آب رادیاتور Coolant

 

استفاده از سیال مناسب در سیستم خنک کاری علاوه بر کنترل دمای جوش و انجماد نقش بسیار موثر و غیر قابل انکاری در پیشگیری از خوردگی ، رسوب ، زنگ زدگی و کاویتاسیون قطعات داخلی سیستم خنک کاری ماشین خواهد داشت.   

سیال مناسب ، ترکیبی از آب و مواد پایه گلیکولی می باشد ، درصد ترکیبات این محلول به شرایط محیط کاربری دستگاه و خصوصیات قطعات داخلی موتور بستگی دارد. اصطلاحا به این سیال ، آب رادیاتور ( Coolant ) گفته می شود. 

بکارگیری آب رادیاتور نه تنها به حفاظت از موتور ماشین در برابر یخ زدن کمک می کند بلکه مانع از خوردگی اجزای آن شده و همزمان با دفع حرارت تولید شده، تعادل حرارتی را در کل موتور برقرار می سازد.

در موتورهای دیزلی تنها حدود یک سوم از کل انرژی تولید شده توسط موتور بکار مفید تبدیل شده و برای به حرکت در آوردن ماشین به کار گرفته می شوند. از مابقی انرژی آزاد شده سوخت ( گرما )  یک سوم آن به وسیله اگزوز خارج شده و باقیمانده انرژی توسط سیال خنک کننده جذب و از محیط موتور دفع می شود. در صورت عدم دفع این حرارت ، بدلیل انبساط بیش از حد قطعات داخلی موتور و همچنین از بین رفتن خاصیت روغن موتور ، افت فشار روغن ، گیرپاژ قطعات و ذوب شدن قطعات داخلی حساس موتور مانند یاتاقان ها اتفاق خواهد افتاد .  

آب بدلیل داشتن ظرفیت گرمایی بسیار بالا و در دسترس بودن ، بهترین سیال در دفع حرارت است ولی بنا به دلایل متفاوتی مانند یخ زدگی زود هنگام ، خورندگی و ... برای رفع  این نقایص از ترکیب آب با مواد شیمیایی اصلاح کننده و بهبود دهنده مانند گلیکول استفاده می گردد. 

آب رادیاتور ماده ای شیمایی و سمی با ترکیب تقریبی 50 درصد آب و 50 درصد ماده شیمیایی گلیکول به عنوان سیال پایه می باشد. در این ترکیب میزان مشخصی از عوامل بازدارنده ( مواد افزودنی ) نظیر مواد ضد کف، ضد خوردگی، ضد زنگ ، رنگ و ... نیز بکار گرفته می شود. با وجود درصد بسیار کم این افزودنی، اما بدلیل نقش آنها در محصول نهایی میزان این ترکیبات و فرمولاسیون آنها موجب متفاوت شدن کیفیت آب رادیاتورهای تولیدی کمپانی های مختلف می شود.  

نکته مهم  اینکه بعضی آب رادیاتورها بصورت رقیق شده عرضه می گردند که بنابراین در هنگام استفاده نیاز به افزودن آب نمی باشد اما برخی برندها نیز بصورت غلیظ عرضه شده که در هنگام استفاده می بایست طبق دستورالعمل تولید کننده به نسبت مناسب با آب ترکیب و سپس در موتور ریخته شود. ( در اصطلاح عامه و بازاری  به نوع اول آب رادیاتور و به نوع دوم ضد یخ گفته می شود ).

با پیشرفت علم، برای حفاظت از موتور در برابر خوردگی تکنولوژیهای متفاوتی در ساخت آب رادیاتور بکار گرفته شده است. در اروپا وجود مشکلاتی مانند سختی بالای آب، تولیدکنندگان را ملزم به تولید آب رادیاتورهای فاقد ترکیبات فسفر کرده است. زیرا کلسیم و منیزیم موجود در آب سخت با بازدارنده های فسفاته واکنش داده و فسفات منیزیم و یا کلسیم تولید می کنند که معمولاً به صورت رسوب بر روی بدنه داغ موتور نشست می کنند که این امر باعث کاهش انتقال حرارات از اجزاء داغ موتور به سیال خنک کننده و ایجاد خوردگی خواهد شد.

امروزه در اروپا با حذف ترکیبات فسفاته، خنک کننده هایی حاوی اکسیدهای غیرآلی مانند سیلیکات و کربوکسیلاتها ساخته شده است. کربوکسیلاتها بواسطه انجام واکنش های شیمیایی داخلی با قرار گرفتن بر روی سطوح، مانع از خوردگی می شوند.

تکنولوژی که در آن از اختلاط کربوکسیلاتها و سیلیکاتها استفاده می شود به نام تکنولوژی پیوندی (هیبریدی) شناخته شده است، زیرا ترکیبی است از تکنولوژی غیرآلی و تکنولوژی آلی . 

در آسیا مشکل سازگاری با واشر واتر پمپ و خاصیت ضعیف انتقال حرارت باعث شد که استفاده از خنک کننده های حاوی سیلیکات ممنوع شده و بجای آن از مخلوط کربوکسیلاتها و فسفاتها استفاده شود. ساخت این نوع از آب رادیاتورها نیز به وسیله تکنولوژی هیبریدی بوده که با نوع اروپایی اش (مخلوط کربوکسیلاتها و سیلیکاتها) متفاوت است. این محصولات در رنگهای متفاوتی مانند قرمز، نارنجی، سبز و ... در بازار موجود است. 

آب رادیاتور با پایه کربوکسیلاتها دارای طول عمر بالاتری هستند و ساخت این محصولات به عنوان تکنولوژی برتر در اروپا و آسیا شناخته شده است. این محصولات دارای محبوبیت بین المللی بوده و در فاصله زمانی تعویض طولانی، به خوبی از موتور در برابر خوردگی حفاظت می کنند. در واقع حفاظت موتور در برابر خوردگی به واسطه خنثی کردن اسیدهای کربوکسیلیک و تبدیل آنها به کربوکسیلات تامین می شود، زیرا تمام آب رادیاتورها در شرایط خنثی یا دامنه PH قلیایی (حدود 7 یا بالاتر) عمل می کنند. در واقع بیشتر خنک کننده ها در آغاز از یک اسید قوی ساخته می شوند. برای مثال خنک کننده های مرسوم بر پایه فسفاتها، شروع ترکیباتشان از اسید فسفریک است. 

استفاده از کربوکسیلاتها در ترکیبات آب رادیاتورها دارای مزایای قابل توجهی است که عبارتند از:  

- حفاظت بهتر از قطعات آلومینیومی در دماهای بالا

- انتقال بهتر حرارت و کارایی بهینه بر روی سطوح داغ موتور و لوله های رادیاتور

- افزایش طول عمر سیال خنک کننده  

تجربه نشان داده است که این نوع سیالات با کارکرد بیش از32 هزار ساعت، کارایی بهتری از خود نشان داده اند و در انتهای زمان، در آزمایش سرعتی، هنوز آب رادیاتور استفاده شده و تخلیه شده از موتور می توانست استانداردهای طراحی شده برای سیالات خنک کاری را با موفقیت پشت سر بگذارد.

در بازار، آب رادیاتورهای زیادی با رنگها و کیفیت های متفاوت، موجود است. در برنامه نگهداری و تعمیرات می بایست شرکتها کیفیت آب رادیاتور را در موتور به طور دقیق بررسی کنند. در این زمینه روش های متفاوتی وجود دارد که یکی از آنها استفاده از رفرکتور برای تعیین نسبت گلیکول به آب است. با تعیین میزان این نسبت می توان میزان قدرت حفاظت در برابر یخ زدگی و غلظت بازدارنده خوردگی در محلول را تخمین زد.  

کنترل حجم آب رادیاتور در سیستم بسیار مهم است چرا که اگر سیال با تمام سطوح داخلی در تماس نباشد نمی تواند عملکرد مناسبی در خنک کردن موتور از خود نشان دهد.

در رادیاتور نیز بخشی از اجزای تکمیل کننده سیستم است این قطعه به گونه ای طراحی شده است که فشار خاصی را تحمل کند. اگر فشار سیستم از حد طراحی شده پایین تر باشد، آب رادیاتور در دمای پایین تری می جوشد و جوشش زود هنگام آن می تواند باعث خوردگی های متفاوتی در ارتباط با نقاط گرم و تماس نامناسب باشد.

به طور کلی خاصیت مواد افزودنی و پایه آب رادیاتور بدلیل تجزیه این مواد ، به مرور زمان کم خواهد شد ، تجزیه ماده پایه آب رادیاتور تا زمانیکه که تمام اتیلن گلیکول به مواد اولیه اش اسید گلیکولیک و اسید فرمیک تبدیل شود ادامه می یابد. این مدت زمان در موتورهایی که در دماهای بالا کار می کنند و یا حجم هوای وارد شده به سیستم خنک کاری  زیاد است، سریعتر اتفاق می افتد.

با آزمایش PH می توان PH آب رادیاتور را بدست آورد، در بیشتر این سیالات می بایست میزان PH بیشتر از عدد7 باشد ولی در برخی از آنها اگر میزان PH بیشتر از عدد  5/6 باشد نیز قابل قبول است.

در اثر تجزیه گلیکول مواد اسیدی بوجود خواهند آمد که این اسید سبب  افت PH می شود در نتیجه پدیده خورندگی اتفاق خواهد افتاد. سرعت تجزیه آب رادیاتور با بکارگیری عوامل بازدارنده با طول عمر بالا، کندتر شده و اطمینان از عملکرد درست تجهیزات زیاد می شود.

با استفاده از آزمایش "Strips "  می توان میزان مواد بازدارنده مانند نیتریتها و مولیبدیتها در سیال خنک کننده را کنترل کرد. نیتریتها نسبت به دیگر بازدارنده ها، آسانتر از ترکیبات شیمیایی سیال، آزاد می شوند و به کمک این آزمایش فقط میزان سطح آنها مشخص می شود. کربوکسیلاتها به دلیل سرعت واکنش کندتر، خاصیت حفاظتی را در مدت طولانی تری عهده دار می شوند.  

بسیاری از سازندگان تجهیزات اصلی خودرو (OEMs) ، استفاده از خنک کننده های هیبریدی و کربوکسیلات ELC را توصیه می کنند.

در موتورهای دیزل ، برخی سازندگان استفاده از آب رادیاتور سیلیکاتی را توصیه می کنند و در برخی دیگر آب رادیاتورهای غیرسیلیکاتی را مناسب می دانند.

به طور خلاصه می توان گفت که نوع آب رادیاتور قابل استفاده براساس نوع نیازمندی سازندگان تجهیزات اصلی OEMs  تعیین می شود. نقش سیال خنک کننده در موتور خودرو بسیار حیاتی است و در برقراری تعادل حرارتی و حفاظت در برابر خوردگی در تمام موتور خودرو تاثیر بسزایی دارد. یک تحقیق در این زمینه نشان داده است که60 درصد از موارد تخریب قطعات موتور در موتورهای دیزلی مربوط به اب رادیاتور نامناسب است. بنابراین استفاده از آب رادیاتور با کیفیت مطلوب از تولیدکنندگان معتبر، شرایط مناسبی را در خصوص کارکرد موتور ایجاد کرده و مشکلات خوردگی را مرتفع می سازد.