Как концентрация влияет на температуру кристаллизации и свойства теплоносителя
Как концентрация влияет на температуру кристаллизации и свойства теплоносителя
Содержание
- Разновидности антифризов
- Особенности замерзания теплоносителей
- Влияние концентрации на температуру кристаллизации
- Другие физико-химические свойства водно-гликолевых растворов
Разновидности антифризов для систем отопления
Для защиты отопительной системы от замерзания широко применяются водно-гликолевые смеси, которые обладают отличной морозостойкостью. Хотя в промышленности существует множество химических соединений, способных понижать температуру замерзания, не все из них подходят для бытового использования из-за токсичности, пожароопасности или высокой вязкости. Наиболее распространены два типа теплоносителей:
- Солевые растворы на основе неорганических соединений;
- Антифризы на основе этиленгликоля или пропиленгликоля по ГОСТ 33341-2015.
Механизм замерзания антифризов
В отличие от воды, теплоносители на основе гликоля не кристаллизуются мгновенно. Процесс замерзания проходит поэтапно:
- Сначала появляются отдельные кристаллы (точка начала кристаллизации);
- Затем жидкость переходит в полутвердое состояние (шуга);
- Полное затвердевание наступает при температуре застывания (pour point).
Этот промежуток между двумя точками позволяет системе работать даже при частичном замерзании, что значительно повышает её надежность.
Как концентрация влияет на температуру замерзания
Температура начала кристаллизации напрямую зависит от концентрации гликоля. Однако эта зависимость нелинейна. Наиболее низкая температура достигается при концентрации около 65%. Повышение или понижение содержания гликоля относительно этого значения увеличивает точку замерзания:
| Концентрация гликоля, % | Температура начала кристаллизации, °C | Плотность, г/см³ |
|---|---|---|
| 65,3 | -65 | 1,086 |
| 63,1 | -60 | 1,083 |
| 58,0 | -50 | 1,078 |
| 52,6 | -40 | 1,071 |
| 45,6 | -30 | 1,063 |
| 36,4 | -20 | 1,051 |
| 26,4 | -10 | 1,034 |
Таким образом, для большинства климатических условий оптимальным является использование 45–65% водно-гликолевых растворов.
Дополнительные свойства гликолевых теплоносителей
1. Теплоемкость
С увеличением концентрации гликоля теплоемкость раствора снижается. Это означает, что 50%-ный состав переносит меньше тепла, чем 30%-ный, однако он эффективнее защищает от замерзания.
2. Теплопроводность
Максимальная теплопроводность наблюдается у раствора с содержанием гликоля около 40%. При отклонении от этого значения она снижается, что важно учитывать при проектировании систем отопления.
3. Объемное расширение
В отличие от воды, при замерзании гликолевые растворы увеличиваются в объеме незначительно. Например, при -40 °C 40%-ный раствор увеличивает объем лишь на 1,5%, что предотвращает разрывы труб и радиаторов.
Вывод
Концентрация теплоносителя – ключевой параметр при подборе жидкости для отопления в условиях минусовых температур. Оптимальный баланс между температурой замерзания, теплоемкостью и безопасностью достигается в диапазоне 40–60% содержания гликоля. Это особенно важно для загородных домов, бань и других построек с нерегулярным отоплением.
Рекомендация: Перед выбором антифриза обязательно уточняйте параметры системы отопления и климатические особенности региона, чтобы подобрать оптимальную концентрацию раствора.