پیشرانه‌های احتراق داخلی به دلیل ذات طراحی چرخه کاری، بخشی از سوخت فسیلی مورد استفاده را به صورت انرژی گرمایی هدر می‌دهند. اگر این حرارت از قطعات و اجزا درونی پیشرانه دور نشود، تنها طی چند دقیقه، پیشرانه آسیب بسیار جدی خواهد دید.
آب، خوب اما خطرناک
هیچ ماده‌ای در جهان به اندازه آب (H2O) ظرفیت گرمایی این‌چنین بالا ندارد. این مایع بیش از هر ماده دیگری در دسترس بشر است. ظرفیت گرمایی بسیار زیاد خود این ماده حیات‌بخش باعث می‌شود بتوان از حجم نسبتا محدودی از آن برای جذب میزان قابل توجهی از انرژی گرمایی تولید شده از فرایند کاری پیشرانه‌های درون‌سوز، استفاده کرد. در نتیجه، از همان آغاز فرایند صنعتی شدن جهان، آب به عنوان بهترین ماده در سیستمهای خنککاری ماشین‌آلات صنعتی به کار گرفته شد.
با این حال آب یک ایراد اساسی دارد. این مایع با رسیدن به دمای صفر تا چهار درجه سانتیگراد (در شرایط استاندارد)، یخ می‌زند. در این حالت آب ویسکوزیته (گرانروی) خود را از دست داده و در سیستم خنککاری گردش نمی‌کند. از دست رفتن گرانروی آب باعث از کار افتادن این سیستم اساسی و افزایش دمای خطرناک سیستمهای مکانیکی می‌شود. اما یخ زدن آب یک ویژگی بسیار خطرناک دیگر با خود به همراه دارد که معمولا از چشم انسان دور می‌ماند.
آب هنگام تغییر فیزیکی از مرحله سیالی به مرحله کریستالی (از مایع به جامد/یخ)، حدودا با ۹ درصد افزایش حجم همراه است. به عنوان مثال، اگر در سیستم خنککاری یک پیشرانه میزان مشخص ۱۰ لیتر آب وجود داشته باشد، با یخ زدن، این حجم از آب در زمستان‌های بسیار سرد به حدود ۱۰.۹ لیتر (نزدیک به ۱۱ لیتر)، می‌رسد. این در حالی است که سیستم خنککاری برای ۱۰ لیتر طراحی شده و برای ۱۱ لیتر جا ندارد. حتی ممکن است که آب موجود در برخی قسمتهای درونی پیشرانه هنگام یخ زدن، توان حرکت و انبساط ۹ درصدی را نداشته باشد. آن وقت چه اتفاقی می‌افتد؟
منبسط شدن ۹ درصدی آب هنگام تبدیل به حالت کریستالی/جامد/یخ، نیرویی بسیار عظیم تولید می‌کند. به این معنا که این افزایش حجم ۹ درصدی هرچند شاید ناچیز به نظر برسد، اما به اندازه‌ای قدرتمند است که می‌تواند باعث ترک خوردن بلوک و قطعات چدنی و همچنین تغییر شکل قطعات آلومینیومی نظیر سرسیلندر پیشرانه شود. در حقیقت از توان بسیار زیاد این انبساط ۹ درصدی در صنایع مختلف، به منظور شکستن سنگ‌های چند هزار تنی و تکه کردن دیوارهای بتنی بسیار بزرگ استفاده می‌شود. بله، آب در حال یخ زدن تا این اندازه می‌تواند خطرناک و آسیب زننده باشد.
از آن گذشته، آب خالص املاح معدنی بسیار زیادی دارد که پس از بارها سرد و گرم شدن، باعث ایجاد رسوب در مدار خنککاری پیشرانه می‌شود؛ به همین دلیل تنها از آب مقطر (بدون املاح) به منظور استفاده در سیستم خنککاری تجهیزات مختلف استفاده کنید تا از بروز این اتفاق جلوگیری شود. اما با این حال آب مقطر نیز همانند آب خالص، در ترکیب شیمیایی خود میزان زیادی اکسیژن به همراه دارد که در دراز مدت موجب بروز رسوب در فلزات مختلف به کار رفته در ساختار پیشرانه می‌شود، اتفاقی که تقریبا اجتناب ناپذیر است.
به صورت کاملا خلاصه و مختصر، ضدیخ یا Antifreeze ماده‌ای شیمیایی با خاصیت کاهش دمای انجماد محلول‌های پایه آب است که در اصل به به عنوان یک مکمل به سیستم خنککاری اضافه می‌شود، تا دمای انجماد مایع را کاهش دهد؛ بنابراین افزودن ضد یخ مناسب به سیستم خنککاری می‌تواند در شرایط استاندارد دمای انجماد آب را گاهی تا منفی ۴۵ درجه سانتیگراد کاهش دهد. در نتیجه آب تا به دمای منفی ۴۵ درجه سانتیگراد نرسد، وارد مرحله کریستالی و تبدیل شدن به حالت حالت جامد نخواهد شد.
این موضوع مهم باعث می‌شود آب موجود در سیستم خنککاری پیشرانه‌های درون‌سوز حتی با قرارگیری در شرایط هوایی بسیار وخیم مناطقی چون سیبری نیز خاصیت سیال خود را حفظ کند، یخ نزند و در نتیجه با عدم افزایش ۹ درصدی در حجم خود، به هیچ سیستمی آسیب وارد نکند.
خواص دیگر ضد یخ
همان طور که از نامش برمی‌آید، ضد یخ به منظور کاهش دمای انجماد سیستمهای خنککاری پایه آب استفاده می‌شود. اما بهبود عملکرد سیستم خنککاری، تنها نقطه قوت این مکمل شیمیایی نیست.
خاصیت ضد جوش
این ماده یک خاصیت مهم دیگر دارد که همان افزایش دمای جوش آب است. آب در حالت استاندارد (فشار اتمسفر لب دریای آزاد)، در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد به جوش می‌آید، اما با افزودن ضد یخ به محلول سیستم خنککاری، این دما به ۱۰۷.۷ درجه افزایش پیدا می‌کند. اگر فشار مثبت سیستم خنککاری خودروها که در افزایش دمای جوش آب بسیار موثر است را نیز در این معادله در نظر بگیریم، ضد یخ می‌تواند نقطه جوش آب را تا حدود ۱۲۵ درجه سانتیگراد افزایش دهد. به همین دلیل به مایع مکمل ضدیخ، ضد جوش نیز می‌گویند.
این خاصیت در خودروهای مدرن امروزی که به سیستم پرخوران (سوپر یا توربوشارژر) و پیشرانه‌های تراکم بالا مجهز هستند بسیار به چشم می‌آید، چرا که این محصولات حرارت بسیار بیشتری نسبت به پیشرانه‌های قدیمی‌تر تولید و از سیستم خنککاری مدار بسته فشار مثبت استفاده می‌کنند. در نتیجه افزایش نقطه جوش آب رادیاتور آن‌ها اهمیت بسیار زیادی دارد. جوشیدن آب درون پیشرانه همچنین باعث بروز خلا مقطعی و داغ شدن بیش از حد برخی از قسمتهای پیشرانه خواهد شد که این خلا به معنای عدم حضور آب در آن نقطه به منظور جذب حرارت تولیدی است. تکرار این موضوع در کوتاه مدت می‌تواند مشکلات و آسیب‌های بسیار جدی برای قطعات درون پیشرانه ایجاد کند.
خاصیت ضد زنگ
به دلیل استفاده از فلزات حساس به خوردگی و اکسید (ترکیب با اکسیژن موجود در هوا یا آب) در پیشرانه خودرو، نظیر چدن، آهن، مس، برنج، قلع و آلومینیوم، بسیار اهمیت دارد که ضد یخ حاوی مواد پیشگیرنده از خوردگی و اکسیداسیون باشد. در نتیجه استفاده پیوسته از این ماده در پیشرانه می‌تواند ضمن جلوگیری از بروز اکسیداسیون متریال داخلی پیشرانه و افزایش طول عمر قطعات، اکسید‌های پیشین را نیز در خود حل کرده و با تخلیه آب رادیاتور به صورت منظم در بازه‌های زمانی مشخص، سیستم خنککاری را تمیز و سالم نگه دارد.
ضدیخ‌ها در خود موادی به همراه دارند که وظیفه آن‌ها روان و مرطوب نگه داشتن کاسه نمدها، واشرها و قطعات لاستیکی، مخصوصا نمونه‌های موجود در واترپمپ پیشرانه و محل اتصالات لوله‌های آب و رادیاتور بخاری خودرو است. در نتیجه استفاده از ضد یخ به صورت همزمان بر سلامت قطعات خودرو نیز تاثیر مستقیم می‌گذارد.
احتمال بروز نشتی
همان طور که بیان شد، ضدیخ خاصیت ضد اکسید و رسوب زدایی دارد. در نتیجه در بسیاری از پیشرانه‌هایی که برای سالیان دراز، تنها از آب خالی در سیستم خنککاری خود بهره گرفتند، استفاده از ضد یخ می‌تواند به دلیل اکسید و رسوب زدایی، احتمال بروز نشتی در قطعات قدیمی نظیر پمپ آب، لوله‌های فلزی، رادیاتور پیشرانه یا رادیاتور بخاری خودرو را به مراتب افزایش دهد. این موضوع در حقیقت ایراد یا اشکال در عملکرد ضدیخ به حساب نمی‌آید .در حقیقت این قطعه یا بخش مورد نظر است که به دلیل فرسودگی و طول عمر بیش از حد به نشتی افتاده است.
بروز گرفتگی
همان طور که اکسید و رسوب زدایی می‌تواند به نشتی در برخی قسمتهای خودرو منجر شود، به همان ترتیب نیز می‌تواند با زدودن رسوب و اکسید و حمل آن در مسیر خنککاری به کمک فشار واترپمپ، منجر به مسدود شدن برخی از حفره‌ها و سوراخ‌های باریک، نظیر لوله‌های رادیاتور موتور، رادیاتور بخاری و مسیر ترموستات شود و چرخه مدار خنککاری را با ایراد مواجه کند. در نتیجه در صورت استفاده از این ماده در پیشرانه‌های قدیمی و خودروهایی که در مدت زمان طولانی فاقد مکمل ضد یخ بوده‌اند، اکیدا توصیه می‌شود که در چند هزار کیلومتر اول، رنگ مایع خنککاری پیشرانه مورد بررسی قرار بگیرد و در صورت تغییر رنگ از رنگ ابتدایی (سبز فسفری، قرمز یا آبی) به رنگ قهوه‌ای (به دلیل حل شدن رسوب و اکسید در ضدیخ)، سیستم خنککاری حتما به صورت کامل (موتور، رادیاتور پیشرانه و رادیاتور بخاری) مورد شست و شو قرار بگیرد. این رویه باید تا زمانی ادامه پیدا کند که رنگ ضدیخ پس از چند هزار کیلومتر، دیگر تغییر فاحشی نکند.
نحوه استفاده و نگهداری
ضدیخ ماده‌ای مکمل است، به این معنا که به عنوان یک ماده اضافه به آب افزوده می‌شود. در نتیجه درصد محلول این ماده در حجم مشخصی از آب ضمن ایجاد رفتارهای منحصر به فرد، تاثیر شگرفی در نحوه عملکرد آن دارد. به عنوان مثال، استفاده از درصدهای مختلف این مکمل می‌تواند تا میزان درجه مشخصی دمای انجماد یا جوش آب را تغییر دهد. به همین دلیل بر اساس نوع ضد یخ/ضد جوش، شرکت تولید کننده تعیین می‌کند که چه میزان از این مکمل باید با چه حجمی از آب ترکیب شود تا در آب و هوای مورد استفاده خودرو، سیستم خنککاری در وضعیت طبیعی کار کند.
در نتیجه ترکیب حداکثر میزان ضد یخ با آب رادیاتور الزاما به معنای تاثیر بهتر این ماده نیست، بلکه کاملا برعکس است. استفاده از درصد ترکیب نامناسب (بیشتر یا کمتر) ضد یخ در پیشرانه خودرو، می‌تواند نقطه انجماد را بالا و نقطه جوش را از سطح مطلوب پایین آورد. در نتیجه بر حسب دستورالعمل تعیین شده از سوی شرکت تولیدکننده و آب و هوای محل سکونت، درصد ترکیب ماده ضدیخ/ضدجوش را به درستی تعیین کنید. یکی از رایج‌ترین درصدهای به کارگیری از مکمل ضدیخ/ضدجوش در خودروهای جهان، ترکیب مساوی ۵۰/۵۰ است.
همچنین لازم به ذکر است که در صورت عدم بروز نشتی داخلی یا ایجاد آلودگی در آب سیستم خنککاری که ممکن است بر اثر ایراد فنی نظیر سوختن واشر سرسیلندر یا ترک خوردن سرسیلندر به ترکیب روغن و آب یا ترکیب گازهای احتراق با آب منجر شود، این ماده تا سالیان دراز قابل استفاده است و به جایگزینی نیازی ندارد.
نتیجه گیری
ضد یخ در واقع یک ماده شیمیایی مکمل است که کمبود‌‌های فنی و شیمیایی آب خالص به عنوان مایع خنککاری را رفع کرده و آن را تا حد بسیار زیادی با استانداردهای مورد نیاز پیشرانه‌های درون‌سوز هماهنگ می‌کند. استفاده از این مکمل به دلیل داشتن خواص ضدیخ و ضد جوش در کنار خواص پیشگیرنده از بروز رسوب و زنگ و همچنین زدودن رسوب و اکسید، در تمامی پیشرانه‌های احتراق داخلی به صورت اجباری توصیه می‌شود. به طور خلاصه، استفاده از مکمل ضدیخ/ضدجوش در تمامی پیشرانه‌های احتراق داخلی به عنوان یکی از عوامل موثر بر افزایش طول عمر پیشرانه و قطعات وابسته به آن واجب است.
نظرات