请问汽车防冻液的工作原理？

请问汽车防冻液的工作原理？

您了解汽车防冻液吗？ 目前，汽车发动机冷却系中一般都注入防冻液。防冻液到底起什么作用，在使用中应注意哪些问题呢? 汽车防冻液的四大功能 防冻功能 防冻液，顾名思义具有防冻功能。但各种防冻液的冰点是不一样的，这是按不同地区、不同环境温度来决定的。 当今的防冻液的冰点一般在-15℃～-68℃之间。 防腐蚀功能 由于发动机冷却系统含有5种金属，即铸铁、铝合金、钢、铜及水箱焊接时用的焊锡。一般小轿车的缸体为铸铝的，大型货车的缸体为铸铁的，水箱主要由紫铜及黄铜制成。 防冻液每时每刻都与这些金属相接触，因此必须要有防腐蚀功能，而劣质的防冻液对金属的腐蚀是极为严重的。有的水箱在使用防冻液时，其焊缝开...全部

  您了解汽车防冻液吗？ 目前，汽车发动机冷却系中一般都注入防冻液。防冻液到底起什么作用，在使用中应注意哪些问题呢? 汽车防冻液的四大功能 防冻功能 防冻液，顾名思义具有防冻功能。但各种防冻液的冰点是不一样的，这是按不同地区、不同环境温度来决定的。
  当今的防冻液的冰点一般在-15℃～-68℃之间。 防腐蚀功能 由于发动机冷却系统含有5种金属，即铸铁、铝合金、钢、铜及水箱焊接时用的焊锡。一般小轿车的缸体为铸铝的，大型货车的缸体为铸铁的，水箱主要由紫铜及黄铜制成。
  防冻液每时每刻都与这些金属相接触，因此必须要有防腐蚀功能，而劣质的防冻液对金属的腐蚀是极为严重的。有的水箱在使用防冻液时，其焊缝开裂并且滴漏，就是因为防冻液对焊锡严重腐蚀所造成的。优质的防冻液，与水相比能更好的保护水箱，延长发动机的使用寿命。
   防垢功能 有许多驾驶员在夏季将防冻液放掉而加入自来水，自来水中有许多矿物质，在加热蒸发后，这些矿物质结成水垢沉积在金属表面。由于水垢的形成，导致发动机产生的热不能及时传给防冻液，使缸套温度升高，缸套与活塞的配合间隙不当，造成缸套与气环擦伤磨损，严重时会使活塞卡死，对发动机有致命的危害。
  如果水垢产生在水箱内，则将影响散热器的散热效果，导致水温升高而“开锅”，而优质的防冻液是采用蒸馏水制造的，并加有防垢添加剂，所以不会产生任何水垢。 高沸点功能 优质的防冻液应具有良好的防水箱“开锅”的功能，这就要求它有一个高的沸点。
  现在防冻液的沸点一般要大于105℃，如果使用优质防冻液，就不会产生“开锅”现象。 汽车常用防冻液的种类 乙二醇一水防冻液 乙二醇是一种无色微粘的液体，沸点是197．4℃，冰点是-11．5℃，能与水任意比例混合。
  混合后由于改变了冷却水的蒸气压，冰点显著降低。其降低的程度在一定范围内随乙二醇的含量增加而下降。当乙二醇的含量为68％时，冰点可降低至-68℃，超过这个极限时，冰点反而要上升。 乙二醇防冻液在使用中易生成酸性物质，对金属有腐蚀作用。
  因此，应加入适量磷酸氢二钠等以防腐蚀。 乙二醇有毒，但由于其沸点高，不会产生蒸气被人吸入体内而引起中毒。乙二醇的吸水性强，储存的容器应密封，以防吸水后溢出。 由于水的沸点比乙二醇低，使用中被蒸发的是水，当缺少冷却液时，只要加入净水就行了。
  这种防冻液用后能回收(防止混入石油产品)，经过沉淀、过滤，加水调整浓度，补加防腐剂，还可继续使用，一般可用3—5年。 酒精一水防冻液 酒精的沸点是78．3℃，冰点是-114℃。酒清与水可任意比例混合，组成不同冰点的防冻液。
  酒精的含量越多，冰点越低。酒精是易燃品，当防冻液中的酒精含量达到40％以上时，就容易产生酒精蒸气而着火。因此，防冻液中的酒精含量不宜超过40％，冰点限制在-30℃左右。酒精—水防冻液具有流动性好、散热快、取材方便、配制简单等优点。
  它的缺点是容易着火，酒精沸点低，蒸发损失大。酒精蒸发后，防冻液成分改变，冰点升高。在山区、高原地区行驶的汽车不宜使用酒精—水防冻液，因为酒精的蒸发损失大。一般地区行车应定期检测酒精的含量，及时补充。
   甘油—水防冻液 甘油—水防冻液，不宜挥发和着火，对金属腐蚀性也小，但甘油降低冰点的效率低，配制同一冰点的防冻液时，比乙二醇、酒精的用量大。因此，这种防冻液用得较少。 使用防冻液应注意的问题 防冻液是用冰点较低的物质加入水中，以降低冷却液的冰点，防止冷却系统冻结。
  在使用中应注意以下问题： 不同型号的防冻液不能混合使用，以免起化学反应、沉淀或生成气泡，降低使用效果；在更换防冻液时，应先将冷却系用净水冲洗干净，然后再加入新的防冻液和水；用剩的防冻液应在容器上注明名称以免混淆。
   各类防冻液由于配制时成分和比例不同，其凝点也不相同，这时应根据当地的气温条件来选用。一般选用防冻液的冰点应低于当地最低气温10℃～15℃，以免防冻液失效。 使用中，若因冷却系渗漏而使液面降低时，应补充同类型的防冻液；若因蒸发引起液面降低时，则应向冷却系添加蒸馏水或软水；当发现冷却液中有悬浮物、沉淀物或变质有异味时，应全部更换，并清洗冷却系。
   乙醇防冻液容易挥发，使用中应注意防火，在发动机温度过高时，不要打开水箱盖，也不要让发动机立即熄火，以免因防冻液急剧升温而突然喷出，造成人员损伤或失火；因乙醇挥发液面降低时，可用80％的乙醇加注补充。
   乙二醇是有机溶剂，使用中要注意不得将其洒溅到橡胶制品或油漆表面，更应注意不要接触皮肤，若不慎洒溅上，应立即用清水冲洗以免造成机件腐蚀或皮肤损伤。 在储存乙二醇防冻液时，要保持干燥，以防潮湿。
  应注意严防被石油产品污染，否则将在发动机工作中产生大量泡沫。在配制时，应使用蒸馏水，切勿使用硬水配制，以免产生沉淀。应保持常年使用防冻液，否则容易造成发动机冷却系机件损坏，金属部件产生氧化腐蚀。
  严重时会使发动机因过热而产生“开锅”现象，甚至有的使气缸盖产生裂纹，从而使汽车的寿命明显下降。一般优质的防冻液每年更换一次，特别是对那些长时间运行的车辆，比如出租车等。而那些运行时间短的车辆可两年更换一次。
   汽车防冻液 汽车防冻液是汽车发动机冷却系统用的循环介质，最常用的是水。水有许多优点、如：来源广、无毒、价廉、有良好的导热性能等。长期以来，水一直作为汽车发动机的冷却液使用。但水有许多缺点，如冰点高，当气温低于o℃时，水结冰使体积增加．容易造成水箱或冷却系统管道胀裂；水的沸点低，夏季高温时，当发动机处于苛刻条件下行驶时，会造成水温升高，甚至沸腾，影响汽车正常行驶；溶在水中的金属盐类受热后形成水垢，降低传热效率；水还会使金属生锈。
  因此，人们一直在寻找一种新型的冷却剂来代替水。首先采用盐的水溶液(如氯化钙、氯化镁、硝酸钠、亚硝酸钠)可降低冰点到一30℃以下，但不能解决锈蚀问题。用糖和蜂蜜也可降低冰点，且不腐蚀金属，但价格昂贵、热稳定性差。
  用煤油和柴油作冷却剂凝点虽低，但传热差、容易燃烧、对橡胶有溶胀作用，亦不采用。二次世界大战前后，曾用甲醇、乙醇作为冷却剂，它虽然价廉、冰点低，但沸点低、易挥发、易燃烧也不能成为理想的冷却剂。后来，人们发现乙二醇水溶液的性能好，在一定的比例时冰点可达-60℃以下，而沸点在110℃以上，它不会损害橡胶软管，加入防锈剂后不腐蚀金属，价格相对便宜，无不愉快的气味。
  因此这种液体目前广泛采用作为汽车冷却系统的循环介质，称为汽车防冻液。 1 汽车防冻液的性能要求 一种性能优良的防冻液应具备下列性能： ①冰点或凝点低 汽车在严寒地区冬季野外停放时，夜间地面气温有时会降到-40”C以下。
  要保证水箱及冷却系统管路不被冻裂，防冻液应在此温度下不结冰或凝固，以免发生体积膨胀，同时亦保证随时可以启动汽车，投入使用。 ②比热要高、热传导性好 防冻液主要用来冷却发动机部件，以免发生过热，因此它的比热要高。
  水的比热是4。18kj/kg·C，而乙二醇的比热是2。72J／kg·℃。在同样循环量下，水从发动机中带走的热量要比乙二醇带走的多，因此水是比较理想的冷却剂。 ②对金属不产生腐蚀和锈蚀 发动机冷却水系统有铸铁、铸铝、紫铜、黄铜、钢和焊锡等。
  防冻液应对这些金属不产生腐蚀和锈蚀。 ①在使用中要保持一定的PH值 pH值不但能保证防冻液对金属的腐蚀程度减到最小，而且能防止防冻液腐败变质。 此外，防冻液应具有优良的消泡性能、空气释放性能、对循环铝泵不发生气蚀，以及价廉、无特殊气味等。
   2 防冻液的组成 防冻液一般由基础液和添加剂组成，基础液由水和乙二醇或二甘醇组成。添加剂包括防锈剂、防霉剂、pH调节剂(缓冲剂)、抗泡剂及着色剂等。 ①基础液 防冻液的基础液由水和醇组成。
  选择醇的原则是要求来源广、价格低、比热和导热性能要尽可能接近水。目前最常用的是乙二醇和二甘醇。表1是乙二醇和水不同比例混合后的冰点，表2是二甘醇与水不同比例混合后的凝点。根据使用地区的不同，防冻液中的醇含量一般由40％到60％。
   表1 乙二醇（体积分数），% 冰点，°C 乙二醇（体积分数），% 冰点，°C 10 -4。1 40 -22。9 20 -7。5 50 -33。0 30 -14。1 60 -50。
  0 表2 二甘醇，% 凝点 二甘醇，% 凝点 10 -5。0 40 -20。0 20 -7。2 50 -36。0 30 -13。0 60 -60。0 ⑧添加剂 防锈剂 能有效地阻止乙二醇一水混合防冻液对发动机冷却系统产生锈蚀。
  常用的防锈剂一般都是水溶性的，例如：硼酸盐、铝酸盐、铬酸盐、亚硝酸盐、苯甲酸盐和苯骈三氮唑等。 缓冲剂(9H调节剂) 在使用过程中，防冻液的pH值应尽可能保持在7—11范围内，这样才能保证醇氧化产生的酸及燃料油渗透过来形成的酸对金属不腐蚀，而且保证防冻液不会受到霉菌的侵入而腐败变质。
  最常用的PH调节剂是有机胺类。 消泡剂 由废气和混入的空气形成的泡沫不利于热传递，因此防冻液在使用中不希望有泡沫产生。常用的消泡剂有高级醇、有机硅聚合物和某些表面活性剂。 此外，防冻液中常加有杀菌剂、染料，有时还加入补漏剂等。
   防冻液的规格标准 国外防冻液的标准有ASTM D3306、SAE J1304、MIl-A-46153B和JIS K2234，中国于1992年发布了SH 0521乙二醇型发动机冷却液及其浓缩液的标准。
  ASTM D3306制订于1974年，至1994年经过6次修订，发表了ASTM D3306—94。修订的原因是使指标更科学、更实用。主要内容是取消了无意义的浓缩液的PH 指标；提高了浓缩液的沸点要求，由148：9℃提高到163℃，这对浓缩液的总含水量及组成提出了更高的要求；增加了铸铝合金表面传热腐蚀和铝泵气蚀腐蚀特性评定等要求。
  日本防冻液标准自1965年以来经过3次修订，于1987年提出了JIS K2234—87，修改的主要内容是试验方法改进，具体指标只有将储备碱度从原来的10．0以上改为报告。这是因为储备碱度只作为防冻液中防腐添加剂碱性物质用量的指标，并不能表示腐蚀抑制能力的标准。
  中国参照ASTM D3306标准制订了防冻液的国家标准GB 0521—92。该标准所属产品分为浓缩液和冷却液两类，按质量分为一级品和合格品两个等级，冷却液按冰点分为-25号、-30号、-35号、-40号、-45号和-50号六个牌号。
   汽车防冻液的试验方法和使用 汽车防冻液的主要试验方法 ①比重(ASTM D1122，SH／T 0068)主要用来估算防冻液中乙二醇和各种盐的含量。比重又与热传递有关。将比重与折光率结合可以测定防冻液的防冻能力。
   ②冰点(ASTM D1177、SH／T 0090)用来评价防冻液的最低使用温度，也可估算其中乙二醇的含量。将75—100mL样品置于试管中，以一定速度冷却，测定防冻液的温度，绘出时间一温度曲线，曲线达到水平时的拐点即为冰点。
   ②沸点(ASTM D1120，SH／T 0089)用来评价防冻液的高温“使用极限。将602nL样品置于带回流冷凝器的100mL短颈烧瓶中，加热使其回流，两分钟后测定液相温度即为沸点。 ④pH值(ASTM D1287，SH／T 0069)目前仅测定稀释液的pH值。
  将pH计与玻璃一甘汞电极联接进行测定。 ⑥储备碱度(ASTM D1211，SH／T o091)用于测定防冻液在使用中PH值的变化程度，或测定防冻液缓冲能力的大小。取10mL样品，用蒸馏水稀释到100mL，用0．1N盐酸电位滴定到pH＝5．5时所需的毫升数、以毫克当量／100mL表示。
   ⑧泡沫倾向(ASTM D1881，SH／T0066)泡沫会影响热传递，因此优良的防冻液不应产生许多泡沫。将一定速率的空气通入防冻液内、记录产生泡沫的体积和停止吹气后的消泡时间。日本JIS 标准是采用激烈振动100次后测量产生泡沫体积，该方法比较粗略，但简便易行。
  ASTM标准用扩散头分散的方法不但材质难找，而且不易重复。 ⑦玻璃容器中的腐蚀试验(ASTM D1384，SH／T O085)是最初级的发动机冷却液腐蚀试验方法。将六种冷却系统中常用的金属片(25cm×5cm)，铸铁、铸铝、紫铜、黄铜、焊锡和钢片浸泡在防冻液中，在88℃下不断通空气336h，试验结束后，测定试片的重量变化，观察试片及防冻液的外观变化。
  日本JIS标准增加了测定试验后溶液的性质及各部件的状态，在指标上亦比ASTM D3306苛刻。 ⑧发动机冷却剂模拟行车腐蚀试验标准方法(ASTM D2570，SH／T 0088)试验仪器由汽车散热器、冷却剂泵、试验容器、流量计、马达和压力表组成。
  将上述六种金属片放在试验容器内，用防冻液在88℃下循环1064h，流量为78—961/mirll试验后，测定试片重量变化和检查部件内部和橡胶软管变化情况。同样、日本JIS规格亦要测定试验后溶液的性质及试验各部件和状态，在指标上也比ASTM D3306苛刻。
   ⑨实际使用试验将试片安放在汽车冷却系统防冻液流动的地方，当发动机运转1000h或40000km后结束试验，称量试片失重，并观察冷却系统各部件及试液理化性能的变化。实际使用试验是防冻液质量评定的最后手段，是决定配方可否使用的最终依据。
   汽车防冻液的使用 根据车辆使用时的最低温度，选择不同冰点的防冻液。 防冻液仅仅用来“防冻”吗？ 　　防冻液的全称应该叫防冻冷却液，意为有防冻功能的冷却液。因此我们要纠正一个误解，防冻液不仅仅是冬天用的，它应该全年使用。
   　　 　　除防冻外，防冻液还具有以下几种优点： 　　第一个是防腐蚀功能。发动机及其冷却系统是金属制造的，有铜、有铁、有铝、有钢还有焊锡。这些金属在高温下与冷却水接触，时间长了都会遭到腐蚀，会生锈。
  而防冻液不仅不能对发动机冷却系统造成腐蚀，还具有防腐和除锈功能。 　　第二是防冻液的沸点高。水的沸点是100摄氏度，优质防冻冷却液的沸点通常在零上110摄氏度，这样在夏季使用，防冻冷却液比水更难于开锅。
   　　第三是防冻液可以防垢，也就是防水碱。用水作冷却液最让司机头疼的就是水垢问题。水垢附着在水箱、水套的金属表面，使散热效果越来越差，而且清除起来也很困难。优质的防冻液采用蒸馏水制造，并加有防垢添加剂，不但不生水垢还具有除垢功能。
  当然，如果你的水箱水垢很厚，最好还是先用水箱清洗剂彻底清洗后再添加防冻液。 　　防冻液的防冻功能主要表现在它的冰点上。水的冰点是零度，而防冻冷却液的冰点是可以调整的，一般在75摄氏度至零下70摄氏度之间。
   　　防冻液应该是两年换一次，但如果你开的是出租车，那得换得勤点，比如一年或三万公里换一次。防冻液的颜色是人为添加的，不能作为评价其优劣的标准。选择防冻液要根据本地区的气温选择。一般低于本地区最低气温10摄氏度即可。
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