柴油發(fā)動機缸體是如何被凍壞的

時間：2020-08-12作者：山東中動電力工程有限公司瀏覽：301

由于現(xiàn)在天氣冷了，特別是北方，肯定又會凍壞一大批機體，以前我們在北方每年開春以后都會換一批機體。今天小編給大家解讀一下機體是怎么凍裂開的。

大家有沒有注意：比如氣溫在零下10度時，機體如果加的是水，大家都知道機體肯東會凍裂開。如果把水換成防凍液，同樣防凍液的溫度也是在零下10度，為什么機體就不會裂開呢?

物理學(xué)告訴我們：只要有溫差就會產(chǎn)生熱傳遞，環(huán)境溫度零下10度，防凍液也同樣會是零下10度。

其實在同樣的溫度下，加注防凍液和加水，他們的區(qū)別就在于是否結(jié)“冰”。

所以說：冰才是導(dǎo)致機體破裂的主要原因。

這是為什么呢?其中要牽扯到一個專業(yè)術(shù)語：反膨脹。

什么是反膨脹：大家都知道物體有一個物理現(xiàn)象，叫：熱脹冷縮。這是正常的膨脹現(xiàn)象。但是水有反膨脹現(xiàn)象。就是熱縮冷脹。

請看這個水的密度曲線圖就會發(fā)現(xiàn)，水在0℃—4℃時有反膨脹現(xiàn)象，在4℃時密度達到較大，在溫度**或者**4℃后就開始慢慢變小了，一直到0℃。

水的冰點是0℃，所以在0℃時就開始由液體凝固為固體，

物質(zhì)四種形態(tài)：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、等離子態(tài)。

物質(zhì)改變形態(tài)的現(xiàn)象：

固→液=融化。固→氣=升華。

液→固=凝固。液→氣=氣化。

氣→液=液化。氣→固=凝華。

其中伴隨的放熱或吸熱的現(xiàn)象自己去看物理學(xué)。

為什么出現(xiàn)反膨脹現(xiàn)象：這主要是由分子排列決定的。

由于水分子有很強的極性，能通過氫鍵結(jié)合成締合分子。液態(tài)水，除含有簡單的水分子(H2O，水的化學(xué)式，兩個氫原子和一個氧原子組成成一個水分子，看化學(xué)式就知道分子的結(jié)構(gòu))外，同時還含有締合分子(H2O)2和(H2O)3等，當(dāng)溫度在0℃水未結(jié)冰時，大多數(shù)水分子是以(H2O)3的締合分子存在，當(dāng)溫度升高到3.98℃(101kPa)時水分子多以(H2O)2締合分子形式存在，分子占據(jù)空間相對減小，此時水的密度較大。如果溫度再繼續(xù)升高在3.98℃以上，一般物質(zhì)熱脹冷縮的規(guī)律即占主導(dǎo)地位了。水溫降到0℃時，水結(jié)成冰，水結(jié)冰時幾乎全部分子締合在一起成為一個巨大的締合分子，在冰中水分子的排布是每一個氧原子有四個氫原子為近鄰(兩個共價鍵，兩個氫鍵)。如上圖所示。這樣一種排布導(dǎo)致成一種敞開結(jié)構(gòu)，也就是說冰的結(jié)構(gòu)中有較大的空隙，所以冰的密度反比同溫度的水小。

看到這里是不是暈了，是不是覺得當(dāng)初應(yīng)該好好學(xué)學(xué)物理和化學(xué)?其實數(shù)學(xué)才是物理和化學(xué)的基礎(chǔ)。

密度的計算公式是：p=m/v。密度=質(zhì)量除以體積。

注意：物體的重量在物理學(xué)中叫質(zhì)量，不是評價東西好不好的意思。

看公式可以知道：質(zhì)量不變的情況下，密度變小，體積就會增大。

冰在低溫環(huán)境下體積會增大，硬度很高，-40℃時能達到4(莫式硬度，金剛石是10。)，而發(fā)動機的機體硬度一般為HB200左右，還是鑄鐵材料料，含碳量高，屬于脆性材料，抗拉強度低。

結(jié)論就是：冰的體積強行增大，強度**過了鑄鐵的材料強度，強行把機體撐壞了。

仔細看圖上破裂位置的情況就能發(fā)現(xiàn)，破裂的地方都是向外擴張的，都是被撐壞的。

由于防凍液是經(jīng)過某些化學(xué)元素的組合，所以他的凝固點很低，不會結(jié)冰，才能保護機體不會被撐壞。就如同海水一樣，含鹽量大，它的凝固點低，所以杰克其實是被凍死的，而露絲因為沒跳入海里所以才活下來了。

但機器不能加海水的，酸堿鹽都是有腐蝕性的。

所以當(dāng)溫度**4℃時就要考慮更換防凍液了，水在**0℃時是冰，**0℃時是水，在0度時可以是水，也可以是冰，也可以是冰水混合物。

其實還是建議大家在全年都加注防凍液，因為這個產(chǎn)品不能只依靠名字去理解它的功能，它還有很多其他的功能：

1：防凍：這個不必說了。

2：防沸：大家都知道水的沸點是100℃，在100℃時開始沸騰蒸發(fā)，而防凍液沸點可達110℃-120℃，提高散熱性能，防止夏天溫度高時機器開鍋的情況。溫度達到100℃時，缸套冷卻壁會出現(xiàn)沸騰產(chǎn)生氣泡等現(xiàn)象，造成冷卻效果進步降低，導(dǎo)致拉缸。較能有效防止缸套在高頻振動的情況下氣泡導(dǎo)致的穴蝕現(xiàn)象

3：防腐：發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)中有鐵、鋁、鋼等材料，如果使用普通水，難免會出現(xiàn)腐蝕和生銹的現(xiàn)象，防凍液可以有效防止這些情況的發(fā)生。

4：防垢：水在冷卻液道內(nèi)流轉(zhuǎn)，與各種材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生新的物質(zhì)：水垢，會進一步影響冷卻效果，并出現(xiàn)較嚴重的故障，導(dǎo)致日后維修困難，費用大。

就如上圖，八個缸套，用了半天的時間以破壞性的方式拆下來一個，較終只能建議客戶更換機體。實在難拆，就算拆下來了，對機體的破壞性也較大。


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