Статьи

Плотностью р называется величина, определяемая отношением массы вещества к занимаемому им объему. Относительная плотность жидкости р4 определяется как отношение плотности жидкости при заданной температуре к плотности воды при 4С.

     

Обычно для масел используется показатель относительной плотности жидкости, т.е. отношение плотности масла при 20С к плотности воды при 4С.

    

Поскольку масса эталонного килограмма практически равна массе 1дм3 воды при 4С, значения плотности и относительной плотности практически совпадают.

     

С повышением температуры плотность масла снижается. Температурный коэффициент объемного расширения равен примерно 0,0006 С-1.

      

Изменения плотности и относительной плотности расчитываются по формуле Д.И. Менделеева.

     

Плотность обычных трансформаторных масел колеблется в пределах 800-890 кг/м3 и зависит от его химического состава.

     

Чем больше в масле полициклических ароматических и нафтеновых углеводородов, тем выше его плотность.

     

Молекулярная масса М трансформаторных масел колеблется в пределах 230-330 и зависит от их фракционного и химического состава.

     

При близком фракционном составе чем больше в масле ароматических углеводородов, тем меньше молекулярная масса и больше плотность, т.е. по мере углубления очистки масла (удаления полициклических ароматических углеводородов) снижается плотность и увеличивается его молекулярная масса.

     

Молекулярная масса масел определяется эбуллиоскопическим или криоскопическим методами. Оба метода основаны на законах о разбавленных растворах: первый- на измерении повышения температуры кипения чистого растворителя. а второй-на измерении понижения температуры кристаллизации чистого растворителя. Поскольку полициклические ароматические и нафтено-ароматические углеводороды склоны к ассоциации, молекулярную массу определяют при разной концентрации масла в растворителе и истинную молекулярную массу рассчитывают экстраполяцией к нулевой концентрации.

     

Показатель преломления характеризует изменение скорости света при заданных значенниях этих параметров является характеристикой вещества.

     

Удельная дисперсия у насыщенных-парафиновых и нафтеновых-углеводородов около 98-100, а у ароматических достигает 250.

     

Подобно плотности значение показателя преломления снижается при углублении очистки-снижении концентрации ароматических углеводородов. При близком фракционном составе и вязкости масел показатель преломления удовлетворительно характеризует содержание ароматических углеводородов.

      

Вязкость любой жидкости, в том числе масла, характеризует свойство ее оказывать сопротивление при перемещении одной части жидкости относительно другой.

     

В системе СИ за единицу динамической вязкости принимается Па * с (1 Па * с = 10 пз).

     

Обычно пользуются понятием кинематической вязкости, представляющей сбой отношение динамической вязкости к плотности; за единицу ее принимают в системе СИ 1 м2/с (1 м2/с=10 сСТ; мм2с=1 сСт).

      

Вязкость иногда выражают в других единицах-градусах Энглера (условная вязкость, ВУ). За рубежом пользуются градусами Сейболта и Редвуда.

     

В практике часто важно знать вязкость масла при низких температурах, экспериментальное определение которой сложно. С этой целью определяют вязкость при двух положительных температурах, соединяют значения их прямой на номограмме и экстраполируют до искомой температуры. Следует учитывать, что номограмма построена исходя из предположения, что в принятом интервале температур масло проявляет себя как ньютоновская жидкость.

     

При температурах, близких к температуре застывания, проявляется аномалия вязкости. Поэтому пользоваться номограммой можно до температур на 10-15С выше температуры застывания.

     

На практике широкое применение нашел "индекс вязкости" по Дину и Девису. Эти авторы предложили сравнивать вязкость испытуемого масла с вязкостью масляных дистиллятов, полученных из американских нефтей Пенсильванского и Мексиканского заливов. Индекс вязкости первого масла принимается за 100, а второго-за 0.

     

Все масла при 98,9С должны иметь одинаковую вязкость.

     

Плотность, показатель преломления и вязкость масел находятся в зависимости от химического и в первую очередь углеводородного состава масел при близком фракционном составе.

     

В этом отношении представляют интерес данные К.И. Зиминой и А.А. Симионова.    

     

Дистиллят анастасиевской нефти разогнали на фракции 300-350 350-400С, разделили их хроматографией на силикагеле на насыщенную и ароматическую части и определии указанные показатели их.  

      

Из этих данных следует, что насыщенная часть масла (сумма парафиновых и нафтеновых углеводородов) характеризуется по сравнению с ароматической дистиллята меньшими значениями плотности, показателя преломления, вязкости (за исключением легких ароматических углеводородов) и большими значениями индекса вязкости и молекулярной массы.

      

С "утяжелением" ароматических углеводородв монотонно повышаются плотность и показатель преломления, снижаются молекулярная масса и индекс вязкости.

       

Представляет интерес вопрос, отличаются ли по физическим параметрам углеводороды, входящие в состав каждой части-насыщенной и ароматической. Для решения этого вопроса эти части дистиллята анастасиевской нефти разделили каждую методом термической диффузии на 10 фракций.

     

Прежде всего следует отметить, что каждая часть хроматографического разделения. содержащая как насыщенные (парафиновые и нафтеновые), так и ароматические углеводороды, состоит из соединение, резко отличающихся по физическим параметрам.

     

Оказалось, что в части, состоящей только из парафиновых и нафтеновых углеводородов (насыщенная часть), содержатся полициклические нафтеновые углеводороды которые по своим физическим показателям мало отличаются от ароматических углеводородов.

     

Так, десятая фракция ТДР насыщенной части характеризуется большими плотностью, показателем преломления, вязкостью и меньшим индексом вязкости, чем первая фракция ТДР "легких" ароматических углеводородов. Индексы вязкости фракций первой (+160) и десятой (-110) ТДР насыщенных частей различаются на 270 единиц.

     

Таким образом, масло состоит из взаимного раствора очень большого числа углеводородов, резко различающихся по физическим показателям. Даже насыщенные углеводороды, выделенные из масла, содержат фракции. существенно различающиеся по плотности, показателю преломления. вязкости и индексу вязкости.

    

Температура вспышки трансформаторных масел определяется в закрытом тигле в аппарате Мартенс-Пенского.

     

Температурой вспышки называется температура, при которой пары масла, нагреваемого в стандартных условиях, вспыхивают при поднесении к ним пламени.

     

Температура вспышки для обычных товарных масел колеблется в пределах 130-170, а для арктического масла-от 90 до 115С и зависит от фракционного состава, наличия относительно низкокипящих фракций и в меньшей степени от химического состава.

     

Температуры вспышки масел находятся в зависимости от  упругости их насыщенных паров.Чем ниже упругость паров, чем выше температура вспышки, тем лучше можно дегазировать и осушать масло перед заливом в высоковольное оборудование. Минимальная температура вспышки масел регламентируется не столько по противопожарным соображениям, сколько с точки зрения возможности глубокой их дегазации.

     

В отношении пожарной безопасности большую роль играет температура самовоспламенения; это температура, при которой масло при наличии воздуха загорается самопроизвольно без поднесения пламени. У трансформаторных масел эта температура около 350-400С.

     

У отечественных трансформаторных масел упругость насыщенных паров при 60С колеблется от 8 до 0,4 Па. У зарубежных масел, как правило, упругость паров ниже и составляет от 1,3 до 0,07 Па.