CZ298867B6 - Použití prostredku obsahujícího smes karboxylátu jako chladicího prostredku u automobilových motoru - Google Patents

Abstract

Použití kapalného prostredku obsahujícího smes soli C.sub.1-2.n. karboxylové kyseliny a soli C.sub.3-5.n. karboxylové kyseliny v pomeru 3 : 1 až 1 : 3 jako chladicího prostredku u automobilových motoru.

Description

Použití kapalného prostředku obsahujícího směs soli Ομ₂ karboxylové kyseliny a soli C₃.₅ karboxylové kyseliny v poměru 3 : 1 až 1 : 3 jako chladicího prostředku u automobilových motorů.

Použití prostředku obsahujícího směs karboxylátů jako chladicího prostředku u automobilových motorů

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká vodných teplo převádějících kapalin, zejména nemrznoucích chladicích kapalin a obecně chladicích kapalin, které poskytují ochranu proti mrazu i korozi, využívajících synergických kombinací karboxylových kyselin. Teplo převádějící kapaliny tohoto vynálezu jsou nejedovaté, šetrné k životnímu prostředí a vykazují lepší vlastnosti převodu tepla ve srovnání s tradičními chladicími a teplo převádějícími kapalinami na bázi glykolu. Je také dosaženo lepší ochrany proti korozi ve srovnání s teplo převádějícími kapalinami na bází mravenčanů a octanů, které užívají běžné inhibitory koroze. Teplo převádějící kapaliny předkládaného vynálezu mohou být použity při jakékoliv operaci s výměnou tepla, v průmyslových tepelných výmě15 nících, mrazicích a chladicích systémech, chladicích věžích, otevřených a uzavřených tepelných výměnících a chlazení motorů s vnitřním spalováním. Kapaliny chrání zařízení před mrazem a korozí.

Dosavadní stav techniky Účinná výměna tepla

Teplo převádějící kapaliny, použité pro přenos tepla v průmyslových nebo automobilových apli25 kacích, jsou téměř bez výjimky vodné. Účinnost těchto kapalin pro odvod tepla z teplo vytvářejících povrchů je daná měrným teplem a tepelnou vodivostí kapaliny. Měrné teplo látky je poměr její tepelné jímavosti k tepelné jímavosti vody. Tepelná jímavost je množství tepla nutného k vytvoření jednotkové změny teploty v jednotce hmoty. Tepelná vodivost látky je rychlost převodu tepla vedením hmotou jednotkové tloušťky přes jednotkovou plochu pro jednotkovou změnu tep30 loty. Viskozita teplo převádějících kapalin je také faktorem ve vyhodnocování celkové účinnosti převodu tepla - lepší tekutost přispívá k účinnému převodu tepla. Ve srovnání s většinou dalších teplo převádějících kapalin má voda nejvyšší měrné teplo, nejvyšší tepelnou vodivost a nejnižší viskozitu. Zatímco voda je nejúčinnější teplo převádějící kapalina, neposkytuje požadovanou ochranu proti mrazu a korozi.

Snížení teploty tuhnutí

Je známo, že teplo převádějící kapaliny a motorové chladicí kapaliny obsahují vysoké koncentrace anorganických solí ke snížení teploty tuhnutí. Chlorid vápenatý je příkladem solí používaných k tomuto účelu. Stejně jako ostatní anorganické soli používané k ochraně proti mrazu, je extrémně korozivní a inhibitory nejsou přiměřenou ochranou proti korozi. Další nevýhodou takových chladicích kapalin je, že při velmi nízkých teplotách se rozpustnost anorganických solí snižuje. Tyto nevýhody omezují použití anorganických solí ke snížení teploty tuhnutí ve vodě.

Ropné produkty, jako je petrolej, se také používají v tepelně výměnných a chladicích systémech jako úplná náhrada vody, ale pro nepříznivý vliv na gumové hadice, špatný převod tepla a hořlavost je jejich použití nepraktické. Jako spolehlivější se ukázaly organické hydroxylové sloučeniny, z nichž ethylenglykol se stal široce používaným. Další základy teplo převádějících kapalin zahrnují glycerol, propylénglykol a alkoholy s nižší teplotou varu jako je methanol. Z těchto základů je dnes používán pouze propylénglykol, protože je na rozdíl od ethylenglykolu málo jedovatý. Obecně se dnes používají směsi voda-glykol, protože jsou chemicky stabilní a slučitelné s elastomery a plasty používanými v systémech výměny tepla. Navíc poskytují cenově výhodnou ochranu proti mrazu a varu a mohou být ve spojení s inhibitory dobrou ochranou proti korozi. Ethylenglykol má přednost jako základ teplo převádějící kapaliny pro svou ve srovnání

- 1 CZ 298867 B6 s methanolem vysokou teplotu varu a teplotu vznícení, a pro svou ve srovnání s propylenglykolem nižší viskozitu (lepší tekutost) a nízkou cenu. Propylénglykol je užíván v případech, kdy je žádoucí nižší jedovatost. Schopnost výměny tepla vodných roztoků snižujících teplotu t uhnutí se zmenšuje se vzrůstajícím obsahem složky snižující teplotu tuhnutí.

Čistá voda zůstává lepší teplo převádějící kapalinou ve srovnání s jakoukoliv směsí ethylennebo propylénglykolu. Musí být učiněn kompromis mezi požadovanou ochranou proti mrazu a schopností výměny tepla. Vodné roztoky glykolu mají při vyšší koncentraci glykolu vyšší viskozitu. Lepší tekutosti je tak dosaženo u roztoků s nižším obsahem teplotu tuhnutí snižujících látek. Alkalické soli nižších organických kyselin, jako jsou octan nebo mravenčan alkalického kovu, rozpuštěny ve vodě rovněž chrání před mrazem. Ve srovnání s glykolem mají roztoky octanů a mravenčanů lepší schopnost převodu tepla a nižší viskozitu při stejné úrovni ochrany před mrazem. Jsou také šetrnější k životnímu prostředí než glykoly. Kapaliny na bázi mravenčanů a octanů se uplatnily jako teplo výměnné kapaliny a odmrazovací kapaliny pro letištní dráhy.

Ochrana proti korozi

Koroze u tepelně výměnných a motorových chladicích systémů má dva hlavní účinky:

zničení kovových částí rovnoměrným úbytkem nebo místním napadením (důlková, štěrbinová koroze) a tvorbu nerozpustných produktů koroze, které blokují tepelné výměníky, termostatické ventily, filtry a další části a zabraňují převodu tepla usazováním na površích tepelné výměny. Nehledě na složení prostředku ke snížení teploty tuhnutí, inhibitory koroze jsou potřebné ke snížení a kontrole koroze kovů v kontaktu s kapalinou.

Podstata vynálezu

Jedním z aspektů vynálezu je, že určité vodné roztoky organických karboxylátů mají velmi níz30 kou teplotu tuhnutí v eutektických směsích, to je směsích smíchaných v takovém poměru, že teplota tuhnutí je minimální a složky tuhnou současně. To je velmi důležité, protože celkový obsah organické soli může být významně snížen ve srovnání s běžnými jednouhlíkatými karboxylátovými (mravenčan nebo octan) systémy nabízejícími stejnou ochranu proti mrazu. Výhodou není pouze zlepšená ekonomika, ale také lepší převod tepla v důsledku vyššího měrného tepla a zlepšená tekutost v důsledku vyššího obsahu vody při stejné ochraně proti mrazu. Především bylo zjištěno, že roztoky solí nižších (C, - C₂) karboxylových kyselin v kombinaci se solemi vyšších (C₃ - C₅) karboxylových kyselin poskytují synergickou ochranu proti mrazu. Velmi účinná eutektika byla nalezena pro kombinaci alkalických solí Q karboxylové kyseliny (methanová, neboli mravenčí kyselina) a C₃ karboxylové kyseliny (propanová neboli propionová kyselina).

Případné přidání hydrokarbyltriazolů nebo thiazolů může dále zlepšit ochranu proti korozi.

Příklady provedení vynálezu

Synergická ochrana proti mrazu u roztoků solí nižších (C_s - C₂) a vyšších (C₃ - C₅) karboxylových kyselin

Teplota tuhnutí karboxylátových směsí podle tohoto vynálezu je mnohem nižší než se očekávalo ve srovnání se snížením teploty tuhnutí určeným pro jednotlivé složky. Výhodné poměry jsou od 3:1 do 1:3, výhodněji 1:1. To může být ukázáno na pokusných datech vodných směsí mravenčanu draselného (CQ a propionátu sodného (C₃). Tabulka ukazuje výsledky snížení teploty tuhnutí pro různé roztoky Ci a C₃ karboxylátů.

-2CZ 298867 B6

TABULKA 1

Hmotnostní poměr Mravenčan draselný(Ci): Propionan sodný(C3) Voda 100	Teplota tuhnutí °C
40:0	-36
35:5	-38
20:20	-48
25:15	-45
0:40	-32

Čistý roztok mravenčanů draselného (40:0) ve vodě má teplotu tuhnutí -36 °C. Stejná koncentra5 ce propionátu sodného (40:0) ve vodě má teplotu tuhnutí 32 °C. Ve směsi těchto dvou složek je teplota tuhnutí pod -48 °C pří poměru 20:20, což je daleko nižší teplota, než očekávaný průměr -34 °C, vypočítaný s použitím doplňkového pravidla. Zákony snížení molekulární teploty tuhnutí evidentně nejsou pro tento typ roztoku platné. Kombinace přidaných organických solí zřejmě zasahuje do tuhnutí vody v ledové krystaly tím způsobem, že snižuje možnost vytvoření běžné ío krystalické struktury v molekulách vody. Bez ohledu na teorii se má za to, že vybrané kationty hrají důležitou roli v synergickém snížení teploty tuhnutí. Záměna sodíku za draslík v propionátu nepřináší tak výrazný efekt ochrany proti mrazu. A tak nejvýhodnějším systémem je kombinace

C| draselné karboxylové soli a C₃ sodné karboxylové soli.

Podobný synergický efekt byl nalezen u kombinací dalších roztoků s různým počtem uhlíků, např. vodné směsi solí kyseliny octové (C₂) a máselné (C₄).

Předkládaný vynález je vysvětlen na příkladech, které ho nijak nevymezují.

Srovnávací příklad A (běžný prostředek na bázi mravenčanů)

Byl připraven jeden litr vodného nemrznoucího prostředku obsahujícího 320 g hydroxidu draselného, 275 ml kyseliny mravenčí (98 %), 15 g benzoátu sodného a 2 g tolyltriazolu, pH =8,8.

-3CZ 298867 B6

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (6)

1. 5 1. Použití kapalného prostředku obsahujícího směs soli Ci_₂ karboxylové kyseliny a soli C₃.₅ karboxylové kyseliny v poměru 3:1 až 1:3 jako chladicího prostředku u automobilových motorů.
2. 2. Použití podle nároku 1, kde prostředek dále obsahuje hydrokarbylthiazol nebo hydrokarbyltriazol.

   o
3. 3. Použití podle nároku 1 nebo 2, kde hmotnostní poměr soli C|.₂ karboxylové kyseliny k soli C₃_5 karboxylové kyseliny je 1:1.
4. 4. Použití podle nároku 1 nebo 2, kde sůl C|.₂ karboxylové kyseliny je draselná sůl.
5. 5. Použití podle nároku 1 nebo 2, kde sůl C₃.₅ karboxylové kyseliny je sodná sůl.
6. 6. Použití podle nároku 1 nebo 2, kde pH prostředkuje od 8 do 9,5.

   Konec dokumentu