Температура начала кристаллизации (ТНК) антифриза

Замерзает ли антифриз, и при какой температуре?

Охлаждающая жидкость (ОЖ) – жидкость, играющая роль теплоносителя в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Самая распространенная охлаждающая жидкость – обычная вода (особенно дистиллированная или деминерализованная вода, т. к. они не образуют накипи, затрудняющей теплоотвод).

Однако вода обладает коррозионной активностью по отношению ко многим материалам, из которых изготовлены детали системы охлаждения, а также имеет свойство замерзать при отрицательной температуре с образованием сплошного ледяного монолита, который увеличивается в объеме и может серьезно повредить рубашку водяного охлаждения двигателя и радиаторы. Поэтому в настоящее время для охлаждения двигателя используются автомобильные антифризы, безопасные для контура системы охлаждения.

Как следует из названия, антифриз (от английского freeze – замерзать) – это жидкость, не замерзающая при температуре значительно ниже нуля. Означает ли это, что антифризы вообще не замерзают? – Нет.

Антифриз тоже может замерзнуть, однако, в отличие от воды, не разрушает систему охлаждения, потому что после замерзания похож на снежную кашу и монолитного куска льда не образует. Как же определяется температура, при которой можно считать, что антифриз уже замерз?

Достоверный способ определения температуры начала кристаллизации (ТНК) антифриза

Поскольку процесс замерзания антифриза происходит в достаточно большом интервале температур, измеряют температуру начала кристаллизации (ТНК), то есть момент, когда в образце жидкости появляются первые кристаллы в виде помутнения или «облачка». Этот показатель можно измерить достаточно точно.

Для измерения температуры начала кристаллизации существует общепринятая лабораторная методика, в России это ГОСТ 28084-89 (п. 4.3.3), за рубежом – ASTM D1177.

Обе методики предполагают постепенное охлаждение образца жидким азотом до начала кристаллизации или, проще говоря, до «заморозки» с использованием прибора Баумана-Фрома (рис. 1).

В протоколы испытаний охлаждающих жидкостей вносятся показатели, полученные именно этим способом. Только он может гарантировать точный результат и считаться достоверным.

Другие способы определения ТНК по косвенным признакам

Конечно, существуют и бытовые приборы для быстрого определения температуры начала кристаллизации. При использовании таких приборов антифриз не замораживается, измеряются такие характеристики, как плотность или показатель преломления. Оба эти параметра связаны в том числе и с концентрацией этиленгликоля в растворе и могут коррелировать с температурой замерзания.

Первый из таких приборов – это погружной ареометр. Он опускается в жидкость, и по глубине его погружения можно судить о плотности, а следовательно, и о температуре замерзания данной жидкости. У некоторых таких ареометров измерительная шкала градуирована сразу в градусах Цельсия или в процентах содержания этиленгликоля в растворе, а не как обычно – в граммах на кубический сантиметр.

Аэрометр универсальный

Важно понимать, что каждый экземпляр такого ареометра-гидрометра настроен на строго определенную жидкость, как правило, на водно-этиленгликолевый раствор, и при измерении другого антифриза он будет давать существенную ошибку. При использовании ареометра-гидрометра следует учитывать следующие обстоятельства:

• Этот прибор измеряет плотность жидкости, а не другие ее характеристики. Замеры, сделанные ареометром, не могут служить квалификационным тестом. Например, если насыпать в антифриз соль, его плотность увеличится, и ареометр-гидрометр покажет более низкую температуру замерзания, которая не будет совпадать с реальной температурой замерзания.
• Антифризы, кроме воды и этиленгликоля, содержат в составе разное количество присадок, отличающихся в том числе и по плотности. Поэтому разные антифризы имеют разные зависимости плотности от температуры замерзания.
• Плотность зависит от температуры. Поэтому один и тот же антифриз будет иметь разную плотность на улице и в теплом помещении. Большинство ареометров настроены на измерение при температуре жидкости +20 °С.
• Ареометр-гидрометр не подходит для определения температуры кристаллизации концентратов антифризов.

Второй тип лабораторно-бытовых приборов, используемый для быстрого определения температуры замерзания, – это рефрактометр. Принцип действия рефрактометра, так же, как и у ареометра, основан на косвенном способе – зависимости угла преломления светового потока от соотношения воды и этиленгликоля в их смеси.

Лабораторный и ручной рефрактометры

Однако во всех автомобильных антифризах используются присадки и красители, которые влияют на коэффициент преломления.

Если у карманного рефрактометра измерительная шкала уже задана в градусах Цельсия, нужно иметь в виду, что этот прибор откалиброван либо по какому-то конкретному антифризу, либо, что вероятнее всего, по смеси этиленгликоля и воды (без присадок и красителя).

Также такой прибор не способен измерять концентрированные теплоносители-антифризы. Перед измерением их надо развести водой, как описано в инструкции.

По вышеперечисленным обстоятельствам в большинстве случаев использование рефрактометра приводит к неверному результату. Например, вместо реальной ТНК «–40» он может показывать «–30».