logo

logo

logo

logo

logo

التجمد (مانع-)

تجمد (مانع)

Antifreeze -

التجمُّد (مانع-)

زهير مسالخي

أنواع موانع التجمد الأساسية

استخدامات موانع التجمد

مبدأ عمل مانع التجمد

خواص مانع التجمد

 

مانع التجمد antifreeze منتج كيميائي يضاف إلى الماء بغرض تخفيض درجة حرارة تجمده. يُستخدم مانع التجمد بإضافته إلى دارات التبريد بجميع أنواعها في المناطق التي تنخفض فيها درجة حرارة الجوّ إلى أقل من الصفر المئوية (السلزية) لحمايتها من التلف؛ لأن الماء -على نقيض بقية المواد- يتمدد بين درجتي 4+ والصفر سلزية، فيتسبب في تلف المنظومة التي يجري ضمنها (الشكل 1). تستخدم موانع التجمد في دارات التبريد والتكييف وتجهيزات التسخين بالشمس، ودارات تبريد المحركات إضافة إلى استخدامها في بعض الصناعات الغذائية والدوائية، وتُستخدم أيضاً في تمييع الجليد المتراكم على أجسام الطائرات وأسطح مدارج الإقلاع والهبوط.

الشكل (1) تمدد الماء مع درجة الحرارة.

أنواع موانع التجمد الأساسية

تقسم موانع التجمُّد بحسب تركيبها إلى موانع معدنية وأخرى عضوية.

انتشرت في العالم عدة أنواع من موانع التجمد يختلف بعضها عن بعض من حيث درجة حرارة التجمد، أو الغليان، أو درجة السمية، أو ملاءمتها للتماس مع المعادن. وفيما يلي بعض الأنواع الأساسية منها:

-المِتانول methanol

نوع من الكحول صيغته الكيميائية ، وهو سائل شفاف لا لون له وذو رائحة واخزة سريع التبخر وسامّ وقابل للاحتراق. استُعمل في بدايات ظهور المحركات مانعَ تجمد، ولكن ما لبث أن استبدلت به منتجات أخرى بسبب الاضطرار إلى تعويض الكمية المتبخرة منه باستمرار.

-الغليسرين glycerol

استُخدم الغليسرين مانعَ تجمد في المحركات، وهو سائل غير سام، صيغته الكيميائية ، استبدل به منتج غليكول الإتلين؛ لأن له درجة حرارة تجمد أقل، ويمتاز بانخفاض كلفته.

-غليكول الإتلين ethylene glycol

وهو منتج صيغته الكيميائية ، استخدمه مصنعو المركبات بدءاً من عام 1926، يمتاز من سابقه بأنه دائم ولا يتبخر مع الزمن، ولكن لسميّته العالية استبدل به تدريجياً مانع تجمد آخر، هو غليكول البروبلين الأقل سمية. من سيئاته قابليته للأكسدة، حيث يتحول إلى خمسة أنواع من الأكاسيد، لذلك يضاف إليه نوع من الإضافات للحد من درجة حموضته (الباهاء pH)، والإبقاء على درجة معيّنة من القلوية لحماية معادن المنظومات التي يستخدم فيها من الأكسدة. وهو المركّب الأكثر استخداماً في صناعة موانع التجمد الخاصة بالمركبات.

-غليكول البروبلين propylene glycol

وهو منتج صيغته الكيميائية ، يتميز بمستوى سمية منخفض. يستخدم هذا المنتج في معدات الصناعات الغذائية وفي المنتجات الغذائية نفسها أيضاً.

تستخدم موانع التجمد المشتقة من هذا المنتج في صناعة المثلجات ice cream لتسهيل انسيابها ضمن آلات تصنيعها، وفي السَّلطات لجعلها أكثر هشاشةً، ولتبدو طازجة، ويمكن حفظها فترات أطول.

استخدامات موانع التجمد

إن أول ما يتبادر إلى الذهن عند ذكر موانع التجمد هو استخدامها في محركات المركبات، فقد استخدمت في دارات تبريد محركات المركبات منذ بداياتها لحمايتها من التلف في أحوال الجوّ البارد. تمتاز خلائط موانع التجمد المستخدمة في المركبات باحتوائها على مركَّبات إضافية مهمتها حماية المحرِّك والمبرِّد من الصدأ، وتمنع تراكم الأملاح الكلسية التي قد تكون منحلة في ماء تبريد محرك المركبة. تتكون معظم موانع التجمد هذه من مركّبات عضوية يمكن خلط بعضها بموانع تجمد أخرى في حين لا يمكن خلط بعضها الآخر، ويتميز معظمها بعمره الطويل نسبياً، لذلك لا يستخدم مصنعو المركبات موانع التجمد نفسها. وفيما يأتي عدد من أنواع موانع التجمد المستخدمة في المركبات، ولا سيما المحتوية على بعض الإضافات التي تحسن من أدائها، وتحمي المحركات من الصدأ وتراكم الأملاح الكلسية.

أ - مانع التجمد الهجين hybrid engine coolant

يحوي هذا المنتج خليطاً من الإضافات العضوية وغير العضوية مثل السيليكات لحماية معادن المنظومات التي يعمل ضمنها، وهو مانع تجمد تقليدي، أضيفت إليه بعض الإضافات التي تحمي معدن المنظومة من الصدأ والتكلس والتأكّل.

ب- مانع التجمد (OAT) Organic Acid Technology

يحتوي هذا المنتج على أملاح عضوية كإضافات مانعة للصدأ. تتكوَّن موانع التجمُّد التي تعتمد على تقانة الحموض العضوية عادة من مزيج من الحموض الكربوكسيلية carboxylic acids، المحتوية على الجذر ، والحموض الدسمة fatty acids. مثال ذلك حمض الإتانول ethanoic acid، وتركيبه الكيميائي ، أما الصيغة العامة للحموض الدسمة فهـي.تُعـــدّ هذه المواد أكثر صداقة للمحركات، ولا تضر بالقطع المصنعة من الألمنيوم، ولا سيما مضخات الماء أكثر من القطع المعدنية الأخرى التي قد تحتاج من أجل ذلك إلى إضافات أكثر. يحتوي هذا المنتج كذلك على إضافات مثل 2-ethylhexanoic acid، ولا يحتوي على سليكات أو فسفات.

جـ- مانع التجمد Si-OAT

يجمع هذا المنتج بين مزايا مانع التجمد المحتوي على السليكات Silicate وغير المحتوي على السليكات. تمنح هذه التقانة حماية ممتازة وفعالية طويلة الأمد. تكوِّن السليكات عادةً طبقة تحمي معدن المحرك من سائل التبريد عندما تمزج بموانع تجمد معدنية التركيب. أما في حالة موانع التجمد العضوية التركيب؛ فإنها تُعدّ مزيجاً فعالاً ضد الأكسدة.

مبدأ عمل مانع التجمد

لدى إضافة أي مادة منحلة إلى محلول آخر فإنها تغير قيمة درجة غليانه ودرجة تجمده. ينطبق هذا على الماء الذي يُعدّ السائل المُحِل لمعظم أنواع المواد. وهذا هو المبدأ الأساسي الذي يعمل به مانع التجمد للمحافظة على مبردات المركبات ومحركاتها من التجمد في الجوّ البارد.

خواص مانع التجمد

تعتمد الخواص المطلوبة في مانع التجمد على التطبيق المحضَّر من أجله. فلكي يكون مناسباً للمركبات يجب أن يكون له درجة غليان مرتفعة ودرجة تجمد منخفضة. أما درجة السمية فليس لها أي اعتبار في هذا التطبيق، بيد أنها قد تؤخذ في الحسبان بعد أن ازدادت حوادث تسمم الأطفال بها بالمصادفة. يعمل الباحثون من أجل إيجاد موانع تجمد أكثر نجاعةً وأقل سمية، وتكللت جهودهم بدءاً من عام 2012 بالتوصل إلى عددٍ قليل من الحلول العملية البديلة. فقد أثمرت الأبحاث عن إنتاج موانع تجمُّد غير سامة مصنَّعة من غليكول البروبلين مضافاً إليه معلقات نانوية لتحسين خواص الخليط، وهو مكافئ من ناحية الحماية ضد التجمُّد وضد زيادة درجة حرارة المحرِّك لمحاليل غليكول الإتلين. ويستعمل مانع التجمُّد هذا في بعض الصناعات الغذائية بهدف جعل المنتج رطباً.

مراجع للاستزادة:

- Je-Chin Han, S. Dutta, S. Ekkad, Gas Turbine Heat Transfer and Cooling Technology,  CRC Press; 2012.

- J. Fink, Petroleum Engineer&https://arab-ency.com.sy/tech/details/1079/6#39;s Guide to Oil Field Fluids, Gulf Professional Publishing, 2011.

- V. B. Khabensky, V. A. Gerliga, Coolant Flow Instabilities in Power Equipment, CRC Press; 2012.


التصنيف : التقانات الصناعية
النوع : التقانات الصناعية
المجلد: المجلد السادس
رقم الصفحة ضمن المجلد : 0
مشاركة :

اترك تعليقك



آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

هل تعلم ؟؟

عدد الزوار حاليا : 1054
الكل : 43824992
اليوم : 108387