Vann med smart kjemi, frostvæske, redder motoren vinterstid fordi det hindrer frostsprengning – vann utvider seg ni volumprosent i kulde – og alt er en serie fysikkmysterier.
Bildet øverst: En isende vinterdag trenger bilen pumpbar smøreolje (syntetisk) og en kjølevæske som ikke fryser og gir issprengning. (Foto: Volvo)
Av Stein Bekkevold
En frostvæske er rent vann – to gasser som har slått seg sammen og blitt en væske – tilsatt noe som senker frysepunktet. Frostvæske øker også kokepunktet, og tillater høyere driftstemperatur. Men frostvæsker har også lavere varmekapasitet enn rent vann, og reduserer egentlig evnen som kjølevæske. Altså en balansegang – som alt annet. Da rent vann har svært gode kjøleegenskaper – høy varmekapasitet – brukes det sammen med frostvæske i forbrenningsmotorer og i annen varmeoverføring. Og dette har vært i sving siden væskekjølte motorer kom.
Hindre frostsprengning
Poenget er å forhindre stiv innkapsling – som ingeniørene kaller det – fordi dette gir oppsprekking, vann utvides 9 prosent når det fryser. Generelt kalles både tilsetningsstoffet (konsentrat) og blandingen (fortynnet løsning) frostvæske.
Nøye valg av frostvæske gir et bredt temperaturområde der blandingen fortsetter å være en væske snarere enn en issørpe, Dette er avgjørende for effektiv varmeoverføring og god funksjon i alle slags varmevekslere. De fleste kommersielle frostvæsker er laget for bruk i slik varmeoverføring, og inneholder antikorrosjons og antikavitasjonsmidler – de siste beskytter hydraulikk (i bremser og lignende) mot arbeidsslitasje.
Det finnes også vannfri kjølevæske, da blir det ingen indre (vanndrevet) korrosjon i motoren som dessuten kan gå med høyere arbeidstemperatur. Men sjekk håndboken! Eller snakk med merkeverkstedet. (Foto: Mobil Oil)
Opprinnelig
Vann var som sagt den første kjølevæsken for bilmotorer. Ikke så rart: Vann er billig, giftfritt og har som sagt høy varme(opptaks)kapasitet. Men vann har bare et flyteområde på 100 Kelvin før det fryser.
I den andre enden av varmeskalaen blir det jo damp. Derfor ble alternative kjølevæsker utviklet. Godt styrt fryse- og kokepunkt er ønskede egenskaper i løsningen, og avhenger av konsentrasjonen av virkestoffene.
Salter senker smeltepunktene til vannblandinger, men saltløsninger brukes ikke til kjølesystemer – de gir lynrask korrosjon fordi de blir til elektrisk ledende elektrolytter og løser opp metallet på grunn av ion-vandring. Rusting.
Organiske forbindelser
med lav molekylvekt er fine frostvæsker. De lages ofte med alkoholer som er svært effektive i vann, som metanol, etanol, etylenglykol osv. Og de har vært brukt i frostvæsker siden1920-tallet. De fleste bilmotorer er jo «vann-kjølte» for å fjerne overskuddsvarme. Vannholdig kjølevæske tilsettes også korrosjonsdempere som beskytter radiatoren, da denne ofte inneholder elektrokjemisk inkompatible metaller (aluminium, støpejern, kobber, messing, loddemetall, etc.). Vannpumpesmøremiddel er også tilsatt.
Vann som fryser blir krystaller som klumper seg sammen – og is-sørpe er tyngre å pumpe rundt, pluss at kjølingen (varmeopptaket) blir MYE dårligere. Og vann som blir is sprenger motoren, volumet øker NI prosent. (Foto: SAE)
Stort temperaturområde
Frostvæske kom til for å overvinne vannets naturlige mangler. Hvis kjølevæsken blir for varm, koker den i motoren og skaper lommer med damp, dette skaper metallødeleggende lokal ekstremvarme (hot spot) og motorsvikt.
Riktig motorkjølevæske og et væskesystem under trykk unngår dette. Med god frostvæske får vi dessuten et stort mulig temperaturområde – fra -37 °C til + 129 °C – med 50 % propylenglykol, tynnet med destillert vann, i et trykksatt væskesystem. Tidlig motorkjølevæske frostvæske var forresten metanol (metylalkohol). Etylenglykol ble faset inn senere. Metanol viste seg å være korrosivt.
Vannfri kjølevæske
er et 100% glykolbasert stoff – stoffet kan være polyetylenglykol, propylenglykol eller dietylenglykol. Kokepunktet 191 °C er høyere enn for de vannbaserte, og væsken hindrer korrosjon. Stoffet ble oppfunnet for å unngå damp. Når vann fordamper, beholder det nemlig bare 4 % av sin varmeledningsevne. Vannfri kjølevæske har også miljøfordeler, bl.a. ved å redusere behovet for kjølevifte og dermed forbedre drivstofføkonomien. Væsken trenger vanligvis ikke å skiftes ut, så dette reduserer farlig avfall etter gjentatte systemspylinger.
Vannfri kjølevæske er mest brukt i motorsport, klassiske biler, ATV-er, UTV-er, snøscootere og eldre biler. Eldre biler kan ha et ikke trykksatt kjølesystem, og vannbasert væske vil fort koke og renne over. Ofte ble dette løst ved å etterfylle vann. Men dette tynner jo ut kjølevæsken, og det etterfylte vannet kan dessuten inneholde uønskede mineraler. Eiere av klassiske biler bruker de vannfrie for å unngå dette.
