8. WYNIKI POMIARÓW I ANALIZ
8.2. Pomiary w zależności od stopnia zawilgocenia
Kolejnym analizowanym czynnikiem, mogącym wpływać na właściwości cieplne cieczy elektroizolacyjnych, był ich stopień zawilgocenia. 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 suchych i zawilgoconych (podr. 7.3), w zakresie temperatury od 25ºC do 80ºC. Otrzymane wyniki pomiarów, podobnie jak w podr. 8.1, posłużyły do wyznaczenia współczynnika przejmowania ciepła α analizowanych cieczy. Na podstawie współczynnika α wyznaczono spadek temperatury w cieczy ΔTciecz. Spadek ten składał się ze spadku temperatury pomiędzy izolacją papierową a cieczą ΔTpap.-ciecz oraz ze spadku temperatury pomiędzy cieczą a kadzią ΔTciecz-kadź.
W tabeli 8.9 i na rysunku 8.8 przedstawiono wyniki pomiarów współczynnika przewodności cieplnej właściwej λ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zawilgocenia oraz temperatury. Analizując dane można stwierdzić, że zawilgocenie nie wpływa znacząco na wartość współczynnika λ. Wraz ze wzrostem zawilgocenia przewodność cieplna analizowanych cieczy praktycznie pozostała bez zmian. W temperaturze 25ºC przewodność cieplna suchego oleju mineralnego wynosiła 0,133 W·m-1·K-1, a zawilgoconego o 0,132 W·m-1·K-1. Oznacza to, że w rozpatrywanej temperaturze przewodność cieplna zawilgoconego oleju mineralnego zmalała o 0,8%.
Przewodność cieplna estrów nie zmieniła się. Z kolei w temperaturze 80ºC przewodność cieplna suchego oleju mineralnego wynosiła 0,126 W·m-1·K-1, a zawilgoconego 0,127 W·m-1·K-1. Oznacza to, że przewodność zawilgoconego oleju wzrosła o 0,8%.
Natomiast przewodność cieplna suchego estru syntetycznego wynosiła 0,151 W·m-1·K-1, a zawilgoconego 0,152 W·m-1·K-1. Zatem przewodność zawilgoconego estru syntetycznego była o 0,7% większa od przewodności estru suchego. Z kolei przewodność cieplna suchego estru naturalnego równa była 0,175 W·m-1·K-1, a zawilgoconego 0,176 W·m-1·K-1. Oznacza to, że przewodność zawilgoconego estru była większa o 0,6% od przewodności estru suchego.
Tab. 8.9. Współczynnik przewodności cieplnej właściwej λ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zawilgocenia i temperatury T
Rodzaj cieczy Stopień zawilgocenia
Współczynnik przewodności cieplnej właściwej λ [W·m-1·K-1]
25ºC 40 ºC 60 ºC 80 ºC
Olej mineralny suchy 0,133 0,130 0,128 0,126
zawilgocony 0,132 0,130 0,128 0,127
Ester syntetyczny suchy 0,158 0,156 0,153 0,151
zawilgocony 0,158 0,156 0,153 0,152
Ester naturalny suchy 0,182 0,180 0,178 0,175
zawilgocony 0,182 0,180 0,178 0,176
Wraz ze wzrostem temperatury od 25ºC do 80ºC zauważalny jest spadek przewodności cieplnej wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. W przypadku oleju mineralnego przewodność cieplna suchego oleju zmalała o 5,3%, a zawilgoconego o 3,8%. Przewodność cieplna suchego estru syntetycznego zmalała o 4,4%, a zawilgoconego o 3,8%. Z kolei przewodność cieplna suchego estru naturalnego zmalała o 3,8%, a zawilgoconego o 3,3%.
Rys. 8.8. Zależność współczynnika przewodności cieplnej właściwej λ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych od stopnia zawilgocenia i temperatury T
W tabeli 8.10 oraz na rysunku 8.9 przedstawiono wyniki pomiarów lepkości kinematycznej υ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zawilgocenia oraz temperatury. Jak wynika z tabeli i rysunku wzrost zawilgocenia spowodował minimalny spadek lepkości kinematycznej badanych cieczy elektroizolacyjnych.
W przypadku oleju mineralnego lepkość pozostała na tym samym poziomie. Zmianie uległa natomiast lepkość obu badanych estrów. W temperaturze 25ºC lepkość kinematyczna suchego estru syntetycznego wynosiła 55,14 mm2·s-1, a zawilgoconego 53,09 mm2·s-1. Z kolei lepkość suchego estru naturalnego wynosiła 56,29 mm2·s-1, a zawilgoconego 54,96 mm2·s-1. Oznacza to, że wraz ze wzrostem stopnia zawilgocenia lepkość estru syntetycznego oraz estru naturalnego zmalały odpowiednio o 3,7% i 2,4%. W temperaturze 80ºC lepkość suchego estru syntetycznego wynosiła 8,11 mm2·s-1, a zawilgoconego 8,06 mm2·s-1. Natomiast lepkość suchego estru naturalnego wynosiła 11,5 mm2·s-1, a zawilgoconego 11,44 mm2·s-1. Zatem w rozpatrywanej temperaturze lepkość kinematyczna estru syntetycznego i estru naturalnego zmalały odpowiednio o 0,6% i 0,5%.
Tab. 8.10. Lepkość kinematyczna υ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zawilgocenia i temperatury T
Rodzaj cieczy Stopień zawilgocenia
Lepkość kinematyczna υ [mm2·s-1]
25ºC 40 ºC 60 ºC 80 ºC
Olej mineralny suchy 17,08 9,59 5,37 3,43
zawilgocony 17,08 9,60 5,36 3,43
Ester syntetyczny suchy 55,14 28,25 14,02 8,11
zawilgocony 53,09 27,58 13,78 8,06
Ester naturalny suchy 56,29 32,66 18,29 11,50
zawilgocony 54,96 32,11 17,99 11,44
Jak wcześniej wspomniano lepkość kinematyczna cieczy wynika z ich budowy chemicznej.
Spadek lepkość estrów spowodowany zawilgoceniem należy wiązać z mniejszą lepkością kinematyczną cząsteczek wody. W związku z tym, że estry mają większą rozpuszczalność
wody do ich struktury przyłączone zostanie więcej cząsteczek H2O. Im więcej cząsteczek wody, tym mniejsza będzie lepkość estrów.
Wzrost temperatury z 25ºC do 80ºC skutkował dużym spadkiem lepkości kinematycznej υ wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. W przypadku suchego i zawilgoconego oleju mineralnego lepkość zmalała o 80%. Natomiast w przypadku suchego i zawilgoconego estru syntetycznego lepkość zmalała o 85%. Z kolei w przypadku suchego i zawilgoconego estru naturalnego lepkość zmalała o 80%.
Rys. 8.9. Zależność lepkości kinematycznej υ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych od stopnia zawilgocenia i temperatury T
W tabeli 8.11 i na rysunku 8.10 przedstawiono wyniki pomiarów ciepła właściwego cp
analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zawilgocenia oraz temperatury. Analizując dane można stwierdzić, że wzrost zawilgocenia spowodował pewien wzrost ciepła właściwego analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. W temperaturze 25ºC ciepło właściwe suchego oleju mineralnego wynosiło 1902 J·kg-1·K-1, a zawilgoconego 2017 J·kg-1·K-1. Z kolei ciepło właściwe suchego estru syntetycznego wynosiło 1905 J·kg-1·K-1, a zawilgoconego 1975 J·kg-1·K-1. Natomiast ciepło właściwe suchego estru naturalnego wynosiło 2028 J·kg-1·K-1, a zawilgoconego 2044 J·kg-1·K-1. Oznacza to, że wzrost zawilgocenia spowodował wzrost ciepła właściwego wszystkich analizowanych cieczy.
W przypadku oleju mineralnego ciepło właściwe wzrosło o 6,0% w przypadku estru syntetycznego o 3,7%, a w przypadku estru naturalnego o 0,8%. W temperaturze 80ºC ciepło właściwe suchego oleju mineralnego wynosiło 2187 J·kg-1·K-1, a zawilgoconego 2352 J·kg-1·K-1. Natomiast ciepło właściwe suchego estru syntetycznego równe było 2149 J·kg-1·K-1, a zawilgoconego 2211 J·kg-1·K-1. Z kolei ciepło właściwe suchego estru naturalnego wynosiło 2259 J·kg-1·K-1, a zawilgoconego 2313 J·kg-1·K-1. Oznacza to, że w analizowanej temperaturze ciepło właściwe zawilgoconych cieczy elektroizolacyjnych wzrosło odpowiednio o 7,5% w przypadku oleju mineralnego, 2,9% w przypadku estru syntetycznego i 2,4% estru naturalnego w odniesieniu do cieczy suchych.
Tab. 8.11. Ciepło właściwe cp analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zawilgocenia i temperatury T
Rodzaj cieczy Stopień zawilgocenia
Ciepło właściwe cp [J·kg-1·K-1]
25ºC 40 ºC 60 ºC 80 ºC
Olej mineralny suchy 1902 1974 2077 2187
zawilgocony 2017 2103 2231 2352
Ester syntetyczny suchy 1905 1964 2052 2149
zawilgocony 1975 2033 2120 2211
Ester naturalny suchy 2028 2082 2166 2259
zawilgocony 2044 2107 2205 2313
Rys. 8.10. Zależność ciepła właściwego cp analizowanych cieczy elektroizolacyjnych od stopnia zawilgocenia i temperatury T
Wzrost ciepła właściwego spowodowany zawilgoceniem cieczy związany był z większym ciepłem właściwym wody (4190 J·kg-1·K-1). W związku z tym, że estry charakteryzują się większą rozpuszczalnością wody, podobnie jak w przypadku lepkości, im więcej cząsteczek wody zostanie przyłączonych do struktury estrów, tym większe będzie ich ciepło właściwe.
Wraz ze wzrostem temperatury od 25ºC do 80ºC rośnie ciepło właściwe wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. W przypadku oleju mineralnego ciepło właściwe suchego oleju wzrosło o 15%, a zawilgoconego o 17%. Ciepło właściwe suchego estru syntetycznego wzrosło o 13%, a zawilgoconego o 12%. Z kolei ciepło właściwe suchego estru naturalnego wzrosło o 11%, a zawilgoconego o 13%.
W tabeli 8.12 oraz na rysunku 8.11 przedstawiono wyniki pomiarów gęstości ρ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zawilgocenia oraz temperatury. Jak wynika z tabeli i rysunku zawilgocenie cieczy elektroizolacyjnych nie wpływa na ich gęstość. W temperaturze 25ºC gęstość oleju mineralnego i estru syntetycznego, niezależnie od stopnia zawilgocenia, nie uległa zmianie. Z kolei gęstość suchego estru naturalnego wynosiła 917 kg·m-3, a zawilgoconego 916 kg·m-3. Oznacza to, że w analizowanej temperaturze gęstość zawilgoconego estru zmalała o 0,1%. Z kolei w temperaturze 80ºC, podobnie jak w poprzednim przypadku, gęstość oleju mineralnego i estru syntetycznego nie zmieniła się. Natomiast gęstość suchego estru naturalnego wynosiła 880 kg·m-3, a zawilgoconego 879 kg·m-3. Zatem gęstość suchego estru naturalnego była większa od gęstości zawilgoconego o 0,1%.
Tab. 8.12. Gęstość ρ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zawilgocenia i temperatury T
Rodzaj cieczy Stopień zawilgocenia
Gęstość ρ [kg·m-3]
25ºC 40 ºC 60 ºC 80 ºC
Olej mineralny suchy 867 857 845 832
zawilgocony 867 857 845 832
Ester syntetyczny suchy 964 953 940 926
zawilgocony 964 953 939 926
Ester naturalny suchy 917 908 892 880
zawilgocony 916 908 891 879
Rys. 8.11. Zależność gęstości ρ analizowanych cieczy elektroizolacyjnych od stopnia zawilgocenia i temperatury T
Wzrost temperatury z 25ºC do 80ºC skutkował spadkiem gęstości wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. Gęstość oleju mineralnego i estru naturalnego zmalała o około 4,0%, niezależnie od stopnia zawilgocenia. Z kolei gęstość estru syntetycznego zmalała o 3,9%, niezależnie od stopnia zawilgocenia.
W tabeli 8.13 oraz na rysunku 8.12 zamieszczono wyniki pomiarów współczynnika rozszerzalności cieplnej β analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zawilgocenia oraz temperatury. Zawilgocenie cieczy nie spowodowało większych zmian jej rozszerzalności cieplnej β. W temperaturze 25ºC rozszerzalność cieplna oleju mineralnego i estru syntetycznego, niezależnie od stopnia zawilgocenia, nie uległy zmianie. Natomiast rozszerzalność cieplna suchego estru naturalnego wynosiła 0,00074 K-1, a zawilgoconego 0,00073 K-1. Zatem rozszerzalność estru naturalnego zmniejszyła się o 1,4%. Z kolei w temperaturze 80ºC rozszerzalność cieplna suchego oleju mineralnego wynosiła 0,00080 K-1, a zawilgoconego 0,00079 K-1. W przypadku suchego estru syntetycznego współczynnik rozszerzalności wynosił 0,00079 K-1, a zawilgoconego 0,00078 K-1. Natomiast w przypadku suchego estru naturalnego współczynnik rozszerzalności równy był 0,00080 K-1, a zawilgoconego 0,00079 K-1. Oznacza to, że w rozpatrywanej temperaturze rozszerzalność cieplna zawilgoconych cieczy elektroizolacyjnych była o 1,3% mniejsza od rozszerzalności cieczy suchych.
Tab. 8.13. Współczynnik rozszerzalności cieplnej β analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zawilgocenia i temperatury T
Rodzaj cieczy Stopień zawilgocenia
Współczynnik rozszerzalności cieplnej β [K-1]
25ºC 40 ºC 60 ºC 80 ºC
Olej mineralny suchy 0,00075 0,00076 0,00078 0,00080
zawilgocony 0,00075 0,00076 0,00078 0,00079
Ester syntetyczny suchy 0,00076 0,00077 0,00078 0,00079
zawilgocony 0,00076 0,00077 0,00077 0,00078
Ester naturalny suchy 0,00074 0,00076 0,00078 0,00080
zawilgocony 0,00073 0,00075 0,00077 0,00079
Rys. 8.12. Zależność współczynnika rozszerzalności cieplnej β analizowanych cieczy elektroizolacyjnych od stopnia zawilgocenia i temperatury T
Wraz ze wzrostem temperatury od 25ºC do 80ºC rośnie współczynnik rozszerzalności cieplnej β wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. W przypadku oleju mineralnego rozszerzalność cieplna wzrosła o 6,7% dla oleju suchego i o 5,3% dla oleju zawilgoconego. Natomiast w przypadku estru syntetycznego rozszerzalność cieplna wzrosła o 3,9% dla estru suchego i o 2,6% dla estru zawilgoconego. Z kolei w przypadku estru naturalnego rozszerzalność cieplna wzrosła o 8,1% dla estru suchego i o 8,2% dla estru zawilgoconego.
W tabeli 8.14 i na rysunku 8.13 przedstawiono wartości współczynnika αpap.-ciecz, z kolei w tabeli 8.15 i na rysunku 8.14 przedstawiono wartości współczynnika αciecz-kadź. Współczynniki te zostały obliczone na podstawie opisanych wyżej właściwości cieplnych analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. Ponadto, przyjęto powierzchniowe obciążenie cieplne q3 i q4 odpowiadające obciążeniu cieplnemu przyjętemu w podrozdziale 8.1.
W tabeli 8.14 oraz na rysunku 8.13 przedstawiono współczynnik αpap.-ciecz w zależności od stopnia zawilgocenia cieczy elektroizolacyjnej oraz temperatury. Współczynnik αpap.-ciecz
obliczono zakładając, że powierzchniowe obciążenie cieplne izolacji papierowej wynosi 3000 W·m-2. Analizując dane można stwierdzić, że wzrost zawilgocenia wywołał wzrost współczynnika przejmowania ciepła wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych.
W temperaturze 25ºC współczynnik przejmowania ciepła suchego oleju mineralnego wynosił 97,93 W·m-2·K-1. Współczynnik przejmowania ciepła zawilgoconego oleju mineralnego wynosił 98,99 W·m-2·K-1, czyli był większy od współczynnika przejmowania ciepła suchego
oleju o 1,1%. Z kolei współczynnik przejmowania ciepła suchego estru syntetycznego wynosił 82,09 W·m-2·K-1, a zawilgoconego 83,62 W·m-2·K-1, zatem współczynnik zawilgoconego estru syntetycznego wzrósł o 1,9%. Natomiast współczynnik przejmowania ciepła suchego estru naturalnego wynosił 87,35 W·m-2·K-1, a zawilgoconego 87,72 W·m-2·K-1, czyli współczynnik przejmowania ciepła zawilgoconego estru wzrósł o 0,4%. W temperaturze 80ºC współczynnik αpap.-ciecz suchego oleju mineralnego wynosił 148,25 W·m-2·K-1. Natomiast współczynnik przejmowania ciepła zawilgoconego oleju mineralnego wynosił 151,10 W·m-2·K-1, czyli był o 1,9% większy od współczynnika przejmowania ciepła suchego oleju. Współczynnik przejmowania ciepła suchego estru syntetycznego równy był 133,44 W·m-2·K-1. Z kolei współczynnik przejmowania ciepła zawilgoconego estru syntetycznego wynosił 134,61 W·m-2·K-1. Oznacz to, że współczynnik przejmowania ciepła zawilgoconego estru syntetycznego był o 0,9% większy od współczynnika przejmowania ciepła estru suchego. Współczynnik przejmowania ciepła suchego estru naturalnego równy był 132,04 W·m-2·K-1. Natomiast współczynnik przejmowania ciepła zawilgoconego estru naturalnego wynosił 132,92 W·m-2·K-1. Oznacza to, że współczynnik przejmowania ciepła zawilgoconego estru naturalnego był o 0,7% większy od współczynnika przejmowania ciepła estru suchego. Można zatem stwierdzić, że przy obciążeniu cieplnym równym 3000 W·m-2, zawilgocone ciecze elektroizolacyjne charakteryzują się nieco większą zdolnością chłodzącą od cieczy suchych.
Tab. 8.14. Współczynnik przejmowania ciepła αpap.-ciecz analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zawilgocenia i temperatury T
Rodzaj cieczy Stopień zawilgocenia
Współczynnik przejmowania ciepła αpap.-ciecz [W·m-2·K-1]
25ºC 40 ºC 60 ºC 80 ºC
Olej mineralny suchy 97,93 112,92 131,55 148,25
zawilgocony 98,99 114,69 133,99 151,10
Ester syntetyczny suchy 82,09 97,17 115,88 133,44
zawilgocony 83,62 98,60 116,93 134,61
Ester naturalny suchy 87,35 100,59 117,01 132,04
zawilgocony 87,72 100,99 117,61 132,92
Przyjmując, że powierzchniowe obciążenie cieplne wynosi 3000 W·m-2 wzrost temperatury od 25ºC do 80ºC spowodował wzrost współczynnika αpap.-ciecz wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. W przypadku oleju mineralnego współczynnik przejmowania ciepła suchego oleju wzrósł o 51%, a zawilgoconego o 53%. Z kolei współczynnik przejmowania ciepła suchego estru syntetycznego wzrósł o 63%, a zawilgoconego o 61%. Natomiast współczynnik przejmowania ciepła suchego estru naturalnego wzrósł o 51%, a zawilgoconego o 52%.
Rys. 8.13. Zależność współczynnika przejmowania ciepła αpap.-ciecz analizowanych cieczy elektroizolacyjnych od stopnia zawilgocenia i temperatury T
W tabeli 8.15 oraz na rysunku 8.14 przedstawiono współczynnik αciecz-kadź w zależności od stopnia zawilgocenia cieczy elektroizolacyjnej oraz temperatury. Współczynnik αciecz-kadź
obliczono zakładając, że powierzchniowe obciążenie cieplne wewnętrznej części kadzi wynosi 150 W·m-2. Rozpatrując dane zawarte w tabeli oraz na rysunku można stwierdzić, że wzrost zawilgocenia wywoła wzrost współczynnika przewodzenia ciepła wszystkich badanych cieczy elektroizolacyjnych. W temperaturze 25ºC współczynnik przejmowania ciepła suchego oleju mineralnego wynosił 46,29 W·m-2·K-1, a zawilgoconego 46,82 W·m-2·K-1. Oznacza to, że współczynnik αciecz-kadź zawilgoconego oleju mineralnego był większy od współczynnika przejmowania ciepła suchego oleju o 1,1%. Natomiast współczynnik przejmowania ciepła suchego estru syntetycznego wynosił 38,82 W·m-2·K-1, a zawilgoconego 39,51 W·m-2·K-1. Zatem współczynnik zawilgoconego estru syntetycznego wzrósł o 1,8% w stosunku do suchego estru. Z kolei współczynnik przejmowania ciepła suchego estru naturalnego wynosił 41,28 W·m-2·K-1, a zawilgoconego 41,48 W·m-2·K-1. Oznacz to, że współczynnik przejmowania ciepła zawilgoconego estru naturalnego wzrósł o 0,5% w odniesieniu do suchego estru. W temperaturze 80ºC współczynnik αciecz-kadź suchego oleju mineralnego wynosił 70,08 W·m-2·K-1. Natomiast współczynnik αciecz-kadź
zawilgoconego oleju mineralnego równy był 71,42 W·m-2·K-1. Oznacza to, że współczynnik αciecz-kadź zawilgoconego oleju był o 1,9% większy od współczynnika αciecz-kadź oleju suchego.
Z kolei współczynnik αciecz-kadź suchego estru syntetycznego wynosił 63,11 W·m-2·K-1, a zawilgoconego 63,67 W·m-2·K-1. Zatem współczynnik αciecz-kadź zawilgoconego estru syntetycznego był o 0,9% większy od współczynnika αciecz-kadź estru suchego. Współczynnik αciecz-kadź suchego estru naturalnego wynosił 62,40 W·m-2·K-1, natomiast zawilgoconego 62,86 W·m-2·K-1. Oznacza to, że w przypadku zawilgoconego estru naturalnego współczynnik αciecz-kadź był o 0,7% większy niż w przypadku estru suchego.
Tab. 8.15. Współczynnik przejmowania ciepła αciecz-kadź analizowanych cieczy elektroizolacyjnych w zależności od stopnia zawilgocenia i temperatury T
Rodzaj cieczy Stopień zawilgocenia Współczynnik przejmowania ciepła αciecz-kadź [W·m-2·K-1]
25ºC 40 ºC 60 ºC 80 ºC
Olej mineralny suchy 46,29 53,38 62,18 70,08
zawilgocony 46,82 54,24 63,36 71,42
Ester syntetyczny suchy 38,82 45,96 54,79 63,11
zawilgocony 39,51 46,64 55,25 63,67
Ester naturalny suchy 41,28 47,53 55,31 62,40
zawilgocony 41,48 47,73 55,61 62,86
Rys. 8.14. Zależność współczynnika przejmowania ciepła αciecz-kadź analizowanych cieczy elektroizolacyjnych od stopnia zawilgocenia i temperatury T
Zakładając, że powierzchniowe obciążenie cieplne wewnętrznej powierzchni kadzi wynosi 150 W·m-2 wzrost temperatury od 25ºC do 80ºC spowodował wzrost współczynnika αciecz-kadź
wszystkich analizowanych cieczy elektroizolacyjnych. W przypadku suchego oleju mineralnego współczynnik przejmowania ciepła oleju wzrósł o 51%, a w przypadku zawilgoconego o 53%. Natomiast w przypadku suchego estru syntetycznego współczynnik przejmowania ciepła oleju wzrósł o 63%, a w przypadku zawilgoconego o 61%. Z kolei w przypadku suchego estru naturalnego współczynnik przejmowania ciepła wzrósł o 51%, a w przypadku zawilgoconego o 52%.
Podsumowując można stwierdzić, że zawilgocenie miało nieznaczny wpływ na wartość współczynnika przejmowania ciepła badanych cieczy elektroizolacyjnych. Zauważalny jest wzrost współczynnika przejmowania ciepła wszystkich analizowanych cieczy.
W temperaturze 25ºC współczynnik przejmowania ciepła (αpap.-ciecz i αciecz-kadź) zawilgoconego oleju mineralnego wzrósł o 1,1% w stosunku do oleju suchego. Współczynnik αpap.-ciecz
zawilgoconego estru syntetycznego wzrósł o 1,9%, a współczynnik αciecz-kadź o 1,8% w stosunku do estru suchego. Natomiast współczynnik αpap.-ciecz zawilgoconego estru naturalnego wzrósł o 0,4%, a współczynnik αciecz-kadź o 0,5% w stosunku do estru suchego. Z kolei w temperaturze 80ºC współczynnik przejmowania ciepła (αpap.-ciecz i αciecz-kadź) zawilgoconych cieczy elektroizolacyjnych wzrósł o tę samą wartość procentową względem cieczy suchych. W przypadku zawilgoconego oleju mineralnego, zawilgoconego estru
syntetycznego oraz zawilgoconego estru naturalnego współczynnik przejmowania ciepła wzrósł odpowiednio o 1,9%, 0,9% i 0,7%.
Wzrost temperatury od 25ºC do 80ºC, niezależnie od przyjętego obciążenia cieplnego, powodował wzrost współczynnika przejmowania ciepła badanych cieczy elektroizolacyjnych.
Niezależnie od przyjętego obciążenia cieplnego współczynnik przejmowania ciepła (αpap.-ciecz
i αciecz-kadź) wzrósł o tę samą wartość procentową. W przypadku suchego oleju mineralnego współczynnik przejmowania ciepła wzrósł o 51%, a zawilgoconego o 53%. Natomiast współczynnik przejmowania ciepła suchego estru syntetycznego wzrósł o 63%, a zawilgoconego o 61%. Z kolei w przypadku suchego estru naturalnego współczynnik przejmowania ciepła wzrósł o 51%, a zawilgoconego o 52%.
W tabeli 8.16 przedstawiono całkowity spadek temperatury w cieczy elektroizolacyjnej obliczony na podstawie wyznaczonych współczynników przejmowania ciepła. Spadek ten składał się ze spadku temperatury pomiędzy papierem a cieczą elektroizolacyjną ΔTpap.-ciecz
oraz spadku temperatury pomiędzy cieczą elektroizolacyjną a kadzią ΔTciecz-kadź. Na podstawie danych zawartych w tabeli można stwierdzić, że spadek temperatury w cieczach zawilgoconych jest mniejszy od spadku temperatury w cieczach suchych. Najmniejszy spadek temperatury wystąpił w przypadku zawilgoconego oleju mineralnego i wynosił 24,8ºC. Z kolei spadek temperatury w suchym oleju mineralnym wynosił 25,2ºC. Różnica temperatury pomiędzy tymi spadkami wynosiła 0,4ºC, co oznacza, że w przypadku zawilgoconego oleju mineralnego temperatura w transformatorze byłaby o 0,4ºC niższa niż w przypadku oleju suchego. W przypadku estrów różnice spadków temperatury pomiędzy cieczą suchą, a zawilgoconą byłyby mniejsze. Dla zawilgoconego estru syntetycznego całkowity spadek temperatury w cieczy wyniósłby 28,4ºC i byłby o 0,2ºC niższy niż w przypadku estru suchego.
Z kolei w przypadku zawilgoconego estru naturalnego spadek temperatury w cieczy wyniósłby 28,2ºC i byłby o 0,1ºC niższy niż w przypadku estru suchego. Oznacza to, że im wyższe jest zawilgocenie cieczy elektroizolacyjnej tym skuteczniej oddaje ona ciepło na zewnątrz chłodzonego urządzenia.
Na podstawie przedstawionych w podrozdziale wyników można stwierdzić, że zawilgocone ciecze elektroizolacyjne charakteryzują się większym współczynnikiem przejmowania ciepła niż ciecze suche. W zależności od temperatury zawilgocenie spowodowało wzrost współczynnika przejmowania ciepła o około 1-2% w przypadku oleju mineralnego i estru syntetycznego oraz o niespełna 1% w przypadku estru naturalnego.
Minimalny wzrost współczynnika przejmowania ciepła cieczy, wywołany ich zawilgoceniem, należy wiązać ze wzrostem ciepła właściwego. Ciepło właściwe analizowanych cieczy elektroizolacyjnych równe było około 2000 J·kg-1·K-1. Natomiast ciepło właściwe wody wynosi około 4190 J·kg-1·K-1. Oznacza to, że zawilgocenie cieczy elektroizolacyjnej skutkowało wzrostem jej ciepła właściwego cp, efektem czego był wzrost współczynnika przejmowania ciepła α. Ponadto, w przypadku estrów, do wzrostu współczynnika przejmowania ciepła przyczynił się również spadek lepkości wywołany wzrostem ich
zawilgocenia. Zawilgocenie nie wpłynęło na przewodność cieplną, gęstość oraz rozszerzalność cieplną analizowanych cieczy elektroizolacyjnych.
Temperatura wpływała na wartość wszystkich analizowanych właściwości cieplnych badanych cieczy elektroizolacyjnych niezależnie od stopnia ich zawilgocenia. Podobnie, jak w przypadku pomiarów w zależności od rodzaju cieczy elektroizolacyjnej, wzrost temperatury skutkował obniżeniem przewodności cieplnej, lepkości oraz gęstości i wzrostem ciepła właściwego i współczynnika rozszerzalności cieplnej analizowanych cieczy. Wzrost temperatury od 25ºC do 80ºC spowodował wzrost współczynnika przejmowania ciepła wszystkich badanych cieczy. W przypadku cieczy zawilgoconych wzrost ten wyniósł 53% dla oleju mineralnego, 61% dla estru syntetycznego oraz 52% dla estru naturalnego.