При охлаждении двигателя жесткой водой

Главное меню

Судовые двигатели

Охлаждающая вода, так же как топливо и масло, требует обработки и наблюдения, в противном случае на внутренних поверхностях системы охлаждения появляются коррозия, эрозия, кавитация и внутренние отложения, приводящие к увеличению термического сопротивления теплообмену. Качество воды оценивается следующими характеристиками.

Общая жесткость — суммарное количество ионов кальция и магния (мг-экв/л), определяется титрованием воды раствором трилона Б в присутствии индикатора (хрома темно-синего). Общая жесткость должна быть 1,5—3,0 кг-экв/л, содержание хлоридов — не более 100 мг/л (солесодержание «стандартной» морской воды — 35 г/л); 1 мг-экв/л = 2,804° dН (немецких градусов солесодержания). Жесткость воды увеличивается на 1° dН, если на 1000 л воды добавить: 40 г сульфата магния (MgSO ₄ ), 40 г нитрата кальция Са(NН ₃ ) ₂ и 30 г сульфата кальция — гипса (СаSO ₄ ). Общая жесткость охлаждающей воды должна составлять не более 10° dН (1 мг/л СаСO ₃ эквивалентен 0,02 мг-экв/л или 0,056° dН).

Рекомендуется применять дистиллят (например, из опреснителя) или полностью обессоленную воду. Эти воды не содержат извести и соли, не вызывают отложения, но они более коррозионно-активны чем нормальная жесткая вода, так как на стенках не может образоваться тонкий известковый слой, обеспечивающий антикоррозионную защиту. В связи с этим водяные дистилляты следует подготовлять особо тщательно.

Водородный показатель (pH) характеризует концентрацию водородных ионов и является также показателем агрессивности воды. Его определяют индикаторной бумагой, рН-метрами, жидким индикатором или электронным измерительным прибором.

Водородный показатель для воды должен составлять 6,5—8 при 20 °С. Значение 7 является нейтральным между кислым и щелочным состоянием воды. Если водородный показатель лежит ниже указанного значения, то его можно повысить прибавлением нитрата натрия NаNO ₃ или едкого натрия NаОН. Водородный показатель приготовленной охлаждающей воды должен находиться в диапазоне 7,5—8,5. Химикаты предварительно растворяются в воде, а затем постепенно примешиваются в уравнительной цистерне при работающем дизеле. Обычно очень мягкая вода имеет повышенное содержание угольной кислоты, которая уменьшает водородный показатель. При нагревании воды выше 80 °С угольная кислота выделяется, что повышает водородный показатель.

Содержание хлоридов контролируется следующим образом: хорошо перемешать в стеклянном сосуде 350 см 8 воды с 10 см 2 10 %-ного раствора нитрата серебра АgNО ₃ и прибавить 5—8 капель 5 %-ного раствора хромата калия К ₂ СrO ₄ . Если появится покраснение, содержание хлорида составляет менее 100 мг/л. При слишком высоком содержании хлоридов прибавить хлоридо-сбедненную воду (дистиллированную воду, конденсат), пока не появится покраснение. После этого опять проверить жесткость воды и ее водородный показатель. Содержание хлоридов должно быть не более 100 мг/л (для среднеоборотного дизеля не более 50 мг/л).

Антикоррозионные присадки. Концентрация антикоррозионных присадок устанавливается до 0,5—1 % объема воды в малооборотный дизель. При первом заполнении нового дизеля концентрация немного выше (1,5—2 % объема), что обеспечивает образование на стенках полостей достаточной защитной масляной пленки. При первом заполнении и после каждой смены жидкости необходимо проверить концентрацию через несколько часов после ввода дизеля в эксплуатацию, так как эмульсия может истощиться образованием на стенках охлаждающих поверхностей масляной пленки.

Антикоррозионные присадки следует добавлять не в чистом виде, а в виде концентрированной эмульсии: 1 л масла на 3—5 л воды. Концентрированная эмульсия вводится в систему охлаждения, где обеспечивается хорошее перемешивание ее с водой, например, через воздушный кран на всасывающей полости насоса.

Стойкость эмульсии зависит от жесткости воды. В слишком жесткой воде масло быстро выделяется из эмульсии и его защитное действие снижается. Наиболее стойкая эмульсия получается, если жесткость находится в пределах 8—29 мг СаСО ₃ на 1 л воды; при жесткости 29—57 мг рекомендуется смягчать воду, а при жесткости свыше 57 мг смягчение воды обязательно. Чрезмерно мягкая вода (меньше 8 мг СаСО ₃ на 1 л воды) способствует вспениванию.

Одной из причин появления термоусталостных трещин в крышках цилиндров и перемычках между клапанами являются отложения на поверхностях охлаждения солей компонентов масляных присадок. Они ухудшают отвод теплоты от поверхности металла в охлаждающую среду, в результате чего температура в указанных местах повышается на 50—70 °С и более по сравнению с температурой в начальный период работы дизеля.

Присадки на органической основе создают на охлаждаемых поверхностях адсорбционную пленку, защищающую металл от коррозионно-эрозионных разрушений, Присадки на масляной основе «Шелл Дромус» и ВНИИНП-117/Д при хонцентрации 1 % и более образуют пленку, толщина которой в течение 500— 1000 и работы дизеля может достигать 0,3—0,5 мм. В ней под действием высокой температуры (выше 170 °С) и в результате каталитического действия металлической поверхности развиваются деструктивные процессы с образованием продуктов уплотнения, способствующих возникновению перегревов дизелей, что может привести к отказу или аварии дизеля.

Оценку термостойкости эмульсионных присадок осуществляют методом термографометрического анализа на дериватографе системы «Паулик-Эрдей» (ВНР). Для испытаний отбирается 0,10—0,12 кг присадки и помещается в платиновый тигель с крышкой; затем присадка нагревается со скоростью 10 °С/мин до 500 °С. Время экспозиции 50 мин. В процессе анализа газообразные продукты разложения отсасываются. На рис. 7.24 показаны дериватограммы испытанных присадок ВНИИНП-117/Д, «Шелл Донакс», «Шелл Дромус», Н1, «Ароста», «Эмакс-1». Термостойкость оценивается по температуре, соответствующей максимальной скорости разложения на кривой В путем проектирования ее вершины на кривую Т.

Наибольшую температуру разложения имеет присадка «Эмакс-1» (380 °С), а наименьшую — «Ароста» (220 °С).

Защитная масляная пленка при разрушении вновь не растворяется в воде, а накапливается на поверхности воды в расширительной цистерне. Причинами разрушения пленки могут быть: добавление в систему слишком жесткой воды, наличие тонкой пленки накипи или шлама на поверхности охлаждения до применения масла, естественное разрушение пленки из-за давности ее образования. При высокой концентрации эмульсии масло может скапливаться в расширительной цистерне, но это не свидетельствует о разрушении пленки.

Для проверки концентрации антикоррозионной присадки необходимы определитель эмульсии, небольшой сосуд для взятия пробы воды (рис. 7.25) и концентрированная соляная кислота.

Пробу охлаждающей воды берут только из хорошо протекаемого трубопровода после небольшого продувания (нельзя брать пробу из уравнительного бака). Порядок проведения анализа следующий:

— влить воду (100 см 3 ) через ватный тампон в определитель эмульсии;

— долить концентрированную соляную кислоту до отметки В;

— закрыть определитель эмульсии стеклянной пробкой и хорошо взболтать (подогрев в теплой воде ускоряет отделение воды от масла);

— поставить определитель эмульсии и, если разделенные жидкости становятся ясными, определить по шкале объемную долю масла в процентах;

— содержание определителя эмульсии вылить, хорошо промыть его и просушить.

Частое дополнение антикоррозионной присадки, большое количество выделенного в уравнительном баке масла и малая стабильность эмульсии являются сигналом необходимой очистки циркуляционной системы охлаждения.

Защитное действие химических присадок в охлаждающей воде обеспечивается только в случае, если их концентрация поддерживается точно в соответствии с инструкциями изготовителя. При отклонениях (выше или ниже) может появиться усиленная коррозия омываемых водой деталей. Это требует проверки концентрации в указанные заводами промежутки времени с учетом соответствующих инструкций.

На судовых дизелях широко применяют следующие масляные присадки к пресной воде систем охлаждения (в скобках фирма-изготовитель): «Энергол СВ4» (вспомогательного дизеля), «Солюблойл Ц» («Ексако»), «Дикул-1» («Кастрол»), «Кутвел-40» («Эссо»), «Гульфакт-51А» («Гулф»), «Сольфак-2», «Сольфак-1535», «Мобил дизел гидротон» (соль хромовой кислоты) («Мобил Ойл»), «Шелл Дромус», «Шелл До-накс» («Шелл»), «Нораст» (СЕКА СА), «Ароста» («Визура»). Из отечественных присадок можно назвать: ИНК-8, ВНИИНП-117, хроматную, хроматно-нитритную. В последнее время появились новые присадки, такие как Н1 (ПНР), отечественные ВНИИНП-117/Д и «Экстрол».

Зарубежные фирмы предлагают 1—2 %-ные концентрации присадок с визуальным контролем их содержания. Проверка концентрации в лабораторных условиях производится методом разложения концентрированной серной кислотой.

В случае отсутствия присадок черные металлы, входящие в систему охлаждения, интенсивно корродируют даже при охлаждении чистым конденсатом (или дистиллятом). При использовании присадок продукты коррозии вымываются (тем интенсивнее, чем выше концентрации присадки) и забивают (зашламляют) охладители. Повышенная концентрация присадки приводит к отложениям на горячих поверхностях крышек и втулок цилиндров, местным перегревам и термо
усталостным трещинам. Отсюда вытекает необходимость промывки системы

охлаждения дизельной установки рабочей эмульсией со сливом через 25—50 ч работы. Начальная концентрация присадки в системе охлаждения среднеоборотного дизеля не должна превышать 0,20—0,25 %, а конечная концентрация может достигать 0,02 %.

Источник

Мягкая и жёсткая вода в системе охлаждения

В систему охлаждения следует заливать только чистую и мягкую (прошедшую специальную очистку) воду.

Вода считается мягкой, если общее содержание солей в ней не превышает 3 мг•экв/л. Такую воду можно использовать в системе охлаждения без специальной обработки. Если содержание солей в воде варьируется от 3 до 6 мг•экв/л, то это средняя жёсткость и такую воду перед использованием в двигателе следует умягчить. Вода, которая содержит солей более 6 мг•экв/л, считается жёсткой и подлежит умягчению в обязательном порядке.

Последние записи

Штанги толкателей клапанов системы газораспределения двигателя Д-21 трактора Т-25

Штанга толкателя (7) [рис. 1] изготавливается из дюралюминиевого стержня диаметром 10 мм и длиной 316 мм. По концам стержень штанги на длине 55 мм обработан до диаметра 9 мм, чтобы […]

Втулки толкателей клапанов системы газораспределения двигателя Д-21 трактора Т-25. Общие сведения

Втулки (5) [рис. 1] толкателей клапанов, запрессованные в блок-картер, отлиты из антифрикционного чугуна. Втулки снабжены продольным пазом для стока масла, поступающего из кожухов штанг, и [. ]

Толкатели клапанов системы газораспределения двигателя Д-21 трактора Т-25. Особенности конструкции

Для повышения износостойкости поверхности толкателя (3) [рис. 1], работающих в сопряжении с кулачком и штангой, и для обеспечения стабильности зазора между бойком коромысла (11) и торцом стержня [. ]

Источник

Автотранспорт — правила, нормы, положения

эксплуатация автомобильного транспорта

5. Вода для системы охлаждения.

Вода для системы охлаждения.

Вода для системы охлаждения в качестве охлаждающей жидкости для двигателей внутреннего сгорания широко применяется наравне с низкозамерзающими смесями (антифризами).

При положительных температурах вода отвечает практически всем требованиям к охлаждающим жидкостям. Недостатками ее являются высокая температура замерзания (0°С), свойства образовывать накипь и вызывать коррозию металлов.
Пригодность воды для применения в качестве охлаждающей жидкости определяет значение ее жесткости, которая зависит от содержания в воде растворимых солей кальция и магния.
Жесткая вода содержит много растворимых солей, которые при ее нагревании до температуры выше 80°С выпадают в осадок, образуя накипь. Грунтовые воды (колодезная, родниковая, артезианская) являются жесткими, дают большое количество накипи и непригодны для заливки в систему охлаждения двигателей без предварительного умягчения.
Накипь обладает низкой теплопроводностью, ухудшает отвод тепла от стенок двигателя и нарушает его тепловой режим, вызывая перегрев.
В таблице 1 приведены значения перерасхода топлива и потери мощности двигателя в зависимости от толщины слоя накипи.
Таблица 1.

Толщина слоя накипи, мм	Перерасход топлива, %	Потеря мощности двигателя, %
1,0	3,5-4,0	4,5-5,0
2,0	4,0-7,0	5,0-10,0
3,0	7,00-10,0	10,0-15,0
4,0	10,0-14,0	15,0-25,0

Единица жесткости воды – миллиграмм – эквивалент на 1 литр воды (мг∙экв/л).
Один мг∙экв/л жесткости соответствует содержанию в 1 л воды 20,04 мг кальция или 12,16 мг магния.
Вода считается мягкой, если в ней содержится солей до 3,0 мг∙экв/л, средней жесткости – 3,0-6,0 мг∙экв/л и жесткой – более 6,0 мг∙экв/л.
Вода с жесткостью выше 3,0 мг∙экв/л подлежит обязательному умягчению.
Способы умягчения воды:
а) длительным кипячением (30-40 мин);
б) добавлением соды (6,0-7,0 г каустической, 10-20 г кальцинированной на 10 л воды);
в) обработкой тринатрийфосфатом (для осаждения 1 мг∙экв солей в 1 литре воды требуется 20 мг безводного тринатрийфосфата);
г) магнитной обработкой воды.
Перед заливкой в систему охлаждения умягченная вода должна быть профильтрована для удаления выпавших солей.
Антинакипины.
В случаях, когда затруднено применение умягченной воды, в систему охлаждения вводятся присадки, которые предотвращают отложение накипи и образуют защитные антикоррозийные пленки. Для этих целей широко используется хромник К2Cr2O7 (3-5 граммов на 1 литр воды) и гексаметафосфат натрия (5-6 граммов на 1 литр воды).
Удаление накипи.
а) содовым раствором: при использовании кальцинированной соды готовится раствор из расчета 100-150 г соды и 50 г керосина на 1 литр воды; при использовании каустической соды – 50-60 г каустика и 25 г керосина на 1 литр воды. Одним из этих растворов заполняется система охлаждения, двигатель работает 10-12 часов при нормальном тепловом режиме. Затем раствор сливается, а система охлаждения промывается холодной водой 2-3 раза.
б) 2% – раствором технической соляной кислоты (кроме двигателей с алюминиевыми деталями).
Раствор состоит из 53 мл соляной кислоты и 1 литра воды (кислота наливается в воду). При заполнении системы охлаждения этим раствором накипь растворяется с выделением углекислого газа. После окончания выделения газа раствор сливается, система промывается водой. После этого в систему на 1 час заливается 2%-ный раствор технической соды, состоящий из 20 г соды на 1 литр воды. Этим раствором нейтрализуются остатки кислоты. Затем раствор сливается и система промывается водой.
Природная мягкая вода.
К ней относятся дождевая и снеговая вода, в которых почти нет растворимых солей. Вода больших рек (Волга, Днепр, Обь и другие), озер из северного и Северно-Восточного районов страны также является мягкой и пригодной для использования в системе охлаждения. Воду из этих водоемов заливают в систему охлаждения только после фильтрации или отстаивания.

Источник

При охлаждении двигателя жесткой водой