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Fast jeder Motorkühlkreislauf und jeder Rückkühler im Freien läuft mit einem Gemisch aus Wasser und Glykol statt mit Wasser allein. Das Glykol schützt den Kreislauf vor dem Einfrieren, erhöht seinen Siedepunkt und trägt - in den Motorkühlmitteln der Motorenhersteller - die Inhibitoren, die die Metalle schützen. Es macht die Flüssigkeit aber auch zu einem schlechteren Kühlmittel: zäher, schwerer und mit geringerer Wärmekapazität je Liter, sodass ein Kühler mit 50 % Glykol größer ist als derselbe Kühler mit Wasser.
Dieser Leitfaden erklärt, was der Anteil bewirkt und wie er gewählt und festgelegt wird.
Warum Überhaupt Glykol
Ein Kühler steht im Freien. In der ersten frostigen Nacht gefriert das Wasser in seinen Rohren, dehnt sich aus und sprengt das Kupfer; der Schaden zeigt sich im Frühjahr als Leckage. Ethylenglykol im Wasser senkt den Gefrierpunkt - etwa −10 °C bei 25 %, −22 °C bei 40 %, −37 °C bei 50 % Volumenanteil - und erhöht den Siedepunkt um einige Kelvin, was einem druckbeaufschlagten Motorkreis in der Höhe hilft. Propylenglykol leistet dasselbe mit geringerer Toxizität und wird verwendet, wo das Kühlmittel an Lebensmittel oder Trinkwasser gelangen könnte, auf Kosten einer noch zäheren Flüssigkeit.
Motorenhersteller gehen weiter: Ihre Kühlmittel sind Glykolgemische mit Inhibitorpaketen gegen Korrosion, Kavitation und Kesselstein, und sie legen das Gemisch und seine Pflege fest. Für einen Motorkühler ist das Kühlmittel daher das Kühlmittel des Motorherstellers, und der Kühler wird darauf ausgelegt.
Was Es An Leistung Kostet
Drei Eigenschaften ändern sich. Die spezifische Wärmekapazität eines Gemischs mit 50 % Ethylenglykol liegt etwa 15 % unter der von Wasser, sodass ein Liter bei gleicher Temperaturänderung weniger Wärme trägt; die Dichte ist etwas höher; und die Viskosität ist das Zwei- bis Vierfache der von Wasser, was den Wärmeübergang in den Rohren schwächt und den Druckverlust erhöht. Zusammen bedeutet das: Ein Kühler, der eine bestimmte Leistung mit 50 % Glykol abführt, braucht mehr Fläche als mit Wasser - üblicherweise 10 bis 20 % mehr, je nach Volumenstrom und Temperaturen - und zeigt bei gleichem Volumenstrom einen höheren kühlmittelseitigen Druckverlust.
Unter etwa 20 % ist der Frostschutz schlecht und die Inhibitorkonzentration für ein Motorkühlmittel zu niedrig; über 60 % schützt das Gemisch nicht besser und kühlt schlechter. Deshalb sind 40 % der übliche Standard - Frostschutz bis etwa −22 °C bei mäßigem Nachteil - und 50 % die Wahl für kalte Standorte. Der Anteil muss in der Anfrage stehen: Ein auf Wasser ausgelegter Kühler, der mit 50 % Glykol befüllt wird, hat vom ersten Tag an zu wenig Leistung.
Festlegen, Befüllen Und Prüfen
Das Datenblatt nennt das Kühlmittel und den Anteil, für die die Leistung gilt, und die Auslegung verwendet für Register und Hydraulik die Stoffwerte dieses Gemischs bei Betriebstemperatur. Der Ausdehnungsbehälter wird für die Ausdehnung des Gemischs zwischen kalter Füllung und Betriebstemperatur bemessen, die größer ist als die von Wasser. Niveauschalter und Druckkappe folgen dem Druck des Motorherstellers.
Vor Ort wird das Gemisch mit sauberem, weichem Wasser angesetzt - der Motorenhersteller begrenzt meist Härte und Chloride - und mit einem Refraktometer geprüft; ein vorgemischtes Kühlmittel vermeidet den Fehler. Glykol altert: Seine Inhibitoren zehren sich auf, und die Motorenhersteller schreiben Prüfintervalle und einen Wechsel nach einer Anzahl von Jahren oder Stunden vor. Ein Kreislauf, der mehrfach mit reinem Wasser aufgefüllt wurde, hat seinen Frostschutz verloren, ohne dass es jemand bemerkt.
Kurz gesagt
- Glykol schützt vor Frost und erhöht den Siedepunkt; Motorkühlmittel enthalten zusätzlich Inhibitoren
- 40 % Ethylenglykol schützen bis etwa −22 °C, 50 % bis etwa −37 °C
- Das Gemisch hat weniger Wärmekapazität und mehr Viskosität als Wasser: mehr Fläche, mehr Druckverlust
- Ein Kühler wird für den angegebenen Anteil ausgelegt, und das Datenblatt nennt ihn
- Der Ausdehnungsbehälter wird für das Gemisch bemessen, die Wasserqualität nach den Grenzen des Motorherstellers
- TECS legt jeden Kühler und Rückkühler für das Kühlmittel aus, das später darin ist
Zur Festlegung Des Kühlmittels
- Glykolart: Ethylen- oder Propylenglykol, oder das Kühlmittel des Motorherstellers
- Anteil in Volumenprozent oder die winterliche Mindesttemperatur, gegen die geschützt werden soll
- Kühlmittelstrom sowie Eintritts- und Austrittstemperaturen je Kreis
- Abzuführende Wärme je Kreis
- Druckverlustgrenze des Motorherstellers und Systemdruck
- Umgebung am Standort, Höhe und Aufstellung
Häufige Fragen
Kann ich den Kühler mit reinem Wasser betreiben?
Nur dort, wo es nie gefrieren kann und der Motorhersteller es erlaubt; die meisten verlangen unabhängig vom Frost ein inhibiertes Kühlmittel für den Schutz vor Korrosion und Kavitation. Wurde ein Kühler für Glykol ausgelegt, bringt Wasser ihm mehr Leistung, nicht weniger.
Wie viel Leistung kosten 50 % Glykol?
Verglichen mit Wasser braucht ein Kühler für dieselbe Aufgabe in der Größenordnung von 10 bis 20 % mehr Fläche, und der kühlmittelseitige Druckverlust bei gleichem Volumenstrom ist deutlich höher. Die genauen Zahlen sind ein Auslegungsergebnis für Volumenstrom und Temperaturen.
Ist Propylenglykol besser?
Es ist weniger giftig, was dort zählt, wo das Kühlmittel an Lebensmittel, Trinkwasser oder in den Boden gelangen könnte. Es ist zäher als Ethylenglykol und kühlt etwas schlechter, sodass der Kühler etwas größer wird. Die Motorenhersteller legen fest, welches zulässig ist.
Welcher Anteil für einen Standort, an dem es nie friert?
Der, den der Motorhersteller für den Korrosionsschutz vorschreibt - oft 30 bis 40 % selbst in heißem Klima. Für einen Rückkühler ohne Motor kann ein niedriger Anteil oder eine reine Inhibitorbehandlung verwendet werden.
Beeinflusst das Glykol den Ausdehnungsbehälter?
Ja. Ein Glykolgemisch dehnt sich zwischen kalt und heiß stärker aus als Wasser, deshalb wird der Behälter für das Gemisch bemessen. TECS bemisst den Ausdehnungsbehälter für das angegebene Kühlmittel und das Kreislaufvolumen.
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