203778. lajstromszámú szabadalom • Glikolmentes fagyálló hűtőfolyadék
1 HU 203 778 B 2 szerint a glikol- víz arány változtatásával sem lehet leszállítani, ez egyben azt is jelenti, hogy a hőközvetítésre, aminek a fluiditás ismert feltétele, a glikol-víz elegy -30 *C alatt gyakorlatilag alkalmatlan. Az elegy fagyállósági, fluiditási, még inkább azonban a konrozivitási jellemzői az idő folyamán még romlanak is a glikol lassú polimerizációja és savas bomlása miatt Ezért az elegyet időnként ki kell cserélni, ez további műszaki-gazdasági hátrányt jelent. Mindezek figyelembevételével az új fagyálló hűtőfolyadék kidolgozásánál találmányi megoldásunk elé azt a feladatot tűztük, hogy a glikolbázisú hűtőelegyek táigyalt előnyeinek megtartásával azok ismertetett hátrányait kiküszöböljük, egyben biztosítva a találmány szerinti új folyadéknak a hagyományos glikolbázisú hűtőközeggel való tetszőleges arányú elegyíthetőségét is. Ez utóbbi igényt a gyakorlat azért támasztja alá, mert az elegyítéssel akár tévedés, akár készletgazdálkodási megfontolás miatt számolnunk kell. Ugyanakkor csaknem lehetetlen elkerülni, hogy glikolmentes hűtőfolyadékhoz glikolbázisút használjanak utántöltésre, vagy fordítva. A kitűzött feladat megoldásához az a felismerés és tapasztalat vezetett, hogy acetátsó tömény vizes oldataiban sokkal nagyobb fagyáspont-csökkenést érhetünk el kálium, mint nátrium kationok jelenlétében és a kálium-kationoknak ezt az extrém krioszkópikus hatását tovább fokozhatjuk, ha az acetát anionokat a továbbiakban ismertetett meghatározott arányban formiát anionokkal helyettesítjük. Mindez lényegében azt jelenti, hogy definiált arányú kálium-acetát - kálium-formiát - víz elegyet használunk s ennek fagyáspontja lényegesen alacsonyabb, mint amekkora a két elektrolittal külön-külön elérhető fagyáspont-csökkenésből volna számítható az additivitás feltételezésével. A találmány szerinti vízből és acetátsóból, adalékként foimiátsóból és korróziós inhibitorból álló glikolmentes fagyálló hűtőfolyadék víztartalma 30-70 tömegszázalék, kálium-acetát-tartalma 20-60 tömegszázalék, kálium-foimiát-tartalma 3-12 tömegszázalék korróziós inhibitortartalma pedig 0,5-1,5 tömegszázalék. Kálium-acetát koncentrált vizes oldatával -38 °C, kálium-formiátéval pedig -35 °C fagyáspont (vagyis a vízéhez képest ugyanekkora fagyáspont-csökkenést) lehet elérni. Ha ezzel szemben ezt a két káliumvegyületet egymással kombinálva oldjuk vízben, akkor a továbbiakban ismertetett összetételekkel akár -70 °C- on, sőt ennél alacsonyabb hőmérsékleten is folyékony kompozícióhoz jutunk, bár ilyen extrém fagyállóságra a gyakorlatban ritkán merül fel igény. Ezért, de pusztán gazdasági megfontolásból is, indokolt a folyadékot vízzel olyan mértékben hígítani, hogy a hígítmány az adott klimatikus viszonyok között megfeleljen. Ezt az is indokolja, hogy a folyadék fajhője és fluiditása és ebből eredően a hőátviteli együtthatója minden esetben nő a hígítással. Az elméleti - folyadékszerkezeti - meggondolások és kísérleti adatok arra az eredményre vezettek, hogy a fagyáspont-csökkenés szempontjából előnyös (kálium) acetát-formiát-kompozícióknál a két anion tömegarányát erősen el kell tolnunk az acetát javára oly módon, hogy az acetát tömege a folyadék azonos térfogatában kb. hatszorosa legyen a formiáténak. A drágább és korrozivitás szempontjából is hátrányosabb formiátionok viszonylagos koncentrációjának további növelésével a már ismertetett fagyáspont-csökkentő többlethatást növelni gyakorlatilag nem tudjuk, a koncentrációaránynak az acetát javára való további eltolása, esetleg a formiát teljes mellőzése azonban a fagyállóságot és a fluiditást, ezzel a hőátadási együtthatót is csökkentené, így az említett aránytól lényegesen eltérni nem indokolt Ezzel szemben számot kell vetnünk azzal, hogy a belső égésű motorok hűtőrendszereiben a folyadék több, egymással fémesen érintkező szerkezeti anyagot tud egyidejűleg korrodálni, vagyis többszörösen fennáll a fémpárkorrózió (ún. kontakt korrózió) lehetősége. Ez okból gondoskodnunk kell a hűtőrendszer védelméről hatásos inhibitorok adagolása útján. Bár új inhibitorkompozíció kidolgozása nem volt feladatkitűzésünk tárgya, a továbbiakban megadjuk azokat az egyéb célra már korábban is alkalmazott, ismert inhibitorokat, melyek kísérleti eredményeink szerint kellő védelmet nyújtanak a konkrét esetben is. A kifejtettek szerint tehát találmányunk tárgya olyan fagyálló hűtőfolyadék kompozíció, mely fő komponensként vizet, kálium-acetátot és kálium-formiátot tartalmaz, az acetát-formiát arányt erősen eltolva az acetát javára, mérsékelt fagyállósági igény esetén a formiátot esetleg mellőzve, fokozott fagyállósági igény mellett a formiátkoncentráció elérheti az acetátkoncentráció 25%- át, a víztartalom az elegyben kivételesen nagy fagyállósági igénynél viszont 30 tömegszázalékig csökkenthető, míg a fagyállósági igény mérséklődése esetén a víztartalom (pl. a koncentrátum hígításával) növelhető. Erre nézve irányadó, hogy 1:6 formiátacetát anion koncentrációviszony esetén a víztartalom 65%-ig való növelésével a fagyáspont -25 *C, míg az említett 30% víztartalom mellett -80 *C alatti értéket ér el. Ez utóbbi fagyáspontot számszerűen meghatározni és értelmezni azért nehéz, mert a folyadék ebben a koncentrációtartományban viszkózus, fokozatosan megy át az üvegszerű konzisztenciára emlékeztető állapotba. Definíciószerű fagyáspontot meghatározni emiatt kísérleti úton nem lehet. Bár a találmány szerinti folyadékkompozíció az ismertetett elvek és adatok birtokában több változatban is előállítható, a megoldás közelebbi megismerését a következő kiviteli példák is szolgálják. 1. példa Glikolmentes, környezetkímélő fagyálló hűtőfolyadék 33 tömegszázalék kálium-acetátot, 5,6 tömegszázalék kálium-formiátot, 0,8 tömegszázalék korróziós inhibitort (ez 5:1 tömegarányban nátrium-benzoátot és benztriazolt tartalmazott) elegyítettünk 60,6 tömegszázalék vízzel. Az így nyert folyadék pH-ja 8,6, fagyáspontja -48 'C, forráspontja 111 'C, viszkozitá-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
