• Nie Znaleziono Wyników

Pomiary w zależności od rodzaju materiału

W dokumencie mgr inż. Grzegorz Dombek (Stron 91-99)

8. WYNIKI POMIARÓW I ANALIZ

8.1. Pomiary w zależności od rodzaju materiału

Pierwszym analizowanym czynnikiem, wpływającym na właściwości cieplne, był rodzaj zastosowanej cieczy elektroizolacyjnej. W związku z tym do badań przygotowano próbki trzech rodzajów cieczy: oleju mineralnego, estru syntetycznego oraz estru naturalnego.

Pomiary współczynnika przewodności cieplnej λ, lepkości υ, ciepła właściwego cp, gęstości ρ oraz współczynnika rozszerzalności cieplnej β przeprowadzono dla cieczy, których zawilgocenie odpowiadało zawilgoceniu cieczy nowych (podr. 7.2), w zakresie temperatury od 25ºC do 80ºC. Na podstawie wyników pomiaru właściwości cieplnych wyznaczono współczynnik przejmowania ciepła α cieczy. Posłużył on do wyznaczenia spadku temperatury w cieczy ΔTciecz, na który składają się spadki temperatury w cieczy przy uzwojeniu ΔTpap.-ciecz

oraz przy kadzi ΔTciecz-kadź.

W tabeli 8.1 oraz na rysunku 8.1 zamieszczono wyniki pomiarów współczynnika przewodności cieplnej właściwej λ w zależności od rodzaju zastosowanej cieczy elektroizolacyjnej oraz temperatury. Porównując współczynnik λ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych można zauważyć, że estry, niezależnie od temperatury, charakteryzowały się znacznie większym współczynnikiem λ w odniesieniu do oleju mineralnego. W temperaturze 25ºC przewodność cieplna oleju mineralnego wynosiła 0,133 W·m-1·K-1, estru syntetycznego 0,158 W·m-1·K-1, a estru naturalnego 0,182 W·m-1·K-1. Oznacza to, że w rozpatrywanej temperaturze przewodność cieplna estru syntetycznego była większa o 18,8%, a estru naturalnego o 36,8% od przewodności oleju mineralnego. Natomiast w temperaturze 80ºC przewodność cieplna oleju mineralnego wynosiła 0,126 W·m-1·K-1, estru syntetycznego 0,151 W·m-1·K-1, a estru naturalnego 0,175 W·m-1·K-1. Zatem w analizowanej temperaturze przewodność cieplna estru syntetycznego była większa o 19,8%, a estru naturalnego o 38,9% od przewodności oleju mineralnego.

Tab. 8.1. Współczynnik przewodności cieplnej właściwej λ w zależności od rodzaju cieczy i temperatury T

Rodzaj cieczy Współczynnik przewodności cieplnej właściwej λ [W·m-1·K-1]

25ºC 40 ºC 60 ºC 80 ºC

Olej mineralny 0,133 0,130 0,128 0,126

Ester syntetyczny 0,158 0,156 0,153 0,151

Ester naturalny 0,182 0,180 0,178 0,175

Jak wspomniano w rozdziale 4.3, przewodnictwo cieplne wywołane jest bezładnym ruchem atomów i cząstek oraz związanym z tym przekazywaniem energii w czasie ich zderzeń. W estrze syntetycznym i w estrze naturalnym, ze względu na silniejsze oddziaływanie ze sobą cząsteczek estru, odległości między cząsteczkami są mniejsze niż w przypadku oleju mineralnego, zatem przekazywanie energii kinetycznej jest ułatwione.

Wraz ze wzrostem temperatury od 25ºC do 80ºC zauważalny był spadek przewodności cieplnej wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. W przypadku oleju mineralnego przewodność cieplna zmalała o 5,3%, w przypadku estru syntetycznego o 4,4%, a w przypadku estru naturalnego o 3,8%.

Przewodność cieplna analizowanych cieczy elektroizolacyjnych maleje wraz ze wzrostem temperatury, gdyż wzrastają odległości pomiędzy cząsteczkami cieczy. Wzrost odległości utrudnia przekazywanie energii kinetycznej w związku z czym maleje przewodność cieplna cieczy.

Rys. 8.1. Zależność współczynnika przewodności cieplnej właściwej λ od rodzaju cieczy i temperatury T

W tabeli 8.2 oraz na rysunku 8.2 przedstawiono wyniki pomiarów lepkości kinematycznej υ w zależności od rodzaju zastosowanej cieczy elektroizolacyjnej oraz temperatury. Jak wynika z tabeli i rysunku najmniejszą lepkością, niezależnie od temperatury, charakteryzował się olej mineralny. W temperaturze 25ºC lepkość kinematyczna oleju mineralnego wynosiła 17,08 mm2·s-1, estru syntetycznego 55,14 mm2·s-1, a estru naturalnego 56,29 mm2·s-1. Oznacza to, że w analizowanej temperaturze lepkość estru syntetycznego była o 223%, a estru naturalnego o 230% większa od lepkości oleju mineralnego. W temperaturze 80ºC lepkość oleju mineralnego wynosiła 3,43 mm2·s-1, estru syntetycznego 8,11 mm2·s-1, a estru naturalnego 11,50 mm2·s-1. W rozpatrywanej temperaturze lepkość kinematyczna estru syntetycznego była o 136%, a estru naturalnego o 235% większa od lepkości oleju mineralnego.

Tab. 8.2. Lepkość kinematyczna υ w zależności od rodzaju cieczy i temperatury T

Rodzaj cieczy Lepkość kinematyczna υ [mm2·s-1]

25ºC 40 ºC 60 ºC 80 ºC

Olej mineralny 17,08 9,59 5,37 3,43

Ester syntetyczny 55,14 28,25 14,02 8,11

Ester naturalny 56,29 32,66 18,29 11,50

Lepkość kinematyczna cieczy elektroizolacyjnych wynika z ich budowy chemicznej.

Większa lepkość estru syntetycznego i estru naturalnego związana była prawdopodobnie z silniejszymi oddziaływaniami międzycząsteczkowymi. Silniejsze oddziaływania międzycząsteczkowe powodują, że siły tarcia wewnętrznego w estrach są znacznie większe od sił tarcia w oleju mineralnym.

Wzrost temperatury z 25ºC do 80ºC skutkował znaczącym spadkiem lepkości kinematycznej υ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. W przypadku oleju mineralnego lepkość spadła o 80%, w przypadku estru syntetycznego o 85%, a w przypadku estru naturalnego o 80%.

Spadek lepkości cieczy, wywołany wyższą temperaturą, należy wiązać ze zmniejszaniem sił przyciągania działającego pomiędzy cząsteczkami cieczy na skutek wzrostu ich energii kinetycznej. Energia cząsteczek wzrasta wskutek wzrostu temperatury. W wyższej temperaturze cząsteczki poruszają się z większymi prędkościami, co osłabia siły

międzycząsteczkowe. W efekcie powoduje to zmniejszenie sił tarcia wewnętrznego i obniżenie lepkości.

Rys. 8.2. Zależność lepkości kinematycznej υ od rodzaju cieczy i temperatury T

W tabeli 8.3 oraz na rysunku 8.3 zamieszczono wyniki pomiarów ciepła właściwego cp w zależności od rodzaju zastosowanej cieczy elektroizolacyjnej oraz temperatury. Jak wynika z tabeli i rysunku w temperaturze 25ºC ciepło właściwe oleju mineralnego wynosiło 1902 J·kg-1·K-1, estru syntetycznego 1905 J·kg-1·K-1, a estru naturalnego 2028 J·kg-1·K-1. W związku z tym, w rozpatrywanej temperaturze ciepło estru syntetycznego było o 0,2%, a estru naturalnego o 6,6% większe od ciepła właściwego oleju mineralnego. Z kolei w temperaturze 80ºC ciepło oleju mineralnego wynosiło 2187 J·kg-1·K-1, estru syntetycznego 2149 J·kg-1·K-1, a estru naturalnego 2259 J·kg-1·K-1. Zatem w analizowanej temperaturze ciepło właściwe estru syntetycznego było o 1,7% mniejsze, a estru naturalnego o 3,3%

większe od ciepła właściwego oleju mineralnego.

Tab. 8.3. Ciepło właściwe cp w zależności od rodzaju cieczy i temperatury T

Rodzaj cieczy Ciepło właściwe cp [J·kg-1·K-1]

25ºC 40 ºC 60 ºC 80 ºC

Olej mineralny 1902 1974 2077 2187

Ester syntetyczny 1905 1964 2052 2149

Ester naturalny 2028 2082 2166 2259

Jak opisano w podrozdziale 4.3 ciepło właściwe związane jest bezpośrednio z pojemnością cieplną substancji, która określa ilość energii, jaką są w stanie przyjąć jej cząsteczki.

Pojemność cieplna jest funkcją stopni swobody cząsteczki. Oznacza to, że im większe są cząsteczki, tym większą liczbą stopni swobody się charakteryzują. Cząsteczki estru naturalnego i oleju mineralnego są większe od cząsteczek estru syntetycznego, przez co mogą przechowywać więcej energii. Im więcej energii cząsteczka może przyjąć (im więcej ma stopni swobody), tym większą pojemnością cieplną się charakteryzuje. Z kolei im większa jest pojemność cieplna substancji, tym większe jest jej ciepło właściwe.

Wzrost temperatury od 25ºC do 80ºC spowodował wzrost ciepła właściwego cp

analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. W przypadku oleju mineralnego ciepło właściwe

wzrosło o 15%, w przypadku estru syntetycznego o 13%, a w przypadku estru naturalnego o 11%.

Ciepło właściwe cieczy elektroizolacyjnych rośnie wraz z temperaturą dlatego, że wzrasta energia kinetyczna i potencjalna oscylacji atomów cząsteczek cieczy elektroizolacyjnych (możliwa jest większa liczba stopni swobody). Energia kinetyczna jest tym większa, im większa jest szybkość poruszających się cząsteczek.

Rys. 8.3. Zależność ciepła właściwego cp od rodzaju cieczy i temperatury T

W tabeli 8.4 oraz na rysunku 8.4 przedstawiono wyniki pomiarów gęstości ρ w zależności od rodzaju badanej cieczy elektroizolacyjnej oraz temperatury. Jak wnika z tabeli oraz rysunku najmniejszą gęstością, niezależnie od temperatury, charakteryzował się olej mineralny. W temperaturze 25ºC gęstość oleju mineralnego wynosiła 867 kg·m-3, estru syntetycznego 964 kg·m-3, a estru naturalnego 917 kg·m-3. Oznacza to, że w analizowanej temperaturze gęstość estru syntetycznego była o 11,2%, a estru naturalnego o 5,8% większa od gęstości oleju mineralnego. W temperaturze 80ºC gęstość oleju mineralnego wynosiła 832 kg·m-3, estru syntetycznego 926 kg·m-3, a estru naturalnego 880 kg·m-3. Zatem w rozpatrywanej temperaturze gęstość estru syntetycznego była o 11,3%, a estru naturalnego o 5,8% większa od gęstości oleju mineralnego.

Gęstość substancji związana jest z oddziaływaniami międzycząsteczkowymi i wynika z ich budowy (podr. 4.3). Większa gęstość estrów wynikała z tego, że siły oddziaływań międzycząsteczkowych w estrach są prawdopodobnie większe od sił oddziaływań międzycząsteczkowych w oleju mineralnym. Większe siły międzycząsteczkowe w estrach powodują, że cząsteczki estrów nie są oddalone od siebie tak jak cząsteczki oleju mineralnego.

W związku z tym, że cząsteczki w oleju mineralnym są od siebie bardziej oddalone, jego objętość jest większa, a gęstość mniejsza (wzór 4.19).

Wzrost temperatury z 25ºC do 80ºC skutkował spadkiem gęstości ρ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. W przypadku oleju mineralnego gęstość spadła o 4,0%, w przypadku estru syntetycznego o 3,9%, a w przypadku estru naturalnego o 4,0%.

Gęstość cieczy elektroizolacyjnych maleje wraz ze wzrostem temperatury, ponieważ cząsteczki cieczy poruszają się z większą prędkością. Większa prędkość cząsteczek cieczy powoduje zmniejszenie sił międzycząsteczkowych. W konsekwencji cząsteczki oddalają się od siebie powodując tym samym wzrost objętości cieczy. Wzrost objętości cieczy powoduje spadek jej gęstości (wzór 4.19).

Tab. 8.4. Gęstość ρ w zależności od rodzaju cieczy i temperatury T

Rodzaj cieczy Gęstość ρ [kg·m-3]

25ºC 40ºC 60ºC 80ºC

Olej mineralny 867 857 845 832

Ester syntetyczny 964 953 940 926

Ester naturalny 917 908 892 880

Rys. 8.4. Zależność gęstości ρ od rodzaju cieczy i temperatury T

W tabeli 8.5 oraz na rysunku 8.5 zamieszczono wyniki pomiarów współczynnika rozszerzalności cieplnej β w zależności od rodzaju zastosowanej cieczy elektroizolacyjnej oraz temperatury. Jak wynika z tabeli i z rysunku rozszerzalność cieplna analizowanych cieczy była porównywalna. W temperaturze 25ºC rozszerzalność cieplna oleju mineralnego wynosiła 0,00075 K-1, estru syntetycznego 0,00076 K-1, a estru naturalnego 0,00074 K-1. Zatem rozszerzalność estru syntetycznego była o 1,3% większa, a estru naturalnego o 1,3%

mniejsza od rozszerzalności oleju mineralnego. Natomiast w temperaturze 80ºC współczynnik rozszerzalności cieplnej oleju mineralnego wynosił 0,00080 K-1, estru syntetycznego 0,00079 K-1, a estru naturalnego 0,00080 K-1. Oznacza to, że w rozpatrywanej temperaturze rozszerzalność cieplna estru syntetycznego była o 1,3% mniejsza od rozszerzalności oleju mineralnego. Z kolei rozszerzalność cieplna estru naturalnego była równa rozszerzalności cieplnej oleju mineralnego.

Różnice w rozszerzalności cieplnej poszczególnych cieczy, podobnie jak w przypadku gęstości, wynikały z różnicy sił oddziaływań międzycząsteczkowych.

Wzrost temperatury od 25ºC do 80ºC skutkował wzrostem współczynnika rozszerzalności cieplnej β wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. W przypadku oleju mineralnego rozszerzalność cieplna wzrosła o 6,7%, w przypadku estru syntetycznego o 4,0%, a w przypadku estru naturalnego o 8,1%.

Wzrost współczynnika rozszerzalności cieplnej cieczy wraz z temperaturą wynikał z tego, że cząsteczki cieczy drgają z coraz większą częstotliwością, przez co wzrasta ich średnia prędkość. W wyniku wzrostu prędkości cząsteczki oddalają się od siebie. W związku z czym wraz ze wzrostem odległości między cząsteczkami cieczy zwiększeniu ulegają jej wymiary przestrzenne.

Tab. 8.5. Współczynnik rozszerzalności cieplnej β w zależności od rodzaju cieczy i temperatury T

Rodzaj cieczy Współczynnik rozszerzalności cieplnej β [K-1]

25ºC 40 ºC 60 ºC 80 ºC

Olej mineralny 0,00075 0,00076 0,00078 0,00080

Ester syntetyczny 0,00076 0,00077 0,00078 0,00079

Ester naturalny 0,00074 0,00076 0,00078 0,00080

Rys. 8.5. Zależność współczynnika rozszerzalności cieplnej β od rodzaju cieczy i temperatury T

W tabeli 8.6 oraz na rysunku 8.6 przedstawiono wartości współczynnika przejmowania ciepła αpap.-ciecz, natomiast w tabeli 8.7 i na rysunku 8.7 przedstawiono wartości współczynnika αciecz-kadź. Współczynniki αpap.-ciecz oraz αciecz-kadź obliczono na podstawie wyników pomiarów wyżej opisanych właściwości cieplnych (przewodność cieplna, lepkość kinematyczna, ciepło właściwe, gęstość, rozszerzalność cieplna). Ponadto, do obliczeń współczynnika αpap.-ciecz przyjęto powierzchniowe obciążenie cieplne q3 równe 3000 W·m-2, co odpowiada obciążeniu uzwojeń. Natomiast wyznaczając αciecz-kadź założone obciążenie cieplne q4 równe było 150 W·m-2, co stanowi obciążenie wewnętrznej powierzchni kadzi.

Przyjęte różne wartości obciążenia cieplnego rzutować mogą na ewentualne pojawiające się różnice współczynnika αdla tej samej cieczy i w tej samej temperaturze.

W tabeli 8.6 oraz na rysunku 8.6 przedstawiono współczynnik αpap.-ciecz w zależności od rodzaju zastosowanej cieczy elektroizolacyjnej oraz temperatury. Jak wynika z tabeli i rysunku największą wartością współczynnika przejmowania ciepła charakteryzował się olej mineralny. W temperaturze 25ºC współczynnik przejmowania ciepła oleju mineralnego wynosił 97,93 W·m-2·K-1. Współczynnik przejmowania ciepła estru syntetycznego wynosił 82,09 W·m-2·K-1, czyli był mniejszy od współczynnika przejmowania ciepła oleju mineralnego o około 16%. Z kolei współczynnik przejmowania ciepła estru naturalnego wynosił 87,35 W·m-2·K-1, zatem był mniejszy od współczynnika przejmowania ciepła oleju mineralnego o około 11%. W temperaturze 80ºC współczynnik αpap.-ciecz oleju mineralnego wynosił 148,25 W·m-2·K-1. Natomiast współczynnik αpap.-ciecz estru syntetycznego wynosił 133,44 W·m-2·K-1 i był o około 10% mniejszy od współczynnika αpap.-ciecz oleju mineralnego.

Z kolei współczynnik αpap.-ciecz estru naturalnego wynosił 132,04 W·m-2·K-1 i był o około 11%

mniejszy od współczynnika αpap.-ciecz oleju mineralnego. Oznacza to, że przy obciążeniu

cieplnym równym 3000 W·m-2 olej mineralny ma najlepsze właściwości oddawania ciepła na zewnątrz spośród wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych.

Zakładając, że powierzchniowe obciążenie cieplne izolacji papierowej równe jest 3000 W·m-2 wzrost temperatury od 25ºC do 80ºC skutkuje wzrostem współczynnika przejmowania ciepła αpap.-ciecz wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych.

W przypadku oleju mineralnego współczynnik przejmowania ciepła wzrósł o 51%, w przypadku estru syntetycznego o 63%, a w przypadku estru naturalnego o 51%. Oznacza to, że im wyższa temperatura, tym ciecz elektroizolacyjna skuteczniej oddaje ciepło na zewnątrz.

Tab. 8.6. Współczynnik przejmowania ciepła αpap.-ciecz w zależności od rodzaju cieczy i temperatury T

Rodzaj cieczy Współczynnik przejmowania ciepła αpap.-ciecz [W·m-2·K-1]

25ºC 40 ºC 60 ºC 80 ºC

Olej mineralny 97,93 112,92 131,55 148,25

Ester syntetyczny 82,09 97,17 115,88 133,44

Ester naturalny 87,35 100,59 117,01 132,04

Rys. 8.6. Zależność współczynnika przejmowania ciepła αpap.-ciecz od rodzaju cieczy i temperatury T

W tabeli 8.7 i na rysunku 8.7 przedstawiono wartości współczynnika przejmowania ciepła αciecz-kadź w zależności od rodzaju zastosowanej cieczy elektroizolacyjnej oraz temperatury.

Jak wynika z tabeli największą wartością współczynnika αciecz-kadź charakteryzował się olej mineralny. W temperaturze 25ºC współczynnik przejmowania ciepła αciecz-kadź oleju mineralnego wynosił 46,29 W·m-2·K-1, estru syntetycznego 38,82 W·m-2·K-1, a estru naturalnego 41,28 W·m-2·K-1. Oznacza to, że w analizowanej temperaturze współczynnik αciecz-kadź estru syntetycznego i estru naturalnego był mniejszy od współczynnika αciecz-kadź

oleju mineralnego odpowiednio o 16% i 11%. W temperaturze 80ºC współczynnik αciecz-kadź

oleju mineralnego wynosił 70,08 W·m-2·K-1, estru syntetycznego 63,11 W·m-2·K-1, a estru naturalnego 62,40 W·m-2·K-1. Zatem współczynnik przejmowania ciepła αciecz-kadź estru syntetycznego i estru naturalnego był mniejszy od współczynnika przejmowania ciepła αciecz-kadź oleju mineralnego odpowiednio o 10% i 11%. Oznacza to, że przy obciążeniu cieplnym równym 150 W·m-2,olej mineralny ma najlepsze właściwości oddawania ciepła na zewnątrz spośród wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych.

Przyjmując, że powierzchniowe obciążenie cieplne wewnętrznej części kadzi jest równe 150 W·m-2 wzrost temperatury od 25ºC do 80ºC skutkuje wzrostem współczynnika przejmowania ciepła αciecz-kadź wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych.

Współczynnik przejmowania ciepła αciecz-kadź oleju mineralnego wzrósł o 51%, estru syntetycznego o 63%, a estru naturalnego o 51%.

Tab. 8.7. Współczynnik przejmowania ciepła αciecz-kadź w zależności od rodzaju cieczy i temperatury T

Rodzaj cieczy Współczynnik przejmowania ciepła αciecz-kadź [W·m-2·K-1]

25ºC 40 ºC 60 ºC 80 ºC

Olej mineralny 46,29 53,38 62,18 70,08

Ester syntetyczny 38,82 45,96 54,79 63,11

Ester naturalny 41,28 47,53 55,31 62,40

Rys. 8.7. Zależność współczynnika przejmowania ciepła αciecz-kadź od rodzaju cieczy i temperatury T

Na podstawie wyżej przedstawionych informacji można stwierdzić, że współczynniki przejmowania ciepła analizowanych cieczy elektroizolacyjnych, niezależnie od przyjętego obciążenia cieplnego, różniły się od siebie o tę samą wartość procentową. W temperaturze 25ºC współczynnik przejmowania ciepła estru syntetycznego i estru naturalnego był mniejszy odpowiednio o 16% i 11% od współczynnika przejmowania ciepła oleju mineralnego. Z kolei, w temperaturze 80ºC współczynnik przejmowania ciepła estru syntetycznego i estru naturalnego był mniejszy odpowiednio o 10% i 11% od współczynnika przejmowania ciepła oleju mineralnego.

Wraz ze wzrostem temperatury od 25ºC do 80ºC, niezależnie od przyjętego obciążenia cieplnego, współczynnik przejmowania ciepła badanych cieczy elektroizolacyjnych wzrósł o tę samą wartość procentową. W przypadku oleju mineralnego współczynnik przejmowania ciepła wzrósł o 51%, w przypadku estru syntetycznego o 63%, a w przypadku estru naturalnego o 51%.

Na podstawie obliczonych współczynników przejmowania ciepła αpap.-ciecz i αciecz-kadź, korzystając ze wzorów (3.37) i (3.40), obliczono spadek temperatury pomiędzy izolacją papierową a cieczą elektroizolacyjną ΔTpap.-ciecz oraz spadek temperatury pomiędzy cieczą elektroizolacyjną a kadzią ΔTciecz-kadź. Na podstawie obliczonych spadków temperatury określono całkowity spadek temperatury w cieczy ΔTciecz. Wyniki obliczeń przedstawiono

w tabeli 8.8. Analizując wyniki obliczeń zawarte w tabeli można stwierdzić, że najmniejszy spadek temperatury wystąpił w przypadku zastosowania oleju mineralnego jako cieczy elektroizolacyjnej. Spadek ten wynosił 25,2ºC. Z kolei największy spadek temperatury wystąpił w przypadku zastosowania estru syntetycznego i wynosił 28,6ºC. Różnica pomiędzy tymi spadkami temperatury wynosiła 3,4ºC co oznacza, że w przypadku zastosowania w transformatorze oleju mineralnego temperatura byłaby o 3,4ºC niższa niż w przypadku zastosowania estru syntetycznego.

Tab. 8.8. Obliczone spadki temperatury pomiędzy izolacją papierową a cieczą ΔTpap.-ciecz, pomiędzy cieczą a kadzią ΔTciecz-kadź oraz całkowity spadek temperatury ΔTciecz w cieczy elektroizolacyjnej w zależności od rodzaju materiału; obliczenia dla T = 60ºC

Rodzaj cieczy ΔTpap.-ciecz [ºC] ΔTciecz-kadź [ºC] ΔTciecz [ºC]

Olej mineralny 22,8 2,4 25,2

Estry syntetyczne 25,9 2,7 28,6

Estry naturalne 25,6 2,7 28,3

Na podstawie przedstawionych wyników można stwierdzić, że największym współczynnikiem przejmowania ciepła α, a zatem największą zdolnością do transportu ciepła, charakteryzował się olej mineralny. Ester syntetyczny, mimo większego współczynnika przewodności cieplnej λ, większej gęstością ρ oraz porównywalnego do oleju mineralnego ciepła właściwego cp oraz współczynnika rozszerzalności cieplnej β, charakteryzował się mniejszym współczynnikiem przejmowania ciepła α. W zależności od temperatury współczynnik przejmowania ciepła estru syntetycznego był o około 10-16% mniejszy od współczynnika przejmowania ciepła oleju mineralnego. Ester naturalny, mimo większej przewodności cieplnej λ, ciepła właściwego cp, gęstości ρ oraz porównywalnego współczynnika rozszerzalności cieplnej β, również charakteryzował się mniejszym współczynnikiem przejmowania ciepła α. Współczynnik przejmowania ciepła estru naturalnego był mniejszy od współczynnika przejmowania ciepła oleju mineralnego o około 11% niezależnie od temperatury. Mniejszy współczynnik przejmowania ciepła estru syntetycznego oraz estru naturalnego, w porównaniu z olejem mineralnym, wynikał z dużej lepkości estrów. Oznacz to, że spośród badanych cieczy elektroizolacyjnych olej mineralny posiada najlepsze zdolności do transportu ciepła.

Temperatura wpływała na wartości wszystkich analizowanych właściwości cieplnych cieczy elektroizolacyjnych. Wzrost temperatury od 25ºC do 80ºC powodował spadek przewodności cieplnej, lepkości i gęstości oraz wzrost ciepła właściwego oraz współczynnika rozszerzalności cieplnej analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. Znaczne obniżenie lepkości oraz wzrost ciepła właściwego i współczynnika rozszerzalności cieplnej skutkowały wzrostem współczynnika przejmowania ciepła badanych cieczy elektroizolacyjnych.

W przypadku oleju mineralnego wzrost ten wyniósł 51%, w przypadku estru syntetycznego 63%, a w przypadku estru naturalnego 51%. Można zatem stwierdzić, że im wyższa temperatura w transformatorze tym ciepło z jego wnętrza jest skuteczniej odprowadzane przez ciecz elektroizolacyjną.

W dokumencie mgr inż. Grzegorz Dombek (Stron 91-99)