | -48 | -51 |
Физические свойства водного раствора этиленгликоля.
Присадки антифризов могут несколько изменить параметры, подстрахуйтесь.
| Объемная доля в смеси % | Минимальная рабочая температура t, °C | Температура раствора t, °C | Плотность кг/м3 | Теплоемкость КДж/кг*K | Теплопроводность Вт/м*K | Динамическая вязкость сПуаз=мПа*с=10-3*Н*с/м2 | Кинематическая вязкость сСт=мм2/с=10-6м2/с |
| 20 | -10 | -10 | 1038 | 3,85 | 0,498 | 5,19 | 5,0 |
| 0 | 1036 | 3,87 | 0,500 | 3,11 | 3,0 | ||
| 20 | 1030 | 3,90 | 0,512 | 1,65 | 1,6 | ||
| 40 | 1022 | 3,93 | 0,521 | 1,02 | 1,0 | ||
| 60 | 1014 | 3,96 | 0,531 | 0,71 | 0,7 | ||
| 80 | 1006 | 3,99 | 0,540 | 0,523 | 0,52 | ||
| 100 | 997 | 4,02 | 0,550 | 0,409 | 0,41 | ||
| 34 | -20 | -20 | 1069 | 3,51 | 0,462 | 11,76 | 11,0 |
| 0 | 1063 | 3,56 | 0,466 | 4,89 | 4,6 | ||
| 20 | 1055 | 3,62 | 0,470 | 2,32 | 2,2 | ||
| 40 | 1044 | 3,68 | 0,473 | 1,57 | 1,5 | ||
| 60 | 1033 | 3,73 | 0,475 | 1,01 | 0,98 | ||
| 80 | 1022 | 3,78 | 0,478 | 0,695 | 0,68 | ||
| 100 | 1010 | 3,84 | 0,480 | 0,515 | 0,51 | ||
| 52 | -40 | -40 | 1108 | 3,04 | 0,416 | 110,8 | 100 |
| -20 | 1100 | 3,11 | 0,409 | 27,50 | 25 | ||
| 0 | 1092 | 3,19 | 0,405 | 10,37 | 9,5 | ||
| 20 | 1082 | 3,26 | 0,402 | 4,87 | 4,5 | ||
| 40 | 1069 | 3,34 | 0,398 | 2,57 | 2,4 | ||
| 60 | 1057 | 3,41 | 0,394 | 1,59 | 1,5 | ||
| 80 | 1045 | 3,49 | 0,390 | 1,05 | 1,0 | ||
| 100 | 1032 | 3,56 | 0,385 | 0,722 | 0,7 |
Физические свойства водного раствора пропиленгликоля ( 1,2-Пропиленгликоль C3H6(OH)2)
Присадки антифризов могут несколько изменить параметры, подстрахуйтесь.
| Объемная доля в смеси % | Минимальная рабочая температура t, °C | Температура раствора t, °C | Плотность кг/м3 | Теплоемкость КДж/кг*K | Теплопроводность Вт/м*K | Динамическая вязкость сПуаз=мПа*с=10-3*Н*с/м2 | Кинематическая вязкость сСт=мм2/с=10-6м2/с |
| 25 | -10 | -10 | 1032 | 3,93 | 0,466 | 10,22 | 9,9 |
| 0 | 1030 | 3,95 | 0,470 | 6,18 | 6,0 | ||
| 20 | 1024 | 3,98 | 0,478 | 2,86 | 2,8 | ||
| 40 | 1016 | 4,00 | 0,491 | 1,42 | 1,4 | ||
| 60 | 1003 | 4,03 | 0,505 | 0,903 | 0,9 | ||
| 80 | 986 | 4,05 | 0,519 | 0,671 | 0,68 | ||
| 100 | 979 | 4,08 | 0,533 | 0,509 | 0,52 | ||
| 38 | -20 | -20 | 1050 | 3,68 | 0,420 | 47,25 | 45 |
| 0 | 1045 | 3,72 | 0,425 | 12,54 | 12 | ||
| 20 | 1036 | 3,77 | 0,429 | 4,56 | 4,4 | ||
| 40 | 1025 | 3,82 | 0,433 | 2,26 | 2,2 | ||
| 60 | 1012 | 3,88 | 0,437 | 1,32 | 1,3 | ||
| 80 | 997 | 3,94 | 0,441 | 0,897 | 0,9 | ||
| 100 | 982 | 4,00 | 0,445 | 0,687 | 0,7 | ||
| 47 | -30 | -30 | 1066 | 3,45 | 0,397 | 160 | 150 |
| -20 | 1062 | 3,49 | 0,396 | 74,3 | 70 | ||
| -10 | 1058 | 3,52 | 0,395 | 31,74 | 30 | ||
| 0 | 1054 | 3,56 | 0,395 | 18,97 | 18 | ||
| 20 | 1044 | 3,62 | 0,394 | 6,264 | 6 | ||
| 40 | 1030 | 3,69 | 0,393 | 2,978 | 2,9 | ||
| 60 | 1015 | 3,76 | 0,392 | 1,624 | 1,6 | ||
| 80 | 999 | 3,82 | 0,391 | 1,10 | 1,1 | ||
| 100 | 984 | 3,89 | 0,390 | 0,807 | 0,82 |
Физические свойства воды.
Присадки водоподготовки (и санитарные) могут несколько изменить параметры, подстрахуйтесь.
| Температура t,(°C) | Давление насыщенных паров 103*Па | Плотность кг/м3 | Удельный объем (м3/кг)x10-5 | Теплоемкость КДж/кг*K | Энтропия КДж/кг*K | Динамическая вязкость сПуаз=мПа*с=10-3*Н*с/м2 | Кинематическая вязкость сСт=мм2/с=10-6м2/с | Коэффициент объемного расширения K-1*10-3 | Энтальпия КДж/кг*K | Число Прандтля |
| 0 | 0,6 | 1000 | 100 | 4,217 | 0 | 1,78 | 1,792 | -0,07 | 0 | 13,67 |
| 5 | 0,9 | 1000 | 100 | 4,204 | 0,075 | 1,52 | - | - | 21,0 | - |
| 10 | 1,2 | 1000 | 100 | 4,193 | 0,150 | 1,31 | 1,304 | 0,088 | 41,9 | 9,47 |
| 15 | 1,7 | 999 | 100 | 4,186 | 0,223 | 1,14 | - | - | 62,9 | - |
| 20 | 2,3 | 998 | 100 | 4,182 | 0,296 | 1,00 | 1,004 | 0,207 | 83,8 | 7,01 |
| 25 | 3,2 | 997 | 100 | 4,181 | 0,367 | 0,890 | - | - | 104,8 | - |
| 30 | 4,3 | 996 | 100 | 4,179 | 0,438 | 0,798 | 0,801 | 0,303 | 125,7 | 5,43 |
| 35 | 5,6 | 994 | 101 | 4,178 | 0,505 | 0,719 | - | - | 146,7 | - |
| 40 | 7,7 | 991 | 101 | 4,179 | 0,581 | 0,653 | 0,658 | 0,385 | 167,6 | 4,34 |
| 45 | 9,6 | 990 | 101 | 4,181 | 0,637 | 0,596 | - | - | 188,6 | - |
| 50 | 12,5 | 988 | 101 | 4,182 | 0,707 | 0,547 | 0,553 | 0,457 | 209,6 | 3,56 |
| 55 | 15,7 | 986 | 101 | 4,183 | 0,767 | 0,504 | - | - | 230,5 | - |
| 60 | 20,0 | 980 | 102 | 4,185 | 0,832 | 0,467 | 0,474 | 0,523 | 251,5 | 2,99 |
| 65 | 25,0 | 979 | 102 | 4,188 | 0,893 | 0,434 | - | - | 272,4 | - |
| 70 | 31,3 | 978 | 102 | 4,190 | 0,966 | 0,404 | 0,413 | 0,585 | 293,4 | 2,56 |
| 75 | 38,6 | 975 | 103 | 4,194 | 1,016 | 0,378 | - | - | 314,3 | - |
| 80 | 47,5 | 971 | 103 | 4,197 | 1,076 | 0,355 | 0,365 | 0,643 | 335,3 | 2,23 |
| 85 | 57,8 | 969 | 103 | 4,203 | 1,134 | 0,334 | - | - | 356,2 | - |
| 90 | 70,0 | 962 | 104 | 4,205 | 1,192 | 0,314 | 0,326 | 0,698 | 377,2 | 1,96 |
| 95 | 84,5 | 962 | 104 | 4,213 | 1,250 | 0,297 | - | - | 398,1 | - |
| 100 | 101,33 | 962 | 104 | 4,216 | 1,307 | 0,281 | 0,295 | 0,752 | 419,1 | 1,75 |
| 105 | 121 | 955 | 105 | 4,226 | 1,382 | 0,267 | - | - | 440,2 | - |
| 110 | 143 | 951 | 105 | 4,233 | 1,418 | 0,253 | - | - | 461,3 | - |
| 115 | 169 | 947 | 106 | 4,240 | 1,473 | 0,241 | - | - | 482,5 | - |
| 120 | 199 | 943 | 106 | 4,240 | 1,527 | 0,230 | 0,249 | 0,860 | 503,7 | 1,45 |
| 125 | 228 | 939 | 106 | 4,254 | 1,565 | 0,221 | - | - | 524,3 | - |
| 130 | 270 | 935 | 107 | 4,270 | 1,635 | 0,212 | - | - | 546,3 | - |
| 135 | 313 | 931 | 107 | 4,280 | 1,687 | 0,204 | - | - | 567,7 | - |
| 140 | 361 | 926 | 108 | 4,290 | 1,739 | 0,196 | 0,215 | 0,975 | 588,7 | 1,25 |
| 145 | 416 | 922 | 108 | 4,300 | 1,790 | 0,190 | - | - | 610,0 | - |
| 150 | 477 | 918 | 109 | 4,310 | 1,842 | 0,185 | - | - | 631,8 | - |
| 155 | 543 | 912 | 110 | 4,335 | 1,892 | 0,180 | - | - | 653,8 | - |
| 160 | 618 | 907 | 110 | 4,350 | 1,942 | 0,174 | 0,189 | 1,098 | 674,5 | 1,09 |
| 165 | 701 | 902 | 111 | 4,364 | 1,992 | 0,169 | - | - | 697,3 | - |
| 170 | 792 | 897 | 111 | 4,380 | 2,041 | 0,163 | - | - | 718,1 | - |
| 175 | 890 | 893 | 112 | 4,389 | 2,090 | 0,158 | - | - | 739,8 | - |
| 180 | 1000 | 887 | 113 | 4,420 | 2,138 | 0,153 | 0,170 | 1,233 | 763,1 | 0,98 |
| 185 | 1120 | 882 | 113 | 4,444 | 2,187 | 0,149 | - | - | 785,3 | - |
| 190 | 1260 | 876 | 114 | 4,460 | 2,236 | 0,145 | - | - | 807,5 | - |
| 195 | 1400 | 870 | 115 | 4,404 | 2,282 | 0,141 | - | - | 829,9 | - |
| 200 | 1550 | 863 | 116 | 4,497 | 2,329 | 0,138 | 0,158 | 1,392 | 851,7 | 0,92 |
| 220 | - | - | - | - | - | - | 0,149 | 1,597 | - | 0,88 |
| 225 | 2550 | 834 | 120 | 4,648 | 2,569 | 0,121 | - | - | 966,8 | - |
| 240 | - | - | - | - | - | - | 0,142 | 1,862 | - | 0,87 |
| 250 | 3990 | 800 | 125 | 4,867 | 2,797 | 0,110 | - | - | 1087 | - |
| 260 | - | - | - | - | - | - | 0,137 | 2,21 | - | 0,87 |
| 275 | 5950 | 756 | 132 | 5,202 | 3,022 | 0,0972 | - | - | 1211 | - |
| 300 | 8600 | 714 | 140 | 5,769 | 3,256 | 0,0897 | - | - | 1345 | - |
| 325 | 12130 | 654 | 153 | 6,861 | 3,501 | 0,0790 | - | - | 1494 | - |
| 350 | 16540 | 575 | 174 | 10,10 | 3,781 | 0,0648 | - | - | 1672 | - |
| 360 | 18680 | 526 | 190 | 14,60 | 3,921 | 0,0582 | - | - | 1764 | - |