ضد یخ و کولانت

ضد یخ چیست؟ کولانت چیست؟ آیا کولانت و ضدیخ با هم متفاوت است؟ وظیفه ضدیخ چیست؟ انواع ضدیخ کدام‌اند؟ اهمیت استفاده از ضدیخ چیست؟ سطح این مقاله مقدماتی است و بررسی آن نیاز به دانش خاصی ندارد. تمامی علاقه‌مندان به خودرو می‌توانند از آن استفاده کنند. پیشنهاد می‌شود هنرجویان، دانشجویان؛ تعمیرکاران و حتی مالکان خودرو این مقاله را مطالعه کنند.

سیال در سیستم خنک‌کننده موتور

در مقاله سیستم خنک‌کننده موتور اجزا اصلی و وظیفه این سیستم معرفی شد. یکی از اجزا اصلی در این سیستم مایع خنک‌کننده موتور است. در واقع سیالی که وظیفه انتقال حرارت در سیستم خنک‌کننده موتور را بر عهده دارد، مایع خنک‌کننده موتور نامیده می‌شود.

دوره آموزش برق خودرو از صفر تا صد در دانشگاه صنعتی شریف

کولانت چیست؟

مایع خنک‌کننده موتور به‌صورت کلی Engine Coolant یا به‌اختصار کولانت یا کولنت (Coolant) یعنی خنک‌کننده نامیده می‌شود؛ بنابراین اصطلاح که از برخی تعمیرکاران یا سرویس‌کاران شنیده می‌شود، در واقع تکنولوژی جدید به شمار نمی‌رود. برای خسته‌کننده نشدن متن، عبارات مایع خنک‌کننده موتور، کولانت، coolant و یا حتی آب رادیاتور با یک معنی در این مقاله استفاده می‌شود.

خواص ضروری برای مایع خنک‌کننده موتور

همانطور که اشاره شد، این سیال عامل انتقال حرارت به خارج از موتور است. فراموش نشود. علاوه بر این که حرارت موتور توسط لوله‌کشی به رادیاتور منتقل می‌شود که وظیفه کاهش دما این سیال را بر عهده دارد متناسب با شرایط به رادیاتور بخاری کابین نیز منتقل می‌شود. در واقع سیستم خنک‌کننده موتور و سیستم گرمایش اتاق هر دو از مایع خنک‌کننده موتور به‌عنوان سیال منتقل‌کننده حرارت استفاده می‌کنند، یکی برای خنک‌کردن موتور و دیگری برای گرم‌کردن اتاق و سیستم گرمایش کابین
با توجه به اهداف و شرایط کارای این سیال، باید خواص را داشته باشد که مهم‌ترین انها در شکل 1 معرفی شده اند.

شکل 1- خواص مهم مایع خنک‌کننده موتور

همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. یکی از خواص مهم برای مایخ خنک‌کننده موتور، قیمت پایین آن است. ار این دیدگاه آب خالص (H2O) ارزان‌ترین و در دسترس ترین سیال برای این کار می‌تواند باشد؛ اما آب در 100 درجه به جوش می‌آید که نسبت به حرارت ایجاد شده در موتور عدد بالایی نیست، علاوه بر آن در صفر درجه سانتی گراد نیز یخ می‌زند در بسیاری از نقاط جهان دمای در روزهایی از سال به زیر صفر نیز می‌رسد که دلیلی بر نا مناسب بودن آب است. در کنار این موارد فلزات در کنار آب دچار خوردگی و زنگ زدگی می‌شوند در نتیجه اثر مخرب بر اجزا فلزی سیستم خنک‌کننده خواهد داشت. علاوه بر آن خاصیت ضد رسوب اب نیز بسیار کم است و املاح و رسوب‌های زیادی را می‌تواند در خود نگه دارد. تمامی موارد ذکر شدن نشان می‌دهد آب حتی آب خالص (H2O) سیال مناسبی برای انتقال حرارت در موتور نیست. به همین دلیل استفاده آب به تنهایی در مدار خنک‌کننده موتور شاید در ظاهر آثار تخریبی خاصی نداشته باشد؛ اما به مرور باعث خوردگی و زنگ زدگی در بخش‌های فلزی مانند بلوکه موتور، سر سیلندر، رادیاتورها و لوله‌های فلزی خواهد شد. بنابراین باید چیزی به آب اضافه شود تا خواص مورد نظر تامین شود. ضدیخ آن افزودنی مناسب است. و همانطور که قبلاً اشاره شد به ترکیب آب خاص و ضد یخ، مایع خنک‌کننده موتور یا همان کولانت (Coolant) می‌گویند.

شکل 2- هشدار از آب شیر یا آب معدنی برای مایع خنک‌کننده موتور استفاده نکنید

ضد یخ – ضد جوش

بر اساس مطالب ذکر شده، افزودنی که خاصیت آب خاص را برای استفاده به‌عنوان مایع خنک‌کننده موتور بهبود می‌بخشد. ضدیخ (Antifreeze) یا ضد یخ – ضد جوش نامیده می‌شود. توجه کنید با اینکه نام ضدیخ – ضد جوش برای آن انتخاب شده است؛ اما خاصیت ضد کف و ضد رسوب گرفتگی و ضدخوردگی را نیز در خود دارد. بعلاوه نقطه‌جوش آب را نیز بالا می‌برد.

انواع ضد یخ

در بازار می‌توان ضدیخ را به‌صورت محلول مجزا خریداری کرد به روش‌های مختلف می‌توان ضدیخ‌ها را دسته‌بندی کرد شکل 3 معروف‌ترین روش دسته بندی را نشان می‌دهد.

A: ضدیخ بر پایه اتیلن گلیکول B: ضدیخ بر پایه پروپیلن گلیکول
شکل 3- دسته بندی ضدیخ از نظر پایه موارد

اتیلن گلیکول ماده‌ای سمی است؛ بنابراین اگر به هر دلیلی توسط انسان‌ها (مخصوصاً کودکان) و حیوانات خورده شود، حالت مسمومیت ایجاد می‌کند.
برخلاف اتیلن گلیکول، ضدیخ‌هایی که بر پایه پروپیلن گلیکول هستند، حالت سمی ندارند به این نوع ضدیخ‌ها Pet Friendly (Pet = حیوان خانگی) نیز می‌گویند.
برخی از کشورها برای حفظ مسائل زیست‌محیطی نوع پروپیلن گلیکول را بیشتر تولید و در اختیار بازار قرار می‌دهند. ضدیخ خالص، عموماً دارای 96% گلیکول (اتیلن یا پروپیلن)، حدود 2% آب و حدود 2% افزودنی‌های ضروری برای ایجاد خاصیت ضدخوردگی و ضد کف است. تفاوت بین شرکت‌های تولید کننده معمولاً در آن 2% اخر است.

درصد اختلاط ضد یخ و آب

معمولاً ضدیخ خالص چه از نوع اتیلن و چه از نوع پروپیلن در دمای 18- درجه سانتیگراد یخ می‌زند. مخلوط شدن ضدیخ با آب سبب تغییر این دما خواهد شد. شکل 4 نمونه منحنی استاندارد درصد اختلاط ضدیخ و آب خالص و تاثیر آن روی نقطه انجماد را نشان می‌دهد.

شکل 4- منحنی تاثیر درصد اختلاط ضدیخ با آب

همانطور که در منحنی قابل‌مشاهده است. با اینکه ضدیخ خالص در دمایی در حدود -18 درجه سانتی گراد یخ می‌زند؛ اما اگر این نسبت تبدیل شود به 70درصد ضد یخ و 30 درصد آب خالص، دمای انجماد مخلوط تا حدود -50 درجه سانتیگراد پایین خواهد آمد. اگرچه می‌توان متناسب با دمای محیط مورد نظر، درصد اختلاط مناسب را حساب کرد؛ اما معمولاً سه نوع درصد اختلاط نسبت به دیگر موارد متداول‌تر است شکل 5 درصد اختلاط متداول ضدیخ و آب را نشان می‌دهد.

شکل 5- درصد اختلاط‌های متداول ضدیخ با آب

50/50: معروف‌ترین درصد اختلاط، 50 درصد ضد یخ و 50 درصد آب است. دمای انجماد در این درصد منفی 40 درجه است. تقریباً این روش اختلاط برای coolant های آماده بسیار متداول است
35/65: پایین‌ترین نقطه انجماد با اختلاط 65 درصد ضد یخ با 35 درصد آب بدست می‌آید. این عدد منفی 52 درجه است.
70/30: برای مناطقی که دمای محیط خیلی پایین نیست. دمای انجماد حدود منفی 18 درجه خواهد بود.

انواع کولانت یا مخلوط آماده

بسیاری از شرکت‌های معتبر خودروساز، مخلوط‌های آماده ضدیخ و آب را توصیه می‌کنند. این کار به دلیل شناخت از جنس موارد مخلوط آماده و نسبت آن با آلیاژهای بکار رفته در مدار خنک‌کننده موتور و سیستم گرمایش خودرو است. شکل 6 انواع این مخلوط را نشان می‌دهد.

شکل 6- مخلوط اماده ضدیخ یا کولانت

IAT (Inorganic Acid Technology)

قدیمی‌ترین نوع ضدیخ‌های آماده نوع IAT است. این ضدیخ‌ها معمولاً به رنگ سبز تولید می‌شوند. برای ایجاد خاصیت ضدخوردگی از فسفات و استفاده می‌شود. طول عمر این نوع ضد مایع خنک‌کننده موتور در حدود 2 سال یا 40 هزار کیلومتر است.

OAT (Organic Acid Technology)

طول عمر این نوع کولانت‌ها بسیار زیاد است. حدود 5 سال یا 240 هزار کیلومتر می‌تواند مورداستفاده قرار گیرد. علاوه بر فسفات و سیلیکات از اسیدهای ارگانیک به‌عنوان افزودنی استفاده شده است. این نوع برای اجزا با آلیاژهای آلومینیومی توصیه می‌شود. این نوع ضدیخ‌ها با رنگ‌های نارنجی، صورتی یا بنفش یا سبز تیره عرضه می‌شود.

HOAT (Hybrid Organic Acid Technology)

ترکیب مایع خنک‌کننده از نوع ارگانیک و غیرارگانیک با نام هیبرید (ترکیبی) شناخته می‌شود. در واقع می‌توان گفت بهترین نوع کولانت ها همین نوع است که خواص اصلی هر دو مدل را دارا است. طول عمر این نوع نیز بسیار بالا و حدود 240 هزار کیلومتر یا 5 سال مانند OAT است. رنگ این نوع مایع‌های خنک‌کننده موتور بنفش‌رنگ است.

PHOAT (Phosphate Hybrid Acid Technology)

جدیدترین نوع کولانت ها نوع فسفاته ترکیبی است. بین انواع ضدیخ‌ها بیشترین طول عمر را دارد. معمولاً طول عمر این نوع حدود 7 سال یا 400 هزار کیلومتر است. خودرو های روز مزدا یا فورد از این مدل استفاده می‌کنند. رنگ این نوع معمولاً تیره‌رنگ (سیاه) است. شکل 7 این انواع را در کنار هم‌ نشان می‌دهد.

شکل 7-نمونه‌های مختلف از کولانت‌ها