Wszystko, co musisz wiedzieć o płynie chłodniczym

Funkcja

Zacznijmy od jego podstawowej funkcji: chłodziwem, jak sugeruje nazwa, musi mieć efekt chłodzący. W idealnej sytuacji cała energia z paliwa wypalana byłaby na ruch. Jednak większość energii z paliwa jest przekształcana w ciepło. Nawet samochody elektryczne i hybrydowe z dużym pakietem baterii wydzielają dużo ciepła podczas jazdy (rozładowywania) i ładowania. Te systemy przestają działać, gdy się przegrzeją, dlatego istnieje system chłodzenia.

Oprócz usuwania ciepła, chłodziwa mają inne funkcje, takie jak:

• Zapewnienie ochrony przed zamarzaniem;
• Podwyższenie temperatury wrzenia powyżej temperatury roboczej systemu;
• Ochrona metali w systemie chłodzenia przed korozją;
• Hamowanie tworzenia się piany.

Podstawy

Główną funkcją płynu, jak wspomniano wcześniej, jest rozprowadzenie nadmiaru ciepła do chłodnicy, gdzie jest wymieniane z powietrzem zewnętrznym. Woda doskonale nadaje się do absorbowania i usuwania ciepła, ale jej wadą jest to, że zamarza przy 0 stopniach i wrze przy 100 stopniach. Minerały i sole obecne w (piciowej) wodzie również mają negatywny wpływ na materiały w systemie chłodzenia.

Aby uniknąć tych negatywnych skutków wody, używamy glikoli jako podstawy chłodziwa; zwykle jest to glikol monoetylenowy (MEG). Glikol monopropylenowy (MPG) czasami także jest używany jako podstawa, ale jego zdolność do przekazywania ciepła dla silników spalinowych zwykle jest niewystarczająca. MPG jest mniej toksyczny, dlatego te płyny są częściej stosowane w przemyśle spożywczym. Trzecią opcją są chłodziwa na bazie glicerolu, znane również jako specyfikacja G13. Podczas gdy glicerol jest bardziej przyjazny dla środowiska w porównaniu z MEG, nie jest tak łatwo dostępny do tego zastosowania, ponieważ jest także surowcem do produkcji kosmetyków. Glicerol jest produktem ubocznym produkcji biopaliw lub może pochodzić z materiału roślinnego.

Skład

Rzeczywisty chłodziwo składa się z kilku części, ponieważ - oprócz glikolu monoetylenowego (MEG) - konieczne są dodatki, aby ciecz nadać pożądane właściwości (więcej na ten temat później). Określamy MEG + dodatki jako 'czynnik chłodniczy' lub 'koncentrat'. Czynnik chłodniczy musi być rozcieńczony demineralizowaną lub zmiękczałą wodą, zanim będzie można go faktycznie użyć w układzie chłodzenia.

Z wody demineralizowanej usuwa się minerały, takie jak wapń i sole. Nalot kamienia nazębnego powoduje utrudnienia w przekazywaniu ciepła, a sole mogą korodować metale w układzie.

Dopiero po rozcieńczeniu czynnika chłodniczego mamy gotowe do użycia chłodziwo, zwane także 'Gotowym Mieszanką' lub 'czynnikiem chłodniczym'. Ilość wody demineralizowanej użytej do rozcieńczenia czynnika chłodniczego określa zakres temperatury mieszaniny. Z reguły mieszanka 50/50 zapewnia ochronę do minus 36°C, stosunek 40/60 (40% koncentratu i 60% wody demineralizowanej) daje ochronę do minus 26°C. Wyższe stężenia czynnika chłodniczego nie zapewniają większego lub 'lepszego' zakresu temperatur. Dodatkowo zbyt niskie stężenie czynnika chłodniczego z kolei traci swoje właściwości zapobiegające korozji. Proszę odnieść się do poniższego wykresu:

Dodatki

Aby nadać chłodziwu pożądane właściwości, potrzebne są dodatki chemiczne. Dodatki są dodawane w celu zapobiegania powstawaniu korozji, kawitacji (powstawanie i niszczenie małych pęcherzyków powietrza, które mogą uszkodzić pompę wodną), osadów i szlamu (nierozpuszczalnego osadu), między innymi.

Aby zapobiec zatruciu poprzez spożycie chłodziwa, zawsze dodaje się środek gorzki. Oznacza to, że w przypadku nieoczekiwanego wycieku chłodziwa, psy zostawiają płyn samemu sobie. Zapobiega to również temu, aby dzieci nie piły chłodziwa. Zarówno ludzie, jak i zwierzęta bardzo źle się czują po spożyciu.

Możemy nadać chłodziwu dowolny kolor, dodając do niego barwnik. Oznacza to, że obecnie ludzie absolutnie nie mogą 'polegać na' kolorze płynu ani na tym, do czego byli przyzwyczajeni. Innymi słowy, nie można ocenić jakości po kolorze chłodziwa.

Ponadto istnieją stabilizatory przeciw wypadom (nagromadzanie się osadów minerałów krzemowych), dyspergenty zapewniające tolerancję twardej wody, bufor pH utrzymujący poziom kwasowości oraz dodatki przeciw pienieniu, zapewniające, że w płynie podczas pompowania jest jak najmniej powietrza.

IAT (Technologia Kwasów Nieorganicznych)

IAT jest również znane jako chłodziwo „konwencjonalne” lub „staromodne”. Jest to to, które ma krótki okres wymiany (co 2 lata), często w kolorze zielonym lub niebieskim.

Aby spełnić wcześniej ustalone wymagania, to chłodziwo zawiera nieorganiczne (mineralne) inhibitory składające się z krzemianów, azotanów, amin, fosforanów i/lub boranów. To chłodziwo działa poprzez stworzenie małego „koca” ochronnego, dzięki czemu metal w systemie jest chroniony. Inhibitory mineralne, które zapewniają ten efekt, są zużywane w trakcie procesu, co oznacza, że po pewnym czasie nie ma już możliwości naprawy tego ochronnego „koca”. Sprawia to, że system staje się nieco bardziej podatny.

Zaletą tego chłodziwa jest szybkie działanie, ale jednocześnie wadą jest to, że efekt chemiczny znika stosunkowo szybko. Stworzony koc ochronny działa również jako izolator i w pewnym stopniu ogranicza transfer ciepła.

OAT (Technologia Kwasów Organicznych)

Chłodziwo OAT bazuje na glikolu (MEG lub MPG) z organicznymi inhibitorami, składającymi się z karboksylanów. Nie zawiera 0% inhibitorów nieorganicznych (mineralnych). Inhibitory organiczne są selektywne; zamiast tworzyć koc ochronny w całym systemie, jak robi IAT, inhibitory oddziałują chemicznie tylko w miejscach w systemie, gdzie zaczyna się uszkodzenie korozji.

Dlatego zużycie dodatków jest znacznie niższe w porównaniu z IAT. Z tego powodu okres wymiany OAT jest znacznie dłuższy (długotrwałe działanie).

Wadą jest to, że ochrona zawsze jest reaktywna, więc zawsze występuje pewne opóźnienie w ochronie, ponieważ powierzchnia musi najpierw zacząć korodować, zanim zacznie działać chemia.

HOAT (Technologia Hybrydowa Kwasów Organicznych)

W przypadku wielu lekkich metali, ten niewielki rodzaj korozji, jaki występuje przy OAT, nie jest pożądany; dlatego opracowano chłodziwo hybrydowe, w którym stosuje się zarówno inhibitory mineralne z IAT, jak i organiczne inhibitory z OAT. Podstawą jest OAT z dodatkiem niewielkich ilości krzemianu, boranu, molibdenu lub azotanu w zależności od zastosowania. To chłodziwo łączy efekt długotrwałego działania (OAT) z szybką ochroną (IAT) dwóch omawianych powyżej wariantów.

Lobrid

Lobrids are the latest generation of coolants in which the hybrid effect of a HOAT is even better aligned with and fine-tuned for the application. The level of mineral inhibitors is reduced and more organic inhibitors have been used, hence the name combining both low and hybrid. The mineral inhibitors used are often included in the name, for example: Si-OAT and P-OAT (silicate or phosphate OAT) or a combination of the two: PSi-OAT.

Battery Electric Vehicles and cooling

Heat management in a battery electric vehicle (BEV) is very important, whether it concerns the temperature of the batteries, the engine or the high-powered electrical components for control. We distinguish two variants of this type of cooling:

• Conventional cooling of the battery pack;
• Batteries immersed in liquid (immersed battery pack).

Batteries lose capacity when they heat up too much. They also lose capacity when too cold. Batteries that are too cold will not charge either. The current dominant factor is still an externally cooled battery pack using conventional MEG-based coolants. Examples of such vehicles include: Tesla Model S, Audi eTron, Mercedes-Benz EQC, and BMW i3.

Fast charging technology is a focal point for vehicle developers. Fast charging potentially results in very high temperatures. Vehicles that achieve loading speeds of up to 960 km/h (converted) are already available on the market. Loading speeds of over 1400 km/h are already being promised within the near future. Such speeds can only be achieved by immersed battery packs, because they can manage temperature. The fluids used for this more closely resemble transformer fluids but with a much lower viscosity and are also called ‘thermal fluids’ or ‘dielectric fluids’.

Thermal fluids have different requirements than the coolant fluids for combustion engines discussed above, they have a high flash point, must be flame retardant and non-conductive.

Use

Now that we have learned about the differences and the developments made over time, the question ‘why do we need so many different coolants?’ arises. In theory, of course, the most ideal solution would be to use the most protective long-life coolant for all cooling systems, but unfortunately, practice shows otherwise. There are many different OEMs (car brands) with different views on their engines and the materials used. The requirements OEMs set for an approved coolant are generally defined in a specification so that the required fluid complies with one of the above technologies. For this reason, always consult the Eurol Oil Advisor. This tool will help you make the right choice for the correct fluid or coolant for your application.

If you have any other questions, please contact us - our specialists will be happy to help.