При використанні теплоносіїв гліколь-вода при низьких температурах слід враховувати два важливі моменти. Перший - це температура замерзання суміші, а другий - точка розриву.
Температура замерзання
Під впливом явища переохолодження точку замерзання рідини точніше називати точкою плавлення. Переохолодження означає, що рідина охолоджується нижче температури плавлення, але все ще не твердне. Це явище досить поширене, через що експериментальні результати визначення температури замерзання рідини можуть сильно відрізнятися. Однак температура, при якій тверда речовина знову перетворюється на рідину, є відносно стабільною, тому хіміки зазвичай називають її температурою плавлення. У щоденних виразах терміни «точка замерзання» і «точка плавлення» часто взаємозамінні.
Причини для звернення уваги на точку замерзання рідини очевидні: якщо в системі утворюється достатня кількість кристалів льоду, складність перекачування рідини суспензії збільшиться, і це може навіть спричинити закупорки, що значно зменшує теплообмінну здатність. Оскільки температура замерзання етиленгліколю набагато нижча, ніж температура води, його концентрація повинна бути достатньо високою, щоб запобігти кристалізації рідини при найнижчій робочій температурі.
Точка розриву
Точка розриву рідини - це температура, при якій вона повністю замерзає, що є більш серйозною проблемою для водяних систем. На відміну від більшості рідин, вода спочатку стискається при охолодженні, а потім розширюється, коли температура падає далі приблизно після 4°C. При замерзанні його об'єм збільшується приблизно на 9%. Це явище розширення змушує лід плавати на поверхні води, дозволяючи рибам пережити зиму, і це також є причиною того, чому водопровідні труби замерзають і лопаються під час тривалого впливу низьких температур.
Проблеми системи теплообміну очевидні. Хоча етиленгліколь поводиться як «звичайна» рідина, повністю замерзла теплоносна рідина може пошкодити труби чи інше обладнання, коли вона розширюється. На жаль, досить важко визначити точну температуру розриву будь-якої даної системи, оскільки вона залежить не лише від типу та відсоткового вмісту етиленгліколю, але й від матеріалів у системі, типу структури та поведінки рідини.
Беручи як приклад мідні труби, згідно з даними, опублікованими на Network 1, для мідних труб з однаковою товщиною стінки, чим більший діаметр труби, тим менший тиск вони можуть витримати; коли діаметр труби залишається незмінним, збільшення товщини стінки призведе до збільшення тиску розриву. Тягнута мідь має більш високу жорсткість, ніж відпалена мідь. Відпалена мідь повинна пройти термічну обробку, щоб відновити її гнучкість і таким чином вона може витримувати більший тиск. Зварювальні або паяні з’єднання нагріватимуть метал, тим самим зменшуючи тиск розриву. Труби, виготовлені з різних матеріалів, мають різну міцність на розрив, що вплине на тиск, який вони можуть витримати перед податливістю.
Основним способом запобігання вибуху етиленгліколю є зниження температури замерзання, щоб система могла витримувати низькі температури без твердіння. У крайніх випадках, навіть якщо замерзання все-таки станеться, етиленгліколь у суміші зменшить відсоток розширення, що теоретично може запобігти фізичному пошкодженню системи. Однак покладатися на цей ефект нерозумно. Більшість виробників нададуть дані про температуру замерзання та температуру розриву своїх рідин. Тому, якщо існує ризик розриву, найкращим варіантом буде вибір досить високого відсотка етиленгліколю для забезпечення захисту.
