Температура замерзания электролита в зависимости от плотности. Влияние плотности электролита на температуру замерзания и работу аккумулятора

Как плотность электролита влияет на температуру замерзания аккумулятора. Почему важно контролировать плотность электролита. Как измерить и скорректировать плотность электролита в АКБ. При какой плотности электролит замерзает.

Что такое плотность электролита и почему она важна

Плотность электролита — это ключевой параметр, характеризующий состояние и работоспособность свинцово-кислотного аккумулятора. От плотности электролита зависят следующие важные характеристики АКБ:

• Температура замерзания электролита
• Емкость и напряжение аккумулятора
• Скорость саморазряда
• Интенсивность коррозионных процессов

Оптимальная плотность электролита обеспечивает надежный запуск двигателя в холодное время года и длительный срок службы аккумулятора. Поэтому важно периодически проверять и при необходимости корректировать плотность электролита.

Как плотность электролита влияет на температуру замерзания

Чем выше плотность электролита, тем ниже температура его замерзания. Это связано с тем, что при увеличении концентрации серной кислоты снижается температура кристаллизации раствора.

Зависимость температуры замерзания от плотности электролита можно представить в виде таблицы:

Плотность электролита, г/см³	Температура замерзания, °C
1,100	-7
1,150	-14
1,200	-25
1,250	-50
1,300	-68

Как видно из таблицы, при плотности 1,28 г/см³ электролит замерзает только при экстремально низкой температуре около -68°C. Это обеспечивает надежную работу аккумулятора в зимних условиях.

Оптимальная плотность электролита для разных климатических зон

Рекомендуемая плотность электролита зависит от климатических условий эксплуатации автомобиля:

• Для жаркого климата: 1,23-1,25 г/см³
• Для умеренного климата: 1,25-1,27 г/см³
• Для холодного климата: 1,27-1,29 г/см³

В северных регионах с суровыми зимами используют электролит повышенной плотности для снижения риска замерзания. В жарком климате плотность снижают, чтобы уменьшить испарение воды и коррозию пластин.

Как измерить плотность электролита

Для измерения плотности электролита используют специальный прибор — ареометр. Процедура измерения включает следующие шаги:

1. Снять крышки банок аккумулятора
2. Опустить наконечник ареометра в банку
3. Сжать резиновую грушу и набрать электролит
4. Подождать, пока поплавок ареометра стабилизируется
5. Снять показания по шкале на уровне поверхности электролита
6. Повторить измерения для всех банок

Важно проводить измерения при температуре электролита около 25°C. При других температурах нужно вносить температурную поправку.

Причины снижения плотности электролита

Основные причины уменьшения плотности электролита в процессе эксплуатации аккумулятора:

• Глубокий разряд батареи
• Сульфатация пластин
• Испарение воды из электролита
• Короткое замыкание между пластинами
• Нарушение герметичности корпуса

При снижении плотности электролита увеличивается риск его замерзания, падает емкость и стартерные характеристики аккумулятора. Поэтому важно своевременно выявлять и устранять причины падения плотности.

Как повысить плотность электролита

Для восстановления нормальной плотности электролита можно использовать следующие способы:

1. Зарядить аккумулятор постоянным током
2. Добавить электролит повышенной плотности
3. Заменить часть электролита на свежий с нужной плотностью
4. Провести цикл заряда-разряда батареи

При корректировке плотности важно соблюдать меры безопасности, использовать защитные очки и перчатки. После доведения плотности до нормы нужно проверить уровень электролита во всех банках.

Влияние плотности на другие характеристики аккумулятора

От плотности электролита зависят не только температура замерзания, но и другие важные параметры АКБ:

• Напряжение банок (при повышении плотности растет напряжение)
• Емкость аккумулятора (максимальна при оптимальной плотности)
• Внутреннее сопротивление (снижается с ростом плотности)
• Скорость саморазряда (увеличивается при высокой плотности)
• Срок службы (сокращается при слишком высокой плотности из-за коррозии)

Поэтому важно поддерживать плотность электролита в рекомендованном диапазоне для обеспечения оптимальных характеристик и долговечности аккумулятора.

Как часто нужно проверять плотность электролита

Регулярность проверки плотности электролита зависит от условий эксплуатации аккумулятора:

• Для новых АКБ: через 1-2 месяца после начала эксплуатации
• При нормальной эксплуатации: 1-2 раза в год
• В тяжелых условиях: каждые 3-4 месяца
• При признаках неисправности: внеочередная проверка

Более частые проверки рекомендуются при эксплуатации в жарком климате, частых коротких поездках, использовании мощных потребителей энергии. Своевременный контроль плотности позволяет выявить проблемы на ранней стадии.

Меры безопасности при работе с электролитом

При измерении и корректировке плотности электролита важно соблюдать следующие меры предосторожности:

• Использовать защитные очки и кислотостойкие перчатки
• Работать в хорошо проветриваемом помещении
• Не допускать попадания электролита на кожу и одежду
• Иметь под рукой нейтрализующий раствор соды
• Не курить и не использовать открытый огонь
• Соблюдать осторожность при обращении с ареометром

При попадании электролита на кожу нужно немедленно промыть это место большим количеством воды и обратиться к врачу. Серная кислота очень агрессивна и может вызвать сильные ожоги.

Заключение

Плотность электролита — важнейший параметр, определяющий работоспособность и долговечность свинцово-кислотного аккумулятора. Контроль и своевременная корректировка плотности позволяют:

• Обеспечить надежный запуск двигателя в мороз
• Поддерживать оптимальную емкость батареи
• Предотвратить сульфатацию пластин
• Увеличить срок службы аккумулятора

Регулярная проверка плотности электролита должна быть частью обслуживания автомобиля наряду с заменой масла и фильтров. Это поможет избежать внезапного отказа аккумулятора и связанных с этим проблем.

Справочные таблицы по автомобильным аккумуляторам, электролитам

Приведены полезные справочные таблицы по автомобильным аккумуляторам, электролитам, будут полезны для тех кто использует и обслуживает свинцовые аккумуляторные батареи.

Таблица 1. Удельное сопротивление электролита в зависимости от плотности и температуры.

Температура, градусов С	Удельное сопротивление ом»см Минимальное удельное сопри плотности г/см3 противление, ом*см
	1,105	1,184	1,265	1,353
+30	1,596	1,180	1,140	1,312	1,129 (1,236)
+25	1,689	1,261	1,231	1,422	1,213 (1,233)
+20	1,800	1,357	1,334	1,549	1,310 (1,228)
+10	2,090	1,606	1,602	1,885	1,562 (1,222)
0	2,510	1,961	1,998	2,371	1,928 (1,213)
-10	—	2,500	2,600	3,100	2,480 (1,206)
-20	—	3,350	3,570	4,310	3,340 (1,198)
-30	—	—	5,290	6,350	—
-40	—	—	8,390	9,890	—

Примечание. В столбце Минимальное удельное сопротивление в скобках указана плотность электролита, имеющего минимальное сопротивление при данном значении температуры.

Таблица 2. Температура замерзания электролита разной плотности.

Плотность электролита, приведенная к температуру+15 аС,	Температура замерзания электролита, °С	Плотность электролита, приведенная к температуру +15 *С,	Температура замерзания электролита, °С
1,050	-3,0	1,250	-50,0
1,075	-5,0	1,260	-54,0
1,100	-7,0	1,270	-58,0
1,125	-10,0	1,275	-59,0
1,150	-14,0	1,280	-68,0
1,175	-19,0	1,300	-68,0
1,200	-25,0	1,310	-66,0
1,225	-37,0	1,400	-49,0
1,230	-39,0	1г550	-38,0
1,240	-45,0	1,800	+6,0

Таблица 3. Приготовление электролита заданной плотности по объему и массе серной кислоты.

Р, г/см3	Количество серной кислоты		Р, г/см3	Количество серной кислоты
	мл	г		мл	г
1,21	23,0	39,7	1,31	40,3	67,5
1,22	24,4	42,1	1,32	42,2	70,7
1,23	25,9	44,5	1,33	44,3	73,9
1,24	27,6	47,1	1,34	46,6	77,3
1,25	29,2	49,7	1,35	48,7	80,8
1,26	30,9	52,4	1,36	51,3	84,5
1,27	32,6	52,7	1,37	53,6	88,3
1,28	34,4	58,4	1,38	56,0	91,9
1,29	36,2	61,3	1,39	58,7	96,1
1,30	38,1	64,2	1,40	61,3	100. 0

Примечания. 1. Таблица составлена для плотности электролита, приведенной к температуре +15 °С. 2. Для получения электролита заданной плотности к исходному количеству 100 мл (при приготовлении электролита по объему) или 100 г (при приготовлении электролита по массе) дистилированной воды должно быть добавлено указанное в соответвующем столбце таблицы количество (в мл или в г) серной кислоты плотностью 1,840 г/см .

Таблица 4. Максимально допустимое содержание некоторых примесей.

Вещество	Примеси
	марганец, мышьяк	Железо	Хлористые соединения	Оксиды азота
Серная кислота: марки А	0,00005	0,005	0,0005	0,00005
марки Б	0,0001	0,012		0,0001
Дистиллированная вода	—	0,5	5,5	—
Электролит	0,001	0,1	0,001	—

Примечания. 1. Содержание примесей указано для серной кислоты -в %, для дистиллированной воды и электролита — в мг/л. 2. Содержание меди в серной кислоте и дистиллированной воде не допускается. Допускается наличие меди в электролите в количестве не более 0,01 мг/л.

Таблица 5. Корректировка плотности электролита.

Имеющаяся плотность электролита 1,25 Г/см3	Требуемая плотность
	1,25 Г/см3			1,27 Г/см3			1,29 Г/смЗ			1,31 Г/смЗ
	-Э	+КЭ	+В	-Э	+КЭ	+В	-Э	+КЭ	+В	-Э	+КЭ	+В
1.24	61	62	—	173	175	—	252	256	—	—	—	—
1,25	—	—	—	118	119	—	215	219	—	—	—	—
1,26	39	—	40	65	66	—	177	180	—	290	294	—
1,27	78	—	80	—	—	—	122	124	—	246	249	—
1,28	117	—	120	40	—	42	63	64	—	198	201	—
1,29	157	—	161	75	—	78	—	—	—	143	145	—
1,30	—	—	—	109	—	113	36	—	37	79	81	—
1,31	—	—	—	143	—	148	72	—	76	—	—	—

Примечание. Таблица составлена в расчете на 1 л электролита. В столбцах таблицы применены следующие обозначения: -Э — отобрать электролита; + КЭ — долить концентрированного электролита с плотностью 1,4 г/см3; +В — долить дистиллированной воды; Объемы даны в см3.

Литература: В. Ю. Грачев — Как продлить срок службы аккумулятора.

Плотность электролита в аккумуляторе — способы повышения плотности электролита

Аккумуляторная батарея – один из основных элементов автомобиля, отвечающих за пуск двигателя. Значение аккумулятора сложно переоценить, ведь без него невозможно завести мотор, а, значит, машина своим ходом передвигаться не сможет. Именно поэтому АКБ требует к себе особого внимания, исключающего возникновение неприятных ситуаций в виде невозможности совершить запланированную поездку. При этом стоит отметить, что для поддержания работоспособности это важного источника питания не требуется предпринимать каких-то сверхусилий, а достаточно выполнять лишь небольшой комплекс профилактических мер.

Свинцовая аккумуляторная батарея представляет собой гальванический элемент, внутри которого химическая энергия в результате протекающих реакций преобразуется в электрическую. Этот процесс невозможен без электролита – раствора кислоты, обеспечивающего движение заряженных частиц между погруженными в него электродами. Как правило, электролит представляет собой водный раствор серной кислоты определенной плотности. Именно такой параметр как плотность электролита оказывает значительное влияние на работоспособность аккумулятора, поэтому периодически его нужно контролировать.

Измерение плотности электролита в аккумуляторе

Измерить плотность залитого в свинцовый аккумулятор электролита не так уж сложно, однако есть определенные нюансы, связанные с особенностями устройства и принципом работы АКБ. Перечислим некоторые важные моменты, которые надо учесть:

• Осуществить процедуру измерения плотности получится только в случае с так называемым обслуживаемым аккумулятором, который предоставляет доступ к банкам (секциям) с электролитом посредством закрытых крышками заливных отверстий. Как раз через эти отверстия (обычно их число равно шести, как и количество секций) и осуществляется забор состава для замера плотности.
• В процессе своей работы автомобильная аккумуляторная батарея постоянно заряжается и разряжается. Разряд происходит при прокручивании стартера, а заряд – при уже заведенном двигателе от генератора. В зависимости от степени заряженности меняется и плотность электролита. Значения могут колебаться в пределах 0.15-0.16 г/см³. Важно отметить, что автомобильный генератор не способен полностью зарядить аккумуляторную батарею. При штатной работе на машине потенциал АКБ используется только на 80-90%. Полный заряд может обеспечить только внешнее зарядное устройство, к которому обязательно придется прибегнуть перед осуществлением замера плотности электролита.
• Плотность электролита зависит от его температуры. Обычно замер производится при температуре +25 °С, в противном случае делаются поправки.

Допустим, все вышеперечисленные условия приняты во внимание, и есть возможность приступить непосредственно к замеру плотности. Для этого понадобится специальный прибор – денсиметр, который состоит из ареометра, резиновой груши и стеклянной трубки с наконечником. Прибор вводится в банку аккумулятора через заливное отверстие, а затем осуществляется засасывание электролита с помощью резиновой груши. Оно происходит до тех пор, пока ареометр не всплывет. Показания считываются после того, как прекратятся колебания ареометра и появится возможность определения точного значения. Отсчет показаний производится по шкале, при этом взгляд должен находиться на уровне поверхности жидкости.

Полученное значение должно входить в диапазон 1.25-1.27 г/см³, если автомобиль эксплуатируется в средней полосе. В холодной климатической зоне (средняя месячная температура января ниже -15 °С) показатель должен находиться в интервале 1.27-1.29 г/см³. Проверять плотность электролита на соответствие этим числам нужно в каждой из шести банок аккумулятора. Показания не должны отличаться более чем на 0.01 г/см³, иначе потребуется их корректировка.

Как мы уже говорили, плотность электролита изменяется в зависимости от температуры. Это значит, что зимой и летом жидкость в одном и том же полностью исправном аккумуляторе будет иметь разную плотность. О том, насколько будут разниться показания, дает представление приведенная ниже таблица.

Зависимость температуры замерзания электролита от его плотности демонстрирует еще одна таблица. На основе этих данных можно установить оптимальную плотность электролита для конкретных климатических условий. Нижняя граница подобранного интервала должна гарантировать, что электролит не замерзнет даже при самых сильных холодах и обеспечит требуемое для прокручивания стартера усилие. В то же время чрезмерно завышать плотность тоже нельзя, так как на положительных электродах аккумулятора начинают ускоряться коррозионные процессы, приводящие к сульфатации пластин.

Причины изменения плотности электролита

Зафиксированные в результате измерения плотности значения не всегда соответствуют требуемым показателям. Расхождения могут касаться как отдельных банок аккумулятора, так и всех вместе. Если плотность завышена, то нужно обратить в первую очередь внимание на уровень электролита. Низкий уровень в большинстве случае является последствием электролиза, приводящего к разложению входящей в состав электролита воды на водород и кислород. Этот процесс выражается в появлении на поверхности жидкости пузырьков, что обычно происходит при зарядке аккумулятора. Частое «кипение» может приводить к снижению концентрации воды, и этот вопрос решается ее простым добавлением. Доливать в аккумулятор стоит только дистиллированную воду, контролируя при этом уровень электролита. Подробнее о корректировке плотности электролита поговорим ниже.

Если с повышенной плотностью все ясно, то с пониженной ситуация несколько сложнее. В теории, одной из причин понижения плотности, может быть то, что по какой-то причине в электролите уменьшилась доля серной кислоты. Однако на практике это маловероятно, так как сама по себе она обладает высокой температурой кипения, исключающей испарение даже при интенсивном нагреве, который происходит, например, при зарядке аккумуляторной батареи. Более распространенной причиной снижения плотности электролита является так называемая сульфатация пластин, заключающаяся в образовании на электродах сульфата свинца (PbSO4). На самом деле, это естественный процесс, происходящий при каждом разряде АКБ. Но дело в том, что при нормальном режиме работы после разряда аккумулятора обязательно происходит его заряд (на автомобиле аккумулятор постоянно подзаряжается от генератора). Заряд сопровождается обратным преобразованием сульфата свинца в свинец (на катоде) и двуокись свинца (на аноде) – в те активные вещества, которые составляют основу электродов и непосредственно участвуют в химическом процессе внутри аккумуляторной батареи. Если АКБ находится длительное время в разряженном состоянии, сульфат свинца кристаллизуется, безвозвратно теряя способность участвовать в химических реакциях. Это очень неприятный процесс, в результате которого аккумулятор уже не получится зарядить полностью даже при использовании внешнего зарядного устройства ввиду того, что не вся площадь пластин задействована в работе. Так как аккумулятор не заряжается до конца, то и плотность электролита не восстанавливается до своих исходных значений. По сути, здесь уже идет разговор об устранении нарушений в нормальном функционировании аккумулятора.

Частичную сульфатацию пластин можно устранить с помощью контрольно-тренировочных циклов, заключающихся в заряде и последующем разряде батареи до определенного уровня. Большинство современных зарядных устройств имеют такую функцию, поэтому имеет смысл ей воспользоваться, особенно если аккумулятор по какой-то причине долго находился в разряженном состоянии. Процедура десульфатации весьма длительная и может занять до нескольких дней. Если она не принесла результата, то крайней мерой является увеличение плотности с помощью добавления корректирующего электролита (плотность около 1.40 г/см³). Такой способ можно рассматривать только как временное решение проблемы, потому что причина как таковая не устраняется.

Как поднять плотность электролита

Понизить или повысить плотность электролита в аккумуляторе можно путем откачивания его определенного количества, и долива взамен дистиллированной воды или электролита с повышенной плотностью (корректирующего). Данная процедура требует больших временных затрат, так как цикл откачки-долива может повторяться несколько раз, пока не будет достигнуто требуемое значение. После каждой корректировки необходимо поставить аккумулятор на зарядку (минимум на 30 минут), а затем дать ему постоять (0.5-2 часа). Эти действия необходимы для лучшего перемешивания электролита и выравнивания плотности в банках.

В процессе поднятия (или понижения) плотности электролита не стоит забывать и о контроле его уровня. Он осуществляется стеклянной трубкой с двумя отверстиями по краям. Один край погружается в электролит до тех пор, пока не упрется в предохранительную сетку. Далее верхний конец закрывается пальцем, а сама трубка осторожно поднимается вместе со столбиком жидкости внутри. Высота этого столбика указывает на расстояние от верхней кромки пластин до поверхности залитого электролита. Оно должно составлять 10-15 мм. Если аккумулятор имеет индикатор (тубус) или прозрачный корпус с нанесенными метками минимума и максимума, то контролировать уровень значительно проще.

Не стоит забывать, что все операции с электролитом необходимо выполнять осторожно, используя защитные перчатки и очки.

Как измерить плотность электролита – видео