ضد یخ 

ضد یخ ها موادی هستند که در سیستم های خنک کننده و در رادیاتورهای موتورهای احتراق داخلی جهت حصول اطمینان از جریان داشتن مایع در درجات کم حرارتی به منظور جلوگیری از خسارت ناشی از تشکیل یخ به کار برده می شود .

شرایط لازم عبارت از این هستند که ماده مرکبه باید نقطه انجمادی کمتر از نقطه انجماد مورد وقوع احتمالی باشد بدون اینکه نقطه جوش را از نقطه جوش آب زیاد پایین بیاورد نباید فلزات را بخورد یا اینکه اتصالات لاستیکی را ضایع کند باید تا نقطه جوش مربوطه پایدار بوده و از لحاظ تجاری در دسترس باشد.

قبلا کلرو کلسیم برای رادیاتور اتومبیل ها به کاربرده می شد که خوردگی ایجاد می کرد این جسم هنوز در مخازن آتش نشانی به کار برده می شود . ولی نقطه جوش زیاد آن امکان گرم شدن بیش از حد موتور را به وجود می آورد به علاوه روغن های لاستیک را نرم می کند. الکل اتیلیک

( اتانول –  الکل تقلبی ) نیز ممکن است به کار برده شود ولی متانول کمتر خورنده بوده و ارزانتر است. یک محلول 30 درصد الکل اتیلیک در آب دارای نقطه انجمادی حدود 15- درجه سانتیگراد و محلول 50 درصد آن حدود 32- درجه سانتیگراد است به هر صورت الکل باید به علت اتلاف آن بر اثر تبخیر مکرر تجدید شود.

گلیسیرول ( گلیسرین ) نیز به عنوان ماده ضد یخ به کار برده می شود محلول 40 درصد آن در آب نقطه انجماد را تا 5/17- درجه سانتیگراد و محلول 50 درصد آن تا 26- درجه سانتیگراد پایین می آورد از معایب آن لزج بودن را میتوان نام برد ولی به آسانی تبخیر نمی شود.

اتیلن گلیکول نقطه انجماد را به میزان بیشتری از الکل پایین می آورد و دارای نقطه جوش زیادی است . به طوری که بر اثر تبخیر از بین نمی رودو اتصالات لاستیکی را نیز نرم نمی کند ولی قیمت مواد اولیه آن بیشتر است .

مواد ضد یخ با اسامی تجاری مختلفی وجود دارند که عموما بر مبنای اتیلن گلیکول و گاه بر مبنای متانول ساخته شده اند. مواد دیگری نظیر گلیسرین یا پروپانول نیز به آنها برای جلوگیری از کف کردن و تشکیل خلط افزوده می شود. صرف نظر از رادیاتورهای موتورهای احتراقی مخلوطی از مواد مختلف با آب در نسبت های معین درجه انجماد محلول را تا حد زیادی پایین می آورد که از این مخلوط ها برای مقاصد مختلف استفاده می شود.

ضد یخ سیالی است که از ترکیب یک سیال پایه با نام مونو اتیلن گلایکول و مواد افزودنی برای جلوگیری از خوردگی و زنگ زدگی و بهبود کیفیت ضدیخ تشکیل شده. در واقع وظیفه اصلی ضدیخ در موتور جلوگیری از خوردگی در موتور است و اولویت بعدی جلوگیری از یخ زدگی یا جوش آوردن موتور در فصول سرد و گرم سال است.

ضدیخ ها از نظر کیفی به دو دسته اصلی تقسیم می شوند:

1. ضدیخ های با پایه معدنی :

که عمده ترین نوع ضدیخ موجود در بازار و پر مصرف ترین آن است و زمان کارکردشان در موتور یک سال است.

2. ضدیخ های پایه آلی:

که به واسطه نوع مواد افزودنی مورد استفاده در آنها دارای طول عمر  طولانی تری نسبت به ضدیخ های معدنی هستند . این ضدیخ ها زمان کارکردشان در موتور سه سال است.

یکی دیگر از مسایلی که مصرف کننده از آن آگاهی کافی ندارد ، چگونگی مصرف ضدیخ است. بهترین روش مصرف ضدیخ در موتور استفاده از مخلوط ضدیخ و آب با نسبت ۵۰٪ است. برای مثال در خودرو پژو ۲۰۶ که حجم سیستم خنک کننده آن ۷ لیتر است ، باید ۵/۳ لیتر آب را با ۵/۳ لیتر ضدیخ مخلوط کرده و در خورو استفاده نمود.

نکته بسیار مهم این است که ضدیخ را نباید فقط در فصل سرد سال استفاده کرد، بلکه باید در تمام طول سال و آن هم به دلیل اهمیت حفظ موتور از خوردگی مورد استفاده قرار گیرد.
نتیجه اینکه مهم ترین وظیفه ضدیخ ، محافظت از خوردگی در موتور ، بخصوص در فصل های گرم سال است. پس باید به خاطر داشته باشیم که وجود ضدیخ در موتور در تمام طول سال اهمیت بسیار زیادی برای حفظ دوام موتور دارد.

برای جلوگیری از یخ زدن آب در رادیاتور ماشین ها در زمستان ، نوعی ماده شبیه به الکل را با آن مخلوط می کنند که به این ماده ضد یخ می گویند.

ضد یخ علاوه بر خاصیت فوق خواص دیگری مانند سرعت تبخیر کم ، جلوگیری از خوردگی قطعات فلزی و رسوب نکردن را دارد.البته نمک هم نقطه انجماد را کاهش می دهد ولی به علت رسوب کردن و خاصیت خورندگی که بر روی قطعات فلزی ماشین دارد قابل استفاده نمی باشد. اما در شبهای سرد برفی در خیابان ها نمک می پاشند. زیرا نمک سبب پایین آمدن نقطه انجماد شده و آب در دمای کمتری یخ می زند و برف ها نیز ذوب می شوند.

فرمول استفاده از « ضد یخ » در شب‌های سرد زمستان

در موتورهای احتراق داخلی، بخشی از انرژی تولید شده به حرارت و گرما تبدیل می‌شود. لذا استفاده از یک سیستم خنک‌کننده به منظور خارج ساختن این حرارت به خارج از موتور ضروری خواهد بود.

اکثریت سیستم‌های خنک‌کننده خودروهای سواری و سنگین دارای یک سیال هستند که با گردش در اطراف موتور، بخش اعظم گرمای ایجاد شده را جذب و به بیرون منتقل می‌سازند. ساده‌ترین، ارزان‌ترین و در دسترس‌ترین سیال شناخته شده، آب است.

اما به دلایلی چند از جمله محدودیت استفاده در دماهای خاص (عموما بین 5 تا 60درجه سانتی‌گراد) و ایجاد زنگ‌زدگی در قطعات فلزی این سیال به تنهایی پاسخگوی نیاز سیستم نبوده و نقاط ضعف آن به طریقی جبران می‌شود.

در سیستم‌های خنک‌کننده، مخلوطی یکسان از آب و ماده ضدیخ با فرمولاسیون شیمیایی خاص استفاده می‌شود که علاوه بر پایین آوردن دمای انجماد سیال تا کمتر از 35- درجه سانتیگراد، موجب افزایش نقطه‌جوش تا بیش از 112درجه سانتیگرادو نیز جلوگیری از خوردگی و زنگ‌زدگی می‌شود. لذا برخی از تولیدکنندگان این ترکیب شیمیایی نام «ضدیخ- ضدجوش- ضدزنگ» را برای محصول خود انتخاب می‌نمایند.

مشابه هر ترکیب شیمیایی دیگر، ضدیخ از عناصر و مواد گوناگونی تشکیل یافته است که با گذشت زمان و محدودیت‌های زیست‌محیطی و قوانین وضع شده در این زمینه، روز به روز شرایط سخت‌تری برای تولیدکنندگان این ترکیب به وجود می‌آید. امروزه فرآورده «ضد یخ- ضد جوش» تولیدکنندگان معتبر، عاری از فلزات سنگینی همچون باریم و ترکیبات مضری از قبیل بوراکس می‌باشد که مصرف‌کننده در هنگام خرید بایستی به این نکته دقت نماید.

نکاتی که در هنگام استفاده از ضد یخ باید به آن توجه داشت:

*عمر مفید ضدیخ برحسب زمان و شرایط کاری متغیر می‌باشد. زمان مناسب تعویض ضدیخ دو سال، توصیه می‌شود.

*رنگ ضدیخ ربطی به کیفیت آن نداشته و سازندگان برای مشخص کردن محصولات خود از رنگ‌های گوناگونی استفاده می‌نمایند.

*همرنگ بودن ضدیخ‌ها دلیلی بر کیفیت یکسان آنها نیست بنابراین از مخلوط کردن آنها باید جداً اجتناب کرد.

*در مورد نسبت صحیح رقیق‌سازی نیز باید به دستورالعمل سازندگان توجه نمود. بهترین کارایی ضدیخ- ضدجوش اسپیدی ترکیب آن به نسبت یک به یک با آب است.

*اگر عمل مخلوط سازی به نسبت یک به یک با آب صورت گیرد، ضد یخ- ضد جوش اسپیدی تا دمای 38- درجه سانتیگراد نقطه انجماد مخلوط را پایین خواهد آورد.

*در مورد رقیق‌سازی نیز باید به دستور‌العمل سازندگان توجه کرد. اگر غلظت ضدیخ بیشتر از مقدار توصیه شده باشد، امکان خرابی واترپمپ و افزایش خوردگی وجود دارد. همچنین اگر غلظت ضدیخ کمتر از حد توصیه شده باشد، موجب افزایش نقطه انجماد و یخ زدن آن در مجاری سیستم رادیاتور می‌شود.

*توجه کنید که کیفیت آب استفاده شده در رقیق‌سازی ضد یخ، مهم است. حتی‌المقدور باید از آب با املاح کم استفاده کرد.

*سطح سیال باید دائما کنترل شود تا از میزان مشخص شده کمتر نباشد.

*ضد یخ‌ها معمولا کف تولید نمی‌کنند. مشاهده کف می‌تواند به علت وارد شدن هوا به سیستم و سوراخ شدن بخش مکش واترپمپ باشد. در این صورت باید رادیاتور را کاملا تخلیه کرده و تمامی لوله‌های رابط، واشرها، بست‌ها و ترموستات را بررسی و نسبت به تعمیر قطعات معیوب اقدام کرد.

همه ساله با نزدیک شدن فصل سرما موجی از مصرف ضدیخ در دارندگان خودرو شروع می شود متاسفانه به دلیل نبود آگاهی های کافی در این زمینه برای مصرف کننده ، گاهی وقتها مشکلاتی برای مصرف کننده پیش می آید .

اهمیت کاربرد ضد یخ ها و انواع آن

تجربه نشان داده است استفاده از خنک کننده ها یا ضدیخها نه تنها به حفاظت از موتور خودرو 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 کنند.

در موتورهای دیزلی سنگین تنها یک سوم از کل انرژی تولید شده توسط موتور، برای به حرکت در آوردن خودرو به کار گرفته می شوند و یک سوم دیگر آن به وسیله اگزوز خارج شده و باقیمانده انرژی توسط سیال خنک کننده دفع می شود. این دفع حرارت منجر به بالا رفتن دما    می شود و ایجاد حرارت زیاد باعث تسریع خرابی روغن و در پی آن خرابی موتور می شود.
آب بهترین سیال در دفع حرارت است ولی بنا به دلایل متفاوتی برای کاهش نقطه انجماد سیال خنک کننده از ماده شیمیایی گلیکول به عنوان سیال پایه استفاده می شود که معمولاً در تولید این خنک کننده ها از مخلوط50/50 از اتیلن گلیکول و آب استفاده می کنند. در این ترکیب میزان مشخصی از عوامل بازدارنده نظیر ضد کف، ضد خوردگی، رنگ و … نیز بکار گرفته می شود و با وجود درصد بسیار کم این ترکیبات افزودنی، نقش آنها در محصول نهایی حائز اهمیت بالایی است و موجب متفاوت شدن انواع خنک کننده ها می شود.

با پیشرفت علم، برای حفاظت از موتور تکنولوژیهای متفاوتی در ساخت خنک کننده ها در برابر خوردگی ارایه شده است. در اروپا وجود مشکلاتی مانند سختی بالای آب، تولیدکنندگان را ملزم به تولید خنک کننده هایی 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 و این امر باعث اتلاف حرارت و یا ایجاد خوردگی می شود.

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 (کربوکسیلات ها).

در آسیا مشکل سازگاری با واشر پمپ آب 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 خنک کننده ها 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.

خنک کننده های بر 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 خنک کننده ها در شرایط خنثی یا دامنه PH و قلیایی (حدود7 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 خنک کننده دارای مزایای قابل توجهی است که عبارتند از:

- حفاظت بهتر از آلومینیوم 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 خنک کننده استفاده شده و تخلیه شده از موتور می توانست آزمایش های طراحی شده برای خنک کننده کار نکرده را با موفقیت پشت سر بگذارد.

در بازار، خنک کننده های زیادی با رنگها و کیفیت های متفاوت، موجود است. یک برنامه نگهداری و تعمیرات مناسب می تواند کیفیت این محصول را در موتور به طور دقیق بررسی کند. 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 ضد یخ در برابر   یخ زدگی و غلظت بازدارنده خوردگی در محلول را تخمین زد.

کنترل حجم سیال خنک کننده در سیستم بسیار مهم است چرا که اگر سیال با سطح در تماس نباشد نمی تواند عملکرد مناسبی در خنک کردن موتور از خود نشان دهد.

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

به طور کلی تجزیه خنک کننده ها زمانی 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 کننده زیاد است، بسیار سریعتر اتفاق می افتد. با آزمایش PH می توان PH سیال 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 عدد6/5 باشد نیز قابل قبول است.

محصولات حاصل از تجزیه گلیکول به صورت اسیدی هستند و باعث افت PH می شوند که پدیده خورندگی را با خود به همراه دارد. سرعت تجزیه خنک کننده ها 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. نیتریتهای آزاد شده بر اثر پدیده کاویتاسیون، با برداشت لایه های سلیندر باعث خوردگی آن می شود. در عوض بازدارنده های از نوع کربوکسیلاتها به دلیل سرعت واکنش کندتر، خاصیت حفاظتی را در مدت طولانی تری عهده دار می شوند.

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

در موتورهای دیزلی سنگین، برخی سازندگان استفاده از خنک کننده های سیلیکاتی را توصیه   می کنند و در برخی دیگر خنک کننده های غیرسیلیکاتی را مناسب می دانند.

به طور خلاصه می توان گفت که نوع خنک کننده قابل استفاده براساس نوع نیازمندی سازندگان تجهیزات اصلی OEMs تعیین می شود. نقش خنک کننده ها 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 موتور در بخش موتورهای دیزلی مربوط به خنک کننده های نامناسب است. بنابراین استفاده از خنک کننده های با کیفیت مطلوب از تولیدکنندگان معتبر، شرایط مناسبی را در خصوص کارکرد موتور ایجاد کرده و مشکلات خوردگی را مرتفع می سازد.

ضدیخ برای تمام فصول

چرا با افزودن ضدیخ در ابتدای فصل سرد سیستم خنک کننده خودرو دچار نشتی می شود؟
همانطور که شرح داده شده، وظیفه اصلی ضدیخ جلوگیری از خوردگی و زنگ زدگی سیستم است و پیشگیری از یخ زدگی و جوش آوردن در درجه دوم اهمیت قرار دارد.

از آنجایی که عموم مردم آگاهی کافی نسبت به مطلب بالا را ندارند ، همانند گذشته های دور ، ضدیخ را فقط در فصل سرد سال مورد استفاده قرار می دهند و پس از پایان این فصل اقدام به جایگزینی آن با آب خالص می کنند. این امر باعث می شود ، آب بدون مواد بازدارنده از خوردگی و زنگ زدگی موجود در ضدیخ، در خودرو به گردش درآید و باعث خوردگی سیستم شود.

از طرفی در ضدیخ ترکیباتی وجود دارد که از تشکیل رسوبات ناشی از املاح موجود در آب در داخل موتور و رادیاتور جلوگیری می کنند. استفاده از آب خالص باعث رسوب این مواد برروی محل های خورده شده در رادیاتور می شود و از نمایان شدن این نقاط جلوگیری می کند. پس از گذشت فصل گرم و ورود مجدد به فصل سرد ، مصرف کننده با تصور محافظت از خودرو و افزایش عمر آن اقدام به استفاده از ضدیخ می نماید.

با استفاده از محلول مناسب ضدیخ و آب ، ضدیخ شروع به انجام وظیفه اولیه خود ، یعنی از بین بردن رسوبات از روی سطوح داخلی موتور و رادیاتور می نماید، در اثر این اتفاق محل های خودرده شده که توسط رسوبات پوشیده شده بود بدون پوشش گردیده و دچار نشتی می شوند.
این پدیده باعث بروز دردسرهای گوناگونی برای تعمیر و رفع مشکل در خودرو می شود، که اگر به موقع تشخیص داده نشود به علت کمبود آب، موتور جوش آورده و آسیب جدی می بیند، در حالی که تمام این اتفاق ها می توانست با استفاده مداوم از ضدیخ در سیستم خنک کننده خودرو رخ ندهد.

درنتیجه ضد یخ را باید در تمام طول سال در خودرو استفاده کرد.

هدف استفاده از سیستم خنک کننده در خودروها، خارج ساختن حرارت اضافی ایجاد شده در اثر فعالیت موتور است تا دمای بدنه فلزی موتور در محدوده مطلوبی، کنترل شود . مایعی که عموماً در این سیستم استفاده می شود، آب است . اما برخی محدودیت ها موجب می شود که آب، به تنهایی قادر به ایفای کامل وظایف یک سیال خنک کننده نباشد . به طور مثال وجود آلیاژهای آلومینیومی در مناطقی نظیر سرسیلندر و بدنه موتور که حرارت زیادی ایجاد می کنند، باعث خوردگی حرارتی می شود . بنابراین وجود مواد شیمیایی بازدارنده خوردگی در سیال خنک کننده الزامی است .

از طرف دیگر تغییرات دمایی در فصول مختلف سال، سبب می شود آب در دماهای پایین تر از 5 درجه سانتی گراد و بالای 80 درجه سانتی گراد کاربرد نداشته باشد . به همین علت لزوم افزودن یک ماده کمکی به سیال خنک کننده احساس می شود . شرکت نفت پارس تولید کننده ضدجوش نیز می باشد که این محصول تحت عنوان «پارس سهند»، به بازار عرضه می شود . «پارس سهند» با کاهش نقطه انجماد آب در فصل زمستان و افزایش نقطه جوش آن در فصل تابستان به عنوان ضد یخ ضد جوش در سیستم خنک کننده موتور به کار گرفته می شود . از خواص بارز این محصول مقاومت در برابر خوردگی، زنگ زدگی و سازگاری با تمامی قطعات پلاستیکی موجود در مسیر سیال خنک کننده است .

مهم ترین مشخصه مایع ضد یخ- ضد جوش، کاهش نقطه انجماد و افزایش نقطه جوش آب است، ولی در عین حال خواص زیر را نیز دارا می باشد :

- محافظت قطعات در برابر خوردگی و زنگ زدگی

- ظرفیت بالای انتقال حرارت

- محلول در آب و غیر قابل اشتعال

- خاصیت ضد کف به میزان بسیار زیاد

پس از انتخاب سیال خنک کننده مناسب، دقت در رعایت نکات ذیل، موجب افزایش کارآیی سیستم خنک کننده خودرو می شود .

سیال ضد یخ ضد جوش، طبق جدول توصیه شده از سوی سازنده خودرو معمولاً با نسبت یک، یک یا 50 درصد با آب مخلوط می شود . ثابت شده است که این نسبت، بهترین بازده و کارآیی را دارا می باشد . زمان تعویض سیال خنک کننده، حداکثر پس از2 سال کارکرد تعیین شده است.