Меню

Диэлектрическая проницаемость нефтепродуктов таблица



Электрические свойства нефти и нефтепродуктов

Под электрическими свойствами нефтепродуктов обычно понимают явления, возникающие в них под воздействием электричества. Все они являются показателями качества нефтепродуктов, обусловливающими их применение у потребителей (в трансформа­торах, конденсаторах, выключателях высокого напряжения, маслонаполненных кабелях, при перекачках и т. д.).

Интерес представляют две группы свойств. Первая обычно определяется по характеристикам в слабых электрических полях. К этой группе относятся диэлектрическая проницаемость, коэффициент диэлектрических потерь, статическая электризация.

Ко второй группе относятся характеристики, играющие существенную роль в очень сильных электрических полях. Это, прежде всего, электрическая проводимость, напряжение пробоя и дугостойкость.

Свойства первой группы непосредственно связаны с химическим строением вещества, а оценка свойств второй группы существенно усложняется за счет дополнительного влияния самих методов определения этих свойств.

Диэлектрическая проницаемость (относительная) непроводящих материалов представляет собой отношение емкостей плоского конденсатора, измеренных при наличии и отсутствии данного диэлектрика между пластинами конденсатора. Различие между емкостями в двух указанных случаях обусловлено явлением поляризации диэлектрика в электрическом поле.

Диэлектрическую проницаемость e неполярного материала можно выразить через показатель преломления n с помощью уравнения Максвелла: e = n 2

Следует сравнивать значения этих двух величин, измеренных при одной частоте. Однако диэлектрическую проницаемость измеряют обычно при относительно низких частотах (10 2 -10 6 Гц), тогда как показатель преломления определяется в диапазоне частот видимого света. Но даже простое сравнение этих величин дает полезную информацию.

Диэлектрическая проницаемость различных нефтей неодинакова, хотя её значения колеблются в узких пределах. Она зависит от состава и степени дисперсности нефти, температуры, давления, частоты электрического поля, а также от предварительной термической обработки, влажности нефти и других условий. Кривая изменения диэлектрической проницаемости с увеличением частоты поля имеет либо экстремальный характер (для дисперсной системы), либо монотонно убывающий характер. Нефти многих месторождений имеют максимальное значение диэлектрической проницаемости при температуре начала их структурирования. Интересно, что такая же закономерность изменения диэлектрической проницаемости характерна для дизельного топлива и газового конденсата.

Алканы обладают наименьшей диэлектрической проницаемостью. При переходе к аренам она повышается. Диэлектрическая проницаемость нефтяных фракций увеличивается с повышением их температур кипения. Нефтяные остатки содержат много гетероатомных полярных элементов, поэтому диэлектрическая их проницаемость выше, чем диэлектрическая проницаемость дистиллятных фракций, и увеличивается с повышением в них содержания смолисто-асфальтеновых веществ.

Нефтепродукты, как правило, являются хорошими диэлектриками. Их э лектропроводимость — величина, обратная электрическому сопротивлению – очень малая величина: для чистых и сухих нефтепродуктов лежит в интервале от 2×10 -10 до 3×10 -18 (Ом × см) -1 . Удельная электропроводность нефтяных фракций изменяется в широких пределах. По этому показателю, например масляные фракции, находятся между диэлектриками и полупроводниками.

Поскольку нефть и её фракции являются диэлектриками, они легко электризуются при перекачке, перемешивании, заполнении резервуаров. Возникший электрический заряд накапливается, если его рассеивание происходит медленно. Накопление заряда происходит, как правило, на границе раздела фаз. Электровозбудимость — свойство нефтепродуктов (как и всех диэлектриков) накапливать и удерживать статический электри­ческий заряд, возникающий от трения при их движении. Величина такого заряда может достигать сотни вольт, и это может стать причиной взрыва или пожара, если от этого заряда воз­никнет искра в паровоздушной среде.

В возникновении статического электричества определенную, но не решающую роль играет скорость перекачки и геометрические размеры труб, однако плотность заряда увеличивается в десятки раз, если топливо проходит через перегородки или имеет различные примеси. Для предупреждения электризации топлив в них вводят антистатические присадки, повышающие электрическую проводимость систем. Обычно это нафтенаты хрома и кобальта, хромовые соли синтетических жирных кислот, а также соли четвертичных аммониевых оснований. Качество нефтепродукта с добавленным антистатиком характеризуют удельной электрической проводимостью, так как именно эта величина определяет возможность электризации.

Диэлектрическая прочность, или пробивное напряжение, — это минимальное напряжение электрического тока, при котором между двумя дисками (диаметром 25 мм) электродов, помещен­ными в нефтепродукт на расстоянии 2,5 мм друг от друга, проскакивает электрическая искра. Этот показатель очень важен для всех электрических аппаратов высокого напряжения, заполненных нефтепродуктом, так как он определяет их безопасную и устойчивую работу.

Величина пробивного напряжения зависит от многих факто­ров, таких как химический состав нефтепродукта (наличие в нем полярных соединений), содержание влаги, содержание ме­ханических примесей (пыль, волокна и т. д.), температура, дав­ление.

Наличие полярных соединений в масле (например, смол) снижает пробивное напряжение. Особенно резко оно снижается от присутствия влаги. Так, если для абсолютно сухого масла пробивное напряжение достигает значения 200 — 210 кВ/см, то при влажности масла 0,002% (мае.) оно снижается почти вдвое (120 кВ/см), а при влажности 0,01% (масс.) достигает 35 — 40 кВ/см и далее (до влажности 0,1%) меняется незначительно.

Влияние температуры нефтепродукта на пробивное напряже­ние имеет экстремальный характер: до температур 60 — 80°С оно растет (например, для масла от 80 до 160 кВ/см), а при дальнейшем повышении температуры — медленно снижается (до 100 кВ/см при температуре 150 — 160°С).

Читайте также:  Таблица аренды коммерческой недвижимости

Повышение давления способствует увеличению пробивного напряжения, а под вакуумом оно ниже, чем при атмосферном давлении.

Для масел, используемых в трансформаторах, пробивное на­пряжение не должно быть ниже 40 кВ/см, а в маслонаполненных кабелях — не ниже 150 кВ/см.

Тангенс угла диэлектрических потерь (ТУДЭП) — показатель изоляционных свойств масел, используемых в трансформаторах, конденсаторах и кабелях высокого напряжения.

Известно, что при прохождении электрического тока по про­воднику в среде диэлектрика происходит нагрев последнего за счет электрического поля вокруг проводника тока.

Электрическая энергия, затрачиваемая на нагрев окружаю­щего диэлектрика (изоляции), называется диэлектрическими потерями. Эти потери зависят от электропроводных свойств масел и в частности от наличия в них полярных веществ, на поляризацию молекул которых в основном идут потери элек­троэнергии. Чем глубже очищено масло от полярных соедине­ний (смол, асфальтенов, высокомолекулярных ароматических гетероатомных веществ), тем меньше диэлектрические потери в масле. ТУДЭП, норми­руемый для электроизоляционных масел и зависящий от темпе­ратуры: он возрастает с ростом последней. Для трансформатор­ных масел ТУДЭП при 90°С должен составлять не более 0,5, а для кабельных масел (разных марок) при 100°С — от 0,01 до 0,003.

Источник

ХИМИЯ НЕФТИ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

К важнейшим показателям, характеризующим электрические свойства нефтей и нефтепродуктов, относятся электропроводность, электровозбудимость, диэлектрическая проницаемость, электрическая прочность и тангенс угла диэлектрических потерь.

Электропроводность

Чистые нефтепродукты — плохие проводники электрического тока, поэтому их применяют в качестве электроизолирующих материалов для кабелей, трансформаторов и т. д. Электропроводность жидких нефтепродуктов зависит от содержания в них влаги, посторонних примесей, а также от температуры. Чистые углеводороды и сухие нефтепродукты (парафин) обладают электропроводностью от 2·10 -10 до 0,3·10 -18 (См). Вследствие малой электропроводности парафин широко применяют в качестве изолятора в радиотехнике.

Для определения электропроводности, как и других электрических свойств, существуют специальные методики, входящие в комплекс методов квалификационной оценки топлив и масел.

Качество нефтепродукта с добавленным антистатиком характеризуют удельной электропроводностью. В частности, для реактивного топлива эта величина определяется стандартным методом по ГОСТ 25950-83.

Электровозбудимость

Электровозбудимость нефтепродуктов связана с их способностью удерживать электрический заряд, возникающий при трении их о стенки резервуаров, трубопроводов и т. д. При некоторых условиях электрические заряды могут накапливаться в нефтепродукте (статическое электричество), образовывать искры и вызывать воспламенение нефтепродукта. Электрический заряд в сотни вольт появляется, например, в бензине при полоскании в нем сухой шерсти или шелка. При извлечении этих материалов из бензина между ними и бензином может проскакивать искра, вызывающая воспламенение нефтепродукта.

Одним из простых и перспективных методов борьбы с накоплением статического электричества является добавление к топливам специальных (антистатических) присадок, получаемых на основе продуктов нефтепереработки и нефтехимии. Это нафтенаты хрома и кобальта, додецилбензолсульфонат хрома, а также хромовые соли синтетических жирных кислот С1720. Эти присадки повышают электропроводность бензина и таким образом снижают его огнеопасность. Простейшим средством, предотвращающим накопление зарядов, является также заземление резервуаров, трубопроводов и т. д.

Диэлектрическая проницаемость

Fig56

Диэлектрическая проницаемость нефтепродуктов по сравнению с другими диэлектриками невелика и достаточно постоянна (колеблется в пределах 2-2,5). Этот показатель имеет большое значение для бесперебойной работы трансформаторов и масляных выключателей.

Диэлектрическую проницаемость нефтепродуктов, или их пробивное напряжение, выражают величиной наименьшего напряжения электрического тока, которое необходимо для того, чтобы при стандартных электродах и расстояниях между ними мог произойти пробой нефтепродукта (масла) электрической искрой. Пробивное напряжение нефтепродуктов зависит от многих факторов, главными из которых являются влажность, загрязнение волокнами, пылью и т. д., частота тока, температура, давление, форма и материал электродов, расстояние между ними. Влияние влаги хорошо иллюстрируется кривой на рисунке.

Fig57

С увеличением влажности пробивное напряжение резко снижается. Так же действуют примеси волокон и твердых частиц. Заметно влияет на электрическую прочность масел растворенный в них газ. С повышением температуры пробивное напряжение трансформаторных масел увеличивается и при 80°С достигает максимума; дальнейшее повышение температуры приводит к неуклонному снижению пробивного напряжения масла. При повышении давления пробивное напряжение линейно возрастает и при 8 МПа, по-видимому, достигает максимума. В условиях вакуума пробивное напряжение масла ниже, чем при атмосферном давлении.

Для определения пробивного напряжения применяются плоские электроды диаметром 25 мм, установленные в сосуде на расстоянии 2,5 мм друг от друга. Напряжение, при котором происходит пробой масла, выражают в кВ. Электрическая прочность трансформаторного масла должна быть не ниже 40 кВ/см, а для масел, используемых в маслонаполненных кабелях, не ниже 150 кВ/см.

Тангенс угла диэлектрических потерь

Тангенс угла диэлектрических потерь — показатель, применяемый для оценки изоляционных свойств нефтепродуктов, используемых для заливки конденсаторов и кабелей высокого напряжения.

Под действием электрического поля происходит нагрев изоляционного масла. Затраты на нагрев диэлектрика называются диэлектрическими потерями. В нейтральных маслах диэлектрические потери связаны с электропроводностью, а в маслах с примесью полярных компонентов — и с поляризацией молекул в переменном электрическом поле. Диэлектрические потери, возникающие вследствие поляризации молекул, характеризуются тангенсом угла диэлектрических потерь (tg δ). Эти потери достигают максимума при определенной вязкости масла и возрастают с повышением температуры. Например, для кабельных масел tg δ при 100°С должен быть не более 0,003, а для трансформаторных — не более 0,5.

Читайте также:  Таблица калорийности продуктов свинина

Изучение диэлектрических свойств масел различного группового углеводородного состава показало, что наиболее устойчивыми электрическими параметрами обладают масла, полностью лишенные ароматических углеводородов, асфальтосмолистых веществ и твердых парафиновых углеводородов.

Источник

Диэлектрическая проницаемость нефтепродуктов таблица

Главное меню

  • Главная
  • Паровые машины
  • Двигатели внутреннего сгорания
  • Электродвигатели
  • Автоматическое регулирование двигателей
  • Восстановление и ремонт двигателей СМД
  • Топливо для двигателей
  • Карта сайта

Судовые двигатели

  • Судовые двигатели внутреннего сгорания
  • Судовые паровые турбины
  • Судовые газовые турбины
  • Судовые дизельные установки

Главная Топливо для двигателей Реактивные и дизельные топлива Диэлектрическа проницаемость углеводородов и топлив

Диэлектрическа проницаемость углеводородов и топлив

Диэлектрическая проницаемость характеризует ионизирующую способность среды. Диэлектрическая проницаемость численно равна отношению силы взаимодействия точечных электрических зарядов в вакууме К силе их взаимодействия в однородном диэлектрике. Электриче­ские силы, действующие между ДВ У МЯ точечными зарядами, зави­сят не только от величины зарядов q 1 и q 2 и расстояния d, но, как показал Фарадей, и от природы разделяющей их среды:

где ? —константа, характеризующая электропроводность данной среды (относительная диэлектрическая проницаемость).

Ионизирующая способность среды тем больше, чем больше ди­электрическая проницаемость. Диэлектрическая проницаемость за висит от поляризуемости молекул, атомов, ионов, от их числа в 1 см 3 , температуры и частоты изменения поля.

Для воздуха диэлектрическая проницаемость ? принимается равной единице (точнее 1,000585 при 0 °С и 760 мм рт. ст.).

Как видно из табл. 56 и 57, значения диэлектрических проницаемостей для газов и паров весьма малы и близки между со­бой.

Для жидкостей значения е намного больше, чем для газов и паров, и сильно различаются в зависимости от их химического строения. Среди жидкостей углеводороды обладают наименьшей диэлектрической проницаемостью. Для углеводородов различной структуры она неодинакова. Большими значениями диэлектриче­ской проницаемости характеризуются ароматические углеводоро­ды. Диэлектрическая проницаемость нефтепродуктов увеличивается с возрастанием плотности (табл. 58), молекулярного веса

углеводородов и при переходе от насыщенных к ненасыщенным соединениям. С увеличением температуры диэлектрическая про­ницаемость для жидкостей, газов и паров уменьшается, а для твердых тел увеличивается. При критической температуре значе­ния ? жидкостей весьма малы. Влияние температуры на диэлек­трическую проницаемость алкано-циклановой фракции, выкипаю­щей в пределах 150—280 °С, иллюстрируется следующими дан­ными:

Значение ? у полярных серо-, азот- и кислородсодержащих ор­ганических соединений, а тем более у воды, намного выше, чем у углеводородов, с которыми они могут находиться в смеси. Вот почему даже микропримеси кислород-, серо- и азотсодержащих органических соединений в топливах, а также воды и, конечно, минеральные примеси являются причиной образования и накоп­ления опасных количеств статического электричества. На большой разнице в значениях е для воды (около 80) и углеводородов (око­ло 2) основаны некоторые методы определения влажности неф­тепродуктов.

Источник

Электрические свойства нефтей

Нефть – диэлектрик. Диэлектрическая проницаемость (ε) показывает, во сколько раз взаимодействие между электрическими зарядами в данном веществе меньше, чем в вакууме, при прочих равных условиях. Теоретически считается, что если у вещества ε Реклама

С увеличением минерализации диэлектрическая проницаемость будет падать. Например, для растворов NaCl в воде при концентрации NaCl равной 5,6 % диэлектрическая проницаемость воды равна – 69,1, а при концентрации NaCl равной 10,7 % диэлектрическая проницаемость уменьшится до 59.

Электрические свойства зависят от содержания асфальто-смолистых веществ в нефти и с увеличением их содержания можно говорить и об электрической проводимости нефти. Величина удельной электропроводности (γ, ом·м -1 ) нефтей изменяется в диапазоне → 0,5 · 10 -7 –0,5 · 10 -6 ; газоконденсатов и светлых нефтепродуктов → 10 -10 – 10 -16 [ом· м] -1 .

Молеккулярная масса —важнейшая характеристика нефти. Этот показательдает среднее значение веществ, входящих в состав той или иной фракций нефти и позволяет сделать заключение о составе нефтепродуктов. Он широко применяется для расчетов аппаратов подготовки и переработки нефтей. Молекулярная масса связана с температурой кипения продуктов и используется для определения молекулярной рефракции, парахора (эмпирическая зависимость, позволяющая охарактеризовать химический состав нефтяных фракций) и др.

Молекулярная масса узких — пятидесятиградусных — фракций различных нефтей с одинаковыми пределами перегонки имеет достаточно близкие значения. Определение молекулярной массы нефтепродуктов, как и индивидуальных веществ, проводят различными методами, что объясняется разнообразием свойств этих продуктов. Очень часто способ, пригодный для определения молекулярной массы одних продуктов, совершенно непригоден для других. В аналитической практике применяют криоскопический, эбуллиоскопический и реже осмометрический методы. Кроме того, существуют приближенные расчетные методы.

Наиболее распространенной эмпирической формулой для определения молекулярной массы нефтепродуктов является зависимость Воинова:

где а, b, с — постоянные, различные для каждого класса углеводородов;

Источник

Электрические свойства нефти и нефтепродуктов

К важнейшим показателям, характеризующим электрические свойства нефтепродуктов, относятся: электропроводность, электровозбудимость, диэлектрическая проницаемость, диэлектрическая прочность и тангенс угла диэлектрических потерь. Все эти показатели влияют на эксплуатационные свойства нефтепродуктов при использовании их в качестве электроизоляционных материалов.

Читайте также:  Структура электроэнергетики россии таблица

Электропроводность, как правило, для нефтепродуктов невелика и лежит в пределах 2·10 –10 –0,3·10 –18 1/Ом×см. Она заметно снижается при наличии в нефтепродукте влаги или посторонних примесей. С понижением температуры электропроводность нефтепродуктов падает.

Электровозбудимость – связана со способностью нефтепродуктов удерживать на своей поверхности заряды статического электричества, возникающие при трении нефтепродукта о стенки резервуаров, трубопроводов. Величина такого заряда может достигать сотен вольт. Наличие же заряда может вызвать искру и воспламенение нефтепродукта. Предотвращают опасность возникновения пожара или взрыва путем заземления трубопроводов или оборудования, либо добавлением к нефтепродуктам антистатических присадок (органические соли хрома, кобальта) в очень малом количестве (тысячные доли процента).

Диэлектрическая проницаемость – для нефтепродуктов, по сравнению с другими диэлектриками, невелика и достаточно постоянна (имеет значения в пределах 2–2,5). Этот показатель имеет значение для бесперебойной работы масляных трансформаторов и масляных выключателей.

Диэлектрическая прочность или напряжение пробоя– выражается величиной наименьшего напряжения электрического тока, при котором, для стандартных электродов и определенного расстоянии между ними, происходит пробой нефтепродукта электрической искрой. Величина пробивного напряжения зависит от многих факторов: химсостава (наличия полярных молекул), наличия влаги, мехпримесей, температуры, давления.

Тангенс угла диэлектрических потерь(tg δ) – показатель, используемый для оценки изоляционных свойств нефтепродуктов, применяемых для заливки кабелей, конденсаторов. tg δ характеризует потери электроэнергии за счёт поляризации молекул полярных компонентов, входящих в состав нефтепродуктов (ароматических соединений, асфальто-смолистых веществ и др.). Наибольшую стабильность по электрическим свойствам имеют нефтепродукты, лишённые полярных компонентов.

Оптические свойства нефти и нефтепродуктов

К важнейшим оптическим свойствам нефти и нефтепродуктов относятся цвет, лучепреломление и оптическая активность.

Нефти имеют различную окраску в зависимости от плотности: жёлтую при ρ 0,82. Цвет нефтепродукта определяется его составом, а именно – содержанием ароматических и асфальто-смолистых веществ. Поэтому по цвету нефтепродукта можно косвенно судить о степени его очистки от смолистых соединений.

Для определения цвета нефтепродукта используют такие приборы, как колориметры ЦНТ и КНС–1 и КНС–2 для нефтяных парафинов.

2.6.2. Показатель или коэффициент лучепреломления
(коэффициент рефракции)

Он показывает отношение синуса угла падения луча (j п) к синусу угла преломленного луча (j пр) (рис. 2.3). Таким образом

Показатель преломления измеряется при прохождении светового луча из воздуха (или вакуума) в анализируемое вещество и является мерой оптической плотности вещества. Численное значение показывает во сколько раз скорость света в веществе меньше скорости света в вакууме (для которого n = 1), и, следовательно, не может быть меньше единицы.

Показатель преломления зависит от температуры (падает с ее повышением). Эту зависимость характеризует формула:

Показатель преломления различен для лучей с разной длиной волны: большую величину n имеет для лучей с меньшей длиной волны и наоборот.

Стандартная температура измерения показателя преломления – 20 °С, при длине волны света, соответствующей желтой линии в спектре излучения атомов натрия (589,3 нм, обозначается D), поэтому стандартное значение показателя преломления обозначается как n 20 D.

Показатель преломления является аддитивной функцией и используется при косвенных определениях содержания в смеси компонентов с резко отличающимся значениями n. Для определения показателя преломления смеси используется выражение:

где V i – объёмное содержание i-го компонента;

n i – показатель преломления i-го компонента.

По величине n можно судить о групповом углеводородном составе нефтепродукта, а в сочетании с плотностью (ρ или d) и молекулярной массой ( М) – о структурно-групповом составе (метод n— d— M). Показатель преломления углеводородов возрастает с повышением плотности, увеличением отношения С : Н и в ряду: парафины – олефины – нафтены – ароматика – полициклическая ароматика – смолы – асфальтены.

На различии в преломлении лучей с различной длиной волны основано явление дисперсии (разложения на цвета) света. Она определяется как разность показателей преломления нефтепродукта для двух лучей определённой длины волны ( n l1 – n l2). Отношение дисперсии к плотности нефтепродукта называется удельной дисперсией (δ).

гдеn 20 D , l1 и n 20 D , l2 – показатели преломления нефтепродукта для лучей фиолетовой (коротковолновой, с длиной волны l 1) и красной (длинноволновой, l 2) частей спектра.

Для парафиновых углеводородов удельная дисперсия лежит в пределах 149–158, для ароматических – 300–500.

Другим показателем, связывающим показатель преломления и плотность нефтепродукта, является удельная рефракция ( R):

Величина удельной рефракции возрастает в ряду ароматические – парафиновые – нафтеновые углеводороды. Этим показателем пользуются при определении структурно-группового углеводородного состава масел.

Удельная рефракция является свойством аддитивным, что используется при лабораторных измерениях состава смесей нефтепродуктов.

Показатель преломления определяют на приборах – рефрактометрах (ИРФ–22, ИРФ–23, УРЛ и др.).

Это свойство нефтепродуктов поворачивать вокруг оси плоскость поляризации луча поляризованного света. Измеряется с помощью поляриметра. Оптическая активность связана с присутствием в нефтях полициклических нафтенов и аренов. По оптической активности углеводороды располагаются в ряду (по убыванию) – полициклические циклоалканы – циклоалканоарены – полициклические арены – моноциклические арены – алканы.

Источник

Adblock
detector