Când utilizați fluide de transfer de căldură glicol-apă la temperaturi scăzute, există două puncte importante de luat în considerare. Primul este punctul de îngheț al amestecului, iar al doilea este punctul de spargere.
Punct de îngheț
Sub influența fenomenului de suprarăcire, punctul de îngheț al unui lichid ar trebui mai precis numit punct de topire. Suprarăcirea înseamnă că un lichid este răcit sub punctul său de topire, dar tot nu se solidifică. Acest fenomen este destul de comun, determinând posibil ca rezultatele experimentale ale determinării temperaturii de îngheț a unui lichid să varieze foarte mult. Cu toate acestea, temperatura la care un solid se schimbă înapoi în lichid este relativ stabilă, motiv pentru care chimiștii o numesc de obicei punct de topire. În expresiile zilnice, termenii „punct de îngheț” și „punct de topire” sunt adesea interschimbabili.
Motivele pentru care se acordă atenție punctului de îngheț al unui fluid sunt evidente: dacă în sistem se formează un număr suficient de cristale de gheață, dificultatea de pompare a fluidelor de suspensie va crește și poate provoca chiar blocaje, reducând foarte mult capacitatea de schimb de căldură. Deoarece temperatura de îngheț a etilenglicolului este mult mai mică decât cea a apei, concentrația sa ar trebui să fie suficient de mare pentru a preveni cristalizarea fluidului la cea mai scăzută temperatură de funcționare.
Punct de spargere
Punctul de spargere al unui fluid este temperatura la care este complet înghețat, ceea ce este o problemă mai serioasă pentru sistemele pe bază de apă. Spre deosebire de majoritatea lichidelor, apa se contractă mai întâi când este răcită și apoi se extinde când temperatura scade și mai mult după aproximativ 4°C. Când îngheață, volumul său crește cu aproximativ 9%. Acest fenomen de expansiune face ca gheața să plutească pe suprafața apei, permițând peștilor să supraviețuiască iernii și este, de asemenea, motivul pentru care conductele de apă îngheață și se sparg atunci când sunt expuse la temperaturi scăzute pentru o lungă perioadă de timp.
Problemele cauzate sistemului de transfer de căldură sunt evidente. Deși etilenglicolul se comportă ca un lichid „normal”, fluidul de transfer de căldură complet înghețat poate deteriora conductele sau alte echipamente atunci când se extinde. Din păcate, este destul de dificil să se determine temperatura exactă de spargere a oricărui sistem dat, deoarece aceasta depinde nu numai de tipul și procentul de etilen glicol, ci și de materialele din sistem, de tipul structurii și de comportamentul fluidului.
Luând ca exemplu conductele de cupru, conform datelor publicate pe Rețeaua 1, pentru conductele de cupru cu aceeași grosime a peretelui, cu cât diametrul conductei este mai mare, cu atât presiunea la care pot suporta este mai mică; când diametrul conductei rămâne neschimbat, o creștere a grosimii peretelui va duce la o creștere a presiunii de spargere. Cuprul tras are o rigiditate mai mare decât cuprul recoapt. Cuprul recoapt trebuie să fie supus unui tratament termic pentru a-și restabili flexibilitatea și, astfel, poate rezista la o presiune mai mare. Îmbinările de sudare sau lipire vor aplica căldură metalului, reducând astfel presiunea de spargere. Țevile din diferite materiale au rezistențe diferite la tracțiune, ceea ce va afecta presiunea pe care o pot rezista înainte de a ceda.
Principala modalitate prin care etilenglicolul poate preveni spargerea este scăderea temperaturii de îngheț, astfel încât sistemul să poată rezista la temperaturi scăzute fără a se solidifica. În cazuri extreme, chiar dacă are loc înghețul, etilenglicolul din amestec va reduce procentul de expansiune, ceea ce teoretic poate preveni deteriorarea fizică a sistemului. Cu toate acestea, bazarea pe acest efect nu este o alegere înțeleaptă. Majoritatea producătorilor vor furniza datele despre punctul de îngheț și punctul de spargere ale fluidelor lor. Prin urmare, dacă există riscul de spargere, cea mai bună opțiune este să selectați un procent suficient de mare de etilenglicol pentru a oferi protecție.
