Жидкость диэлектрик для компьютера
Как известно жидкие диэлектрики жидкие диэлектрики могут состоять из нейтральных молекул, т.е. неполярных молекул, или из дипольных (полярных) молекул. В соответствии с этим они по-разному будут реагировать на наложение электрического поля.
К нейтральным жидкостям относятся все нефтяные масла: трансформаторное масло, кабельное масло, конденсаторное масло, а также бензол, толуол и др.
Величина для нейтральных жидкостей определяется наличием только электронной поляризации, а значит и не превышает значения 2,5. Диэлектрическая проницаемость зависит от температуры, т.к. с повышением температуры происходит тепловое расширение, и число частиц в единице объема уменьшается. Наиболее резкое изменение происходит на границе фазового перехода вещества из жидкого в газообразное состояние.
Диэлектрическая проницаемость неполярных жидких диэлектриков практически не зависит от частоты изменения электрического поля, т.к. время установления электронной поляризации очень мало (см. рис. 1.12).
Рисунок 1.12 — Зависимость для нейтральных жидких диэлектриков от частоты изменения электрического поля
К полярным жидкостям относятся хлорированные дифенилы, савол, этиловый спирт и др. Они обладают электронной и дипольно-релаксационной поляризациями.
Диэлектрическая проницаемость тем больше, чем больше степень полярности молекул, которая оценивается величиной дипольного момента.
Диэлектрическая проницаемость зависит от количества вещества в единице объема, т.е. существенно зависит от температуры (см. рис. 1.6).
В температурной зависимости наблюдается максимум при определенной температуре. Условие максимума диэлектрической проницаемости следующее: время релаксации должно быть равно времени полупериода действующего электрического поля: .
Время релаксации — внутренний параметр данного диэлектрика и зависит от вязкости среды. С повышением температуры вязкость среды уменьшается и время релаксации также уменьшается.
Частотная зависимость имеет такой же вид, как и для дипольно-релаксационной поляризации (см. рис. 1.7). С увеличением частоты в начале диполи успевают следовать за изменением поля, а при достижении граничной частоты, диполи уже не успевают за изменением поля. При этом величина диэлектрической проницаемости уменьшается до значения, обусловленного чисто электронной поляризацией.
С повышением температуры исходная величина диэлектрической проницаемости уменьшается, т.к. плотность среды становится меньше и раздвигается частотный диапазон, т.е. граничная частота становится больше.
Диэлектрики
Компания НПК-ЕДМ предлагает к поставке диэлектрические жидкости:
JOKISCH® EDM FLUIDE. Jokisch® признанное качество Германии!
Jokisch® — ведущий производитель химии для металлообработки, обеспечивающий такие мировые гиганты промышленности как AEG, BMW, Mersedes-Benz, Siemens, Bosch, Lufthansa Technik, BAYER и другие.
EDM Fluide 19 в основном используется для тонкой обработки и эффективен для прошивной эрозии. Хорошая проникающая способность позволяет заполнять труднодоступные места обрабатываемой поверхности детали. Позволяет достигать шероховатости поверхности менее 1мкм.
EDM Fluide 24 добился отличных результатов в EDM! Этот диэлектрик в основном используется для чистовой и черновой обработки.
EDM Fluide 37 обеспечивает эффективную черновую обработку. Из-за высокой вязкости отработанный материал быстро отделяется к фильтр элементу. Это обеспечивает высокий уровень удаления и предотвращает образование дуги. Кроме того, EDM Fluide 37 эффективен при обработке твердого сплава. Благодаря высокой чистоте жидкости, составные части кобальта из твердого сплава практически не растворяются.
Диэлектрики Jokisch EDM Fluide состоят из специально рафинированного технического беленого масла высокой чистоты. Незначительное содержание ароматических веществ позволяет значительное улучшить условия труда. Высокая диэлектрическая прочность делает возможным обрабатывать малогабаритные детали, что в сочетании с превосходными свойствами обеспечивает высокую производительность. Jokisch EDM жидкости отличаются высоким стабильным качеством и хорошо очищаются обычной системой фильтрации станка. Диэлектрики пригодны для обработки медными и графитовыми электродами.
IonoPlus® IME-MH — первый диэлектрик с сателлитными электродами!
Кроме того, что он имеет наилучшие моющие способности и высочайшую силу разряда, имеется ряд уникальных преимуществ.
IonoPlus® IME-MH можно использовать с любыми системами фильтрации. Распоряжения о горючих жидкостях (VbF) не распространяются на IonoPlus® IME-MH.
| Технические данные | Стандарт | |
| Плотность при 15°С, г/см3 | 0,79 | ASTM D 7042 |
| Кинетическая вязкость при 40°С, мм2/с | 2,5 | ASTM D 7042 |
| Точка замерзания, °С | -15 | DIN ISO 3016 |
| Точка вспышки, °С | 107 | DIN EN 2719 |
| Содержание ароматизаторов, % | 0,01 | DIN 51 378 |
— Выше эффективность съема металла: время необходимое на установление моста ионизации значительно уменьшено
— Выше стойкость электрода: макромолекулы окружают электрод, как защитная сетка
— Лучше качество обработанной поверхности: сателлитные электроды позволяют оптимально распределить разряды
— Блестящие результаты после чистовых операций: за минимальный промежуток времени можно получить шероховатость поверхности менее 0,1 мкм
— Наилучшая мощность диспергирования: быстрое рассеивание частиц отходов обработки позволяет предотвратить дефекты поверхностного слоя
Диэлектрическая жидкость SteelFluid (Италия), которая является идеальной для ЭИ (ЭЭ) прошивочных станков с высочайшей степенью очистки, что гарантирует наилучшую шероховатость и наименьший износ.
— практически отсутствует запах;
— минимальный расход электродов;
— улучшает качество обрабатываемой поверхности;
— устойчивость к оксидации даже в случае применения медных электродов;
— при попадании на кожу не вызывает раздражений.
EDM-Концентрат диэлектрика (артикул 60.30.101) для начального прожига отверстий электроэрозионной супердрелью.
— Продукт не является токсичным
— Снижает износ электрода
— Осуществляет защиту от коррозии
— Достигается более низкая шероховатость поверхности
Подходит к станкам:
Charmilles SH2 ( На бак 25 литров — 2,5 литра концентрата диэлектрика.)
Charmilles SH2 SNS ( На бак 100 литров -10 литров концентрата диэлектрика.)
Продукт необходимо смешивать в соотношении 1:10 с дистиллированной водой.
Применение:
«Концентрат диэлектрика» поставляется в форме концентрата. Его необходимо разбавлять в соотношении 1:10 дистиллированной водой. Изначально раствор имеет концентрацию около 1,5% это можно измерить с помощью ручного рефрактометра. Рекомендуется периодически определять концентрацию раствора, поскольку вода испаряется быстрее, и, в случае необходимости, ее долить. Оптимальная концентрация колеблется в пределах от 1% до 2%.
Физические свойства:
| Внешний вид | Цвет раствора от прозрачного до светло-коричневого |
| PH-фактор | 8.5 |
| Плотность при 20⁰С Г/мл | 1.050 |
| Способность к биологическому разложению | >90% |
| Точка воспламенения, вспышки | Не поддается измерению |
| Токсичность | Не токсичен |
| Растворимость в воде | Любое соотношение, самостоятельным перемешиванием |
УПАКОВКА: пластиковая канистра 5 литров
Диэлектрическая жидкость Bohremulsion-КS, полный аналог Vitol-KS (артикул 60.30.100); объем — 10 литров.
Данная диэлектрическая жидкость является высокотехнологичным химическим продуктом, предназначенным для использования в электроискровых (электроэрозионных) дрелях, работающих на специальных диэлектриках. Bohremulsion-КS подходит для электроэрозионного сверления любых металлов и сплавов.
Диэлектрическая жидкость Bohremulsion-КS обеспечивает высокую точность и чистоту поверхности, максимальную производительность и низкий износ электрода. Данный продукт обеспечивает временную защиту металла от коррозии благодаря специальным добавкам, входящим в её состав.
Информацию по ценам и наличию товара уточняйте у наших менеджеров или по телефону (831) 2-0000-22.
Текст научной работы на тему «Электропроводность антифриза и концентрация продуктов коррозии»
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ АНТИФРИЗА И КОНЦЕНТРАЦИЯ ПРОДУКТОВ
М.И. Наглюк, аспирант, ХНАДУ
Аннотация. Получена зависимость изменения электропроводности антифриза от концентраций продуктов коррозионного изнашивания.
Ключевые слова: электропроводимость, антифриз, охлаждающая жидкость, концентрация.
ЕЛЕКТРОПРОВІДНІСТЬ АНТИФРИЗУ І КОНЦЕНТРАЦІЯ ПРОДУКТІВ
М.І. Наглюк, аспірант, ХНАДУ
Анотація. Отримано залежність зміни електропровідності антифризу від концентрацій продуктів корозійного зношування.
Ключові слова: електропровідність, антифриз, охолоджуюча рідина, концентрація.
CONDUCTIVITY OF ANTIFREEZE AND CONCENTRATION OF PRODUCTS
М. Naglyuk, post graduate student, KhNAHU
Abstract. Dependence of antifreeze conductivity change is got on the concentrations of products of corrosive wear.
Key words: conduction, antifreeze, cooling fluid, density.
Развитие автомобильной техники в направлении выпуска автомобилей, повышения их качества, надёжности и долговечности одновременно требует и применения современных качественных эксплуатационных материалов. Для всесезонной эксплуатации в системах жидкостного охлаждения автомобильных двигателей применяются антифризы и тосолы.
Вода во время использования в системе охлаждения образует накипь, один миллиметр которой на стенках рубашки охлаждения двигателя ухудшает теплообмен на 25 %, что
в свою очередь снижает мощность двигателя на 6 %, а расход топлива увеличивается до
5 % [1]. Миллиметр накипи появляется уже через три — четыре месяца эксплуатации автомобиля, система охлаждения которого заполнена природной водой. Также наблюдается неоднородность толщины соляных отложений на поверхностях, которые передают тепло. Из-за этого возникают значительные перепады температурных полей (термонапряжения), что может привести к разрушению деталей системы охлаждения.
Большие неприятности возникают и из-за коррозионного разрушения деталей системы охлаждения, которые изготовлены из разных металлов (сталь, чугун, силумин, медь, алюминий и др.). Оказавшись в контакте, эти
металлы, с разными электродными потенциалами, образуют гальванические пары, вследствие чего скорость коррозии резко возрастает. Уже через 1,5-2 года эксплуатации нового автомобиля с природной водой в системе охлаждения его двигатель требует текущего, а иногда и капитального ремонта.
Использование антифризов и тосолов устраняет большую часть недостатков, связанных с использованием природной воды в системах охлаждения. Это достигается введением в состав охлаждающей жидкости специальных и присадок, которые предотвращают образование накипи, понижают вспенивае-мость, интенсивность коррозии, температуру застывания, повышают температуру кипения и др.
Цель и постановка задачи
Всесезонная охлаждающая жидкость является одним из основных функциональных элементов двигателя, который много в чём определяет надёжность и эффективность работы его систем. И, соответственно, как любой функциональный параметр нуждается в периодической диагностике и контроле качественного состояния. Одним из методов контроля качества охлаждающей жидкости может быть удельная электропроводность антифриза.
Измерение удельной электропроводимости углеводородных жидкостей (топлив, масел, растворов, растворов присадок) широко используется не только для оценки этого показателя, но и для исследования межмолекуляр-ных взаимодействий в указанных жидкостях.
Электропроводимость характеризует наличие в этих жидкостях свободных заряженных частиц, способных передвигаться под действием электрического поля (электронов, ионов, заряженных коллоидных частиц) [2, 3, 4]. Углеводородные жидкости являются диэлектриками, их удельная электропроводимость не превышает 104 пСМ/м [4, 5].
Удельную электропроводимость измеряют, подавая напряжение на измерительную ячейку с жидкостью. Точность измерения во многом зависит от времени, условий и типа измерительной ячейки; чаще всего используют трехзажимные измерительные ячейки с охранным электродом. Преимуществом таких ячеек является отсутствие краевого эффекта
(искажения электрического поля у краёв ячейки). Кроме того, их применение позволяет при погружении охранного электрода в жидкость не менее чем на 2 мм избежать влияния объема жидкости на результаты измерения.
Сейчас наибольшее распространение получили три основных метода определения удельной электропроводимости: измерение при постоянном напряжении; измерение при переменном напряжении; измерение методом разряда конденсатора.
В зависимости от метода измерения в жидкости под действием приложенного электрического поля могут протекать побочные явления — поляризация и электроочистка. Явление электроочистки проявляется при измерении электропроводимости жидкостей с постоянным напряжением. При использовании переменного напряжения на результат заметно влияют поляризационные токи, возникающие вследствие поляризации дипольных молекул и протекающие в течение всего измерения. При применении постоянного напряжения поляризация возникает только в моменты подачи и отключения напряжения, поэтому ее влиянием на результаты измерения можно пренебречь [3].
Измерение при постоянном напряжении осуществляется с помощью серийно выпускаемых приборов, измеряющих малые токи или большие сопротивления [4, 6].
Для измерения объемного электрического сопротивления автомобильных охлаждающих жидкостей использовался комбинированный цифровой прибор «Щ-300» и методика, изложенная в ГОСТ 6581.
Удельное объемное электрическое сопротивление вычислялось по формуле
ру = 0,113• с • ^-1012, (1)
где Яу — измеренное значение объемного электрического сопротивления, Ом; С0 — ёмкость пустой измерительной ячейки, измеренная при температурах испытаний, Ф.
Тогда удельную электропроводимость рассчитывают
где ру — удельное сопротивление жидкости, Ом.
Для определения влияния концентрации продуктов коррозионного изнашивания элементов системы жидкостного охлаждения двигателя на электропроводимость охлаждающей жидкости были подготовлены пробы антифриза с заданной величиной концентрации окисей металлов, которые чаще всего встречаются в охлаждающих жидкостях, работавших в двигателе. В качестве примесей были взяты следующие элементы: окись железа ^е203), окись алюминия (А1203) и оксид меди (СиО). В пробы чистой охлаждающей жидкости были добавлены такие концентрации продуктов коррозионного изнашивания: 10 г/т, 50 г/т, 100 г/т, 200 г/т и 500 г/т. В результате было получено 15 проб с известными концентрациями и одна проба с чистой жидкостью для определения начальной электропроводимости жидкости.
Перед началом измерения прибор прогревался в течение одного часа. Далее перед замером каждая проба активно перемешивалась и термостатировалась. После чего жидкость наливается в измерительную ячейку и производится измерение.
Изменение электропроводности охлаждающей жидкости от концентрации окиси железа, меди и алюминия представлено на рис. 1.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Концентрация, г/т I 1 — Медь —±— 2 — Алюминий 3 — Железо I
Рис. 1. Изменение электропроводимости антифриза от концентрации окиси железа, меди и алюминия
В результате выполненных измерений сопротивления по приведенным выше формулам были рассчитаны величины объемного удельного сопротивления охлаждающей жидкости и построены зависимости измене-
ния величины электропроводимости охлаждающей жидкости от увеличения концентрации продуктов коррозионного изнашивания элементов системы охлаждения двигателя.
Наибольшее влияние на изменение электропроводимости антифриза оказывает концентрация окиси железа. Значение электропроводности (чистого антифриза и с добавлением окиси железа до 500 г/т) увеличилось с 2,816^ 10-6 Ом-1-м-1 до 6,996-10^ Ом_1-м-1. В пробах, где были добавлены медь и алюминий, также наблюдается возрастание этой величины, но в меньшей степени. Так, изменение величины электропроводности для антифриза с содержанием алюминия и меди возросло до 3,786-10-
6 Ом-1-м-1 и 4,063^ 10-6 Ом_1-м-1.
Результаты исследований показали, что электропроводимость антифриза при добавлении окиси железа увеличилась на 157 %, а в пробах с добавлением алюминия и меди, прирост составил 30 % и 51 %.
1. Астапенков В.А. Охлаждающая жидкость
экономит топливо / Автодорожник Украины. — 1994. — №2. — С. 15-16.
2. Венцель Е.С., Жалкин С.Г., Данько Н.И.
Улучшение качества и повышение сроков службы нефтяных масел. — Харьков: УкрГАЖТ, 2003. — 168 с.
3. Белоусов А.И., Рожков И.В., Бушуева Е.М.
Измерение удельной объемной электропроводимости углеводородных жидкостей. // Химия и технология топлив и масел. -М.: Нефтегаз. — 1985. — №3. -С.35-36.
Нефтяные электроизоляционные масла
Нефтяные масла — слабовязкие, практически неполярные жидкости. По химическому составу представляют смесь различных углеводородов парафинового, нафтенового, ароматического и нафтено-ароматического рядов с небольшим (до 1% масс) содержанием присадок, улучшающих их стойкость к термоокислительному старению, а также температурно-вязкостные характеристики. Нефтяное трансформаторное масло получило наиболее широкое применение в высоковольтных аппаратах: трансформаторах, масляных выключателях, высоковольтных водах. Нефтяное трансформаторное масло является неполярным диэлектриком. Поэтому в чистом масле диэлектрические потери обусловлены в основном токами проводимости, величина которых мала, следовательно, малы и диэлектрические потери. При 20 о С и 100 Гц = 2, 2-2, 3, = 10 10 -10 13 Ом . м, Епр= 10-28 кВ/мм. В механизме пробоя основное влияние на образование газоразрядного канала проводимости имеет нерастворенная в масле полярная полупроводящая и проводящая примесь. Вода, растворенная в масле, увеличивает электропроводность и электрические потери, но мало влияет на электрическую прочность. Вода, выделенная в виде мелкодисперсных капель, вызывает резкое увеличение неоднородности поля, что приводит к снижению пробивного напряжения.
Нефтяное конденсаторное масло получают из трансформаторного путем его более глубокой очистки адсорбентами. Его электрические свойства лучше, чем у трансформаторного масла. При 20 о С и 1 Гц = 2, 1-2, 3, = 10 11 -10 12 Ом . м, Епр= 14-18 кВ/мм. Используют для пропитки бумажных конденсаторов, в особенности силовых. При пропитке в результате заполнения пор бумаги маслом увеличиваются диэлектрическая проницаемость и электрическая прочность бумаги, следовательно, возрастают емкость конденсатора и его рабочее напряжение.
Нефтяное кабельное масло применяют для пропитки бумажной изоляции силовых кабелей с рабочим напряжением до 35 кВ в свинцовой или алюминиевой оболочке, а также для заполнения металлических оболочек маслонаполненных кабелей на напряжение до 110кВ и выше.
Конденсаторные масла отличаются от трансформаторных масел более тщательной очисткой и меньшими значениями tg (до 2.10 -4 ). Недостатки нефтяных масел — пожаро- и взрывоопасность, невысокая стойкость к тепловому и электрическому старению, гигроскопичность.
Что такое диэлектрики и где они используются
Диэлектрики — это вещества, которые не проводят электрический ток, до определенной поры. При определенных условиях проводимость в них зарождается. Этими условиями выступают механические, тепловые — в общем, энергетические виды воздействий. Кроме диэлектриков, вещества также классифицируются на проводники и полупроводники.
Теоретическую разницу между этими тремя видами материалов можно представить, и я это сделаю, на рисунке ниже:
Рисунок красивый, знакомый со школьной скамьи, но что-то практическое из него не особо вытянешь. Однако, в этом графическом шедевре четко определена разница между проводником, полупроводником и диэлектриком.
И отличие это в величине энергетического барьера между валентной зоной и зоной проводимости.
В проводниках электроны находятся в валентной зоне, но не все, так как валентная зона — это самая внешняя граница. Точно, это как с мигрантами. Зона проводимости пуста, но рада гостям, так как у неё полно для них свободных рабочих мест в виде свободных энергетических зон. При воздействии внешнего электрического поля, крайние электроны приобретают энергию и перемещаются в свободные уровни зоны проводимости. Это движение мы еще называем электрическим током.
В диэлектриках и проводниках всё аналогично, за исключением того, что имеется “забор” — запрещенная зона. Эта зона расположена между валентной и зоной проводимости. Чем больше эта зона, тем больше энергии требуется для преодоления электронами этого расстояния. У диэлектриков величина зоны больше, чем у полупроводников. Этому есть даже условие: если дЭ>3Эв (электронвольт) — то это диэлектрик, в обратном случае дЭ
Главными электрическими свойствами диэлектриков являются поляризация (смещение зарядов) и электропроводность (способность проводить электрический ток) Смещение связанных зарядов диэлектрика или их ориентация в электрическом поле называется поляризацией. Это свойство диэлектрических материалов характеризуется относительной диэлектрической проницаемостью ε. При поляризации на поверхности диэлектрика образуются связанные электрические заряды.
В зависимости от типа диэлектрика поляризация может быть: электронной, ионной, дипольно-релаксационной, спонтанной. Более подробно про их свойства на инфографике ниже.
Под электропроводностью понимают способность диэлектрика проводить электрический ток. Ток, протекающий в диэлектрике называется током утечки. Ток утечки состоит из двух составляющих — тока абсорбционного и тока сквозного. Сквозные токи обусловлены наличием свободных зарядов в диэлектрике, абсорбционный ток — поляризационными процессами до момента установления равновесия в системе.
Величина электропроводности зависит от температуры, влажности и количества свободных носителей заряда.
При увеличении температуры электропроводность диэлектриков увеличивается, а сопротивление падает.
Зависимость от влажности вновь возвращает нас к классификации диэлектриков. Ведь, неполярные диэлектрики не смачиваются водой и на изменение влажности им нет дела. А у полярных диэлектриков при увеличении влажности повышается содержание ионов, и электропроводность увеличивается.
Проводимость диэлектрика состоит из поверхностной и объемной проводимостей. Известно понятие удельной объемной проводимости, обозначается буквой сигма σ. А обратная величина называется удельное объемной сопротивление и обозначается буквой ро ρ.
Резкое увеличение проводимости в диэлектрике при возрастании напряжения может привести к электрическому пробою. И аналогично, если сопротивление изоляции падает, значит изоляция не справляется со своей задачей и необходимо применять меры. Сопротивление изоляции состоит из поверхностного и объемного сопротивлений.
Под диэлектрическими потерями в диэлектриках понимают потери тока внутри диэлектрика, которые рассеиваются в виде тепла. Для определения этой величины вводят параметр тангенс дельта tgδ. δ — угол, дополняющий до 90 градусов, угол между током и напряжением в цепи с емкостью.
Диэлектрические потери бывают: резонансные, ионизационные, на электропроводность, релаксационные. Теперь подробнее поговорим про каждый тип.
Электрическая прочность это отношение пробивного напряжения к расстоянию между электродами (или толщина диэлектрика). Эта величина определяется минимальной величиной напряженности электрического поля, при которой произойдет пробой.
Пробой может быть электрическим (ударная ионизация, фотоионизация), тепловым (большие диэлектрические потери, следовательно много тепла, и обугливание с оплавлением может произойти) и электрохимическим (в результате образования подвижных ионов).
И в конце таблица диэлектриков, как же без нее.
В таблице выше приведены данные по электрической прочности, удельному объемному сопротивлению и относительной диэлектрической проницаемостью для различных веществ. Также тангенс угла диэлектрических потерь не обошли стороной.
