آشنایی با مایعات خنک کننده موتور
یکی از مهمترین اجزای هر موتور احتراقی، سیستم خنککننده آن است که وظیفه حفظ دمای بهینه عملکرد موتور را برعهده دارد. مایعات خنک کننده موتور نقش حیاتی در این سیستم ایفا میکنند. در این مقاله به طور جامع به بررسی انواع، عملکرد، ترکیبات، مزایا و اهمیت مایعات خنک کننده موتور میپردازیم.
۱. اهمیت مایعات خنککننده در موتورهای احتراقی
در موتورهای احتراقی، سوختن ترکیب هوا و سوخت باعث تولید حرارت بسیار زیاد میشود. این حرارت باید به طور مؤثر از موتور دفع شود تا موتور در دمای مناسب کار کند و از آسیبهای جدی جلوگیری شود. اگر دمای موتور بیش از حد افزایش یابد، قطعات موتور ممکن است دچار پوسیدگی، تغییر شکل، یا حتی شکستگی شوند.
مایعات خنککننده موتور به همراه سیستم خنککننده (رادیاتور، واتر پمپ، ترموستات و ...)، حرارت تولید شده را جذب و به محیط منتقل میکنند.
۱.۱ خطرات افزایش دمای موتور
- سوختن واشر سر سیلندر
- تاب برداشتن سیلندر و سر سیلندر
- کاهش کارایی موتور و افزایش مصرف سوخت
- افزایش تنشهای مکانیکی و کاهش عمر قطعات
۲. انواع مایعات خنککننده موتور
مایعات خنککننده موتور عمدتاً بر پایه چند ترکیب شیمیایی تهیه میشوند که هرکدام ویژگیها و کاربردهای خاص خود را دارند:
۲.۱ آب مقطر
آب ساده مقطر به دلیل قیمت ارزان و ضریب انتقال حرارت بالا، یکی از متداولترین مایعات خنککننده است. اما معایبی چون خورندگی بالا، زنگزدگی و یخزدگی در دماهای پایین دارد.
۲.۲ محلولهای ضد یخ (آنتی فریز)
محلولهای ضد یخ رایجترین مایعات خنککننده امروزه هستند که غالباً از ترکیبات اتیلن گلیکول یا پروپیلن گلیکول به همراه افزودنیهای ضدزنگ و ضدکف ساخته میشوند.
- اتیلن گلیکول: نوع متداول و ارزان، دارای نقطه انجماد بسیار پایین (-40 تا -50 درجه سانتیگراد) و نقطه جوش بالاتر از آب است.
- پروپیلن گلیکول: غیرسمی و دوستدار محیط زیست و بیشتر در خودروهای خاص یا ماشینآلات حساس به مواد سمی استفاده میشود.
۲.۳ محلولهای معدنی و افزودنیهای خاص
برخی مایعات خنککننده نوین با افزودنیهای خاص ضدخوردگی، ضدکف و ضدزنگ تولید میشوند که عمر طولانیتر و عملکرد بهتری دارند. برخی ترکیبات پایه معدنی یا آمینی هم کاربرد دارند.
۳. ترکیبات شیمیایی مایعات خنککننده موتور
مایعات خنککننده معمولاً ترکیبی از آب و گلیکول هستند، همچنین افزودنیهای زیر در آنها استفاده میشود:
۳.۱ گلیکولها
گلیکولها مانند اتیلن گلیکول یک ماده ضدیخ موثر هستند که نقطه انجماد مایع را به میزان قابل توجهی کاهش میدهند و نقطه جوش را افزایش میدهند. این ویژگیها باعث میشود مایع در دماهای پایین یخ نزند و در دماهای بالا به جوش نیاید.
۳.۲ بازدارندههای خوردگی
برای حفاظت از قطعات فلزی سیستم خنککننده، افزودنیهای ضد زنگ و ضد خوردگی اضافه میشوند که از اکسیداسیون و خوردگی فلزات مانند آلومینیوم، آهن و مس جلوگیری میکنند.
۳.۳ مواد ضدکف
حضور کف در سیستم خنککننده باعث کاهش راندمان انتقال حرارت و ایجاد اختلال در جریان مایع میشود. مواد ضدکف جهت کاهش تشکیل حبابهای هوا و کف استفاده میشوند.
۳.۴ مواد ضد رسوب و تثبیتکننده PH
آب و مایع خنککننده ممکن است باعث ایجاد رسوبات معدنی و تهنشینی شوند. افزودنیهایی برای جلوگیری از این موضوع به کار میرود و همچنین PH مایه را در محدوده ۷ تا ۹ حفظ میکنند تا شرایط شیمیایی بهینه باشد.
۴. ویژگیهای فنی مایعات خنککننده موتور
| ویژگی | شرح | مقادیر معمول |
|---|---|---|
| نقطه انجماد | دمایی که مایع به حالت یخزده تغییر میکند | تا -40 تا -50 درجه سانتیگراد (با محلول 50% |
| نقطه جوش | دمایی که مایع شروع به جوشیدن میکند | حدود 108 تا 115 درجه سانتیگراد (بسته به ترکیب) |
| ظرفیت حرارتی | توانایی مایع در جذب حرارت | حدود 3.2-4.18 J/g·K برای آب و گلیکولها |
| ویسکوزیته | مقاومت مایع در برابر جریان | تاثیر مستقیم بر پمپ و گردش مایع |
| ضدخوردگی | میزان مقاومت در برابر خوردگی فلزات داخل موتور | بسته به افزودنیها متفاوت است |
۵. عملکرد سیستم خنککننده و نقش مایعات
مایع خنککننده موتور توسط واتر پمپ به داخل موتور پمپ شده و در مجاری خنککننده (کانالها) جریان پیدا میکند. در این مسیر مایع حرارت دیواره سیلندر و سرسیلندر را جذب میکند.
در نهایت مایع گرم به رادیاتور وارد میشود و با عبور از لولهها و برخورد با جریان هوا توسط فن رادیاتور، حرارت خود را از دست میدهد. سپس دوباره به موتور باز میگردد و سیکل خنککنندگی ادامه مییابد.
۵.۱ نقش ترموستات
ترموستات در مسیر مایع موتور نصب شده است و وظیفه تنظیم دمای مایع خنککننده را دارد. هنگام سرد بودن موتور، ترموستات بسته است تا مایع به سرعت گرم شود، سپس با رسیدن به دمای مشخص باز شده و جریان خنککننده را به رادیاتور هدایت میکند.
۵.۲ اهمیت استفاده درست از مایع خنککننده
- عدم استفاده از آب شهری به دلیل داشتن املاح و سختی زیاد
- مصرف ترکیب صحیح ضدیخ و آب (معمولاً نسبت 50-50)
- بررسی و تعویض به موقع مایع خنککننده (هر 2-3 سال)
۶. نکات مهم در انتخاب و نگهداری مایعات خنککننده موتور
۶.۱ انتخاب مایع مناسب بر اساس نوع خودرو
هر خودرو توسط کارخانه سازنده توصیههای خاصی برای انتخاب نوع مایع خنککننده دارد. به طور مثال خودروهای با موتور آلومینیومی معمولاً نیاز به مایعات ضدخورنده با پایه آمینی دارند.
۶.۲ نسبت اختلاط آب و ضدیخ
نسبت متداول 50% آب مقطر و 50% ضدیخ (اتیلن گلیکول یا پروپیلن گلیکول) است که نقطه انجماد را به شدت کاهش و نقطه جوش را افزایش میدهد. نسبتهای دیگر بسته به شرایط اقلیمی و نوع محصول متفاوت است.
۶.۳ تعویض و بررسی دورهای مایع خنککننده
به مرور زمان خصوصیات ضدخوردگی مایع کم شده و آلودگیها سبب کاهش کارایی و حتی آسیب به سیستم خنککننده میشود. بنابراین تعویض مایع خنککننده طبق زمانبندی توصیه شده از اهمیت ویژه برخوردار است.
۶.۴ استفاده از آب مقطر به جای آب معمولی
آب معمولی حاوی املاح معدنی است که منجر به تشکیل رسوبات در سیستم میشود. آب مقطر فاقد این املاح بوده و عمر مفید سیستم را افزایش میدهد.
۶.۵ توجه به مقادیر کف و ترکیبات شیمیایی
مایعات خنککننده باید در مقابل کف کردن مقاومت داشته باشند تا به خوبی در سیستم گردش کنند و انتقال حرارت بهینه برقرار شود.
۷. مشکلات رایج در مایعات خنککننده موتور و راهکارها
۷.۱ جوشیدن مایع خنککننده
اگر مایع خنککننده به دلیل تخلیه یا کاهش حجم یا وجود هوا زود داغ کند و به جوش برسد، موجب افزایش فشار و احتمال ترکیدن رادیاتور یا شلنگها میشود.
راهکار: پرکردن صحیح سیستم، استفاده از مایع با نقطه جوش بالا و بررسی سالم بودن واشر رادیاتور و درپوش.
۷.۲ یخزدگی مایع در سرمای شدید
عدم رعایت نسبت مناسب ضدیخ باعث انجماد مایع و ترکیدن قطعات سیستم در هوای سرد میشود.
راهکار: استفاده از نسبت مناسب ضدیخ و آب مقطر و بررسی نقطه انجماد مایع.
۷.۳ زنگ زدگی و گرفتگی سیستم
مایع خنککننده فاقد افزودنیهای ضدخوردگی یا استفاده طولانی مدت بدون تعویض باعث افزایش خوردگی و رسوب در مجاری میشود.
راهکار: استفاده از مایع با کیفیت و تعویض دورهای آن، همچنین تست میزان ضد خوردگی.
۷.۴ نشتی مایع خنککننده
بر اثر خرابی شلنگها، رادیاتور، واشر سرسیلندر یا پمپ واتر ممکن است مایع به بیرون نشت کند.
راهکار: بازرسی و تعویض قطعات معیوب و استفاده از مایع خنککننده مرغوب.
۸. نتیجهگیری
مایعات خنککننده موتور یکی از کلیدیترین اجزای حفظ سلامت و عملکرد بهینه موتور هستند. انتخاب مایع مناسب با توجه به شرایط آب و هوایی، نوع موتور، حفظ نسبت درست ضدیخ و آب، تعویض به موقع و نگهداری صحیح میتواند جلوی بسیاری از مشکلات هزینهبر موتور را بگیرد و عمر قطعات را تا حد قابل توجهی افزایش دهد.
در نهایت، آشنایی کامل با انواع و ویژگیهای مایعات خنککننده و رعایت استانداردهای تولیدکننده، سرمایهگذاری مطمئن برای حفظ کارایی خودرو و کاهش هزینههای تعمیرات است.