水箱精『物性』解析

前幾天看到這篇[引擎] 汽機車水冷系統中的化學
影片內容在講解水箱精的特性，內容不錯引發我想PO這篇
(有興趣觀看，點選YOUTUBE影片的cc按鈕，選擇中文字幕觀看)

以下為解釋影片中的重點

水箱精主成分:  乙二醇  +  水
兩者可以任何比例互相溶解，所以市售水箱精有賣100%讓消費者自行加水稀釋
市售濃度有33%、50%、100%三種濃度
其中33%與50%不需要再加水，公司調配的水是極度純淨的軟水，幾乎不會生成水垢!
與市售礦泉水的純度是天壤之別!
小老婆站內的資深會員，通常建議直接買33%與50%，千萬不要買100%來自己稀釋!



水箱精的終極目標:  高比熱、低凝固點、高沸點


高比熱: 水泵在運輸水箱精流體流速固定，高比熱水箱精能帶走更多熱量!
低凝固點:  低溫下，結冰體積會『膨脹』，損壞水管與引擎缸體受損，啟動引擎會壞水泵與引擎

高沸點: 沸點不足導致沸騰，沸泡生成與蒸氣壓力升高，讓水箱管路系統壓力過大導致漏水與沸泡生成會導致引擎散熱不足損壞




水箱精濃度50%之物性: 冰點 -37度C   沸點106度C

水箱精濃度70%之物性: 冰點 -55度C  沸點113度C


不建議直接使用水箱精濃度100%
因為純的乙二醇雖然沸點高達197度C
但是冰點在 -12度C
雖然台灣不會遇到零下12度C，但是已經違反水箱精的終極目標『高比熱』
因為純的乙二醇比熱約0.57與水的比熱1有相當差距
水泵流速固定，兩者能夠帶走的熱值就差異43%
所以100%不是適合的濃度，而市售的100%是需要加水稀釋的!

水冷引擎的水箱算閉路系統，水箱蓋有氣密功能，能讓沸點上升約25度C


【不懂可參考24樓我的補充】




結論:
在台灣要選擇33%還是50%濃度好?
我的個人建議是50%
50%濃度的沸點，落在106度C
33%濃度的沸點會比106度C低
有再跑高山的車友，應該知道高山氣壓比較低吧!
高山氣壓較低，水不到9X度C就會沸騰
預防高山低壓降低沸點，濃度50%算是保險的選擇

當然也會有車友說33%散熱能力比較好我也不反對，適合自己就好


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接下來是分享乙二醇濃度的物性資料


濃度從0%  --> 100%相變化圖                                                                                                
我們要的是液態水溶液區塊，不可出現冰泥、固相、混合相




濃度比熱圖:濃度越高比熱越低                                                                                                   
30%與50%可以看出，30%的比熱高於50%
但是數值差異3.75與3.25兩者差異不大






黏滯係數:  數值越高，流動阻力大 ，也就是流動慢                                                                       
只看30%與50%，在台灣能用到0度C也難得可貴了
0度C下
濃度30%約0.005
濃度50%約0.01
差異不大



熱傳導係數: 濃度越高，熱傳導係數降低                                                                                       
這個容易跟上面那張圖的比熱混淆
比熱:同樣單位的水箱精，能吸收的熱值
熱傳導係數:水箱精與汽缸接觸的傳熱效率
所以30%濃度比50%的優點就是『比熱高+熱傳快』
可以的話當然是濃度越低越好，不過最低到30%就好(水箱精的終極目標:高比熱、低凝固點、高沸點)




濃度冰點圖:                                                                                                                             
0%濃度就是純水
30%與50%是常用濃度
70%是酷寒地區最好的濃度



以上圖表代表的物性，相信化工人能夠一目了然
一般人可以對照溫度，去看冰點也能知道自己適合的濃度
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最後貼上市售圖，33%、50%、100%
那麼70%呢?怎麼沒賣?
必須買100%自己加水調，但是上文一直重複的
不建議自己加水，因為水質無法媲美水箱精公司做出來的軟水比較
原則就是買33%和50%免加水來用就對了!



參考資料:
https://www.youtube.com/watch?v=e9vfMrjitXw

http://wwwme.nchu.edu.tw/Enter/html/lab/lab516/Air-Conditioning/8.pdf



#2015更新
後來發現，有時候更新水箱水的時候會遇到一些狀況
例如:
無法將水箱裡面的液體排光、不想拆除水管、懶人更換法
100%的濃度比較適合用在簡易的換水
最好使用乾淨的超純水(取得不易)或者是加水站的逆滲透純水
要先知道車子水箱的總容量，例如總容量4公升
那麼用純水清洗之後，排水完成後，加入2L的100%水箱精
之後再補充到水位上限，就是50%的濃度了


如果是買到50%已經混和好的
那就必須排空後再添加，這種排空比較需要拔除水管，以及把水箱洩光
盡量排光光之後裝回水管，再加入50%預混的水箱精到上限


所以換水箱精，有兩種，請自行評估。

rockychan 發表於 2014-9-23 15:46
"水冷引擎的水箱算閉路系統，水箱蓋有氣密功能，能讓沸點上升約25度C"
這點我有個疑問
原本我也以為是這樣  ...

"水冷引擎的水箱算閉路系統，水箱蓋有氣密功能，能讓沸點上升約25度C"
所以你聽不懂正常的





彪虎水箱蓋有設定壓力1.1公斤
平常的大氣壓力是1公斤

一般來說，水的沸點是100度，上圖螢光標示，100度與101.3kPa
水箱蓋能擋住1.1公斤，可使壓力撐到2公斤，約202.6 kPa，上圖螢光約120~121度

"水冷引擎的水箱算閉路系統，水箱蓋有氣密功能，能讓沸點上升約25度C"
這句話是這樣來的