23 Воздух

Воздух как диэлектрик

В качестве изоляции в различных электрических установках используются газы. Особенное место среди них занимает воздух. Он является естественной изоляцией многих электротехнических конструкций: трансформаторов, конденсаторов, воздушных выключателей, линий электропередачи.

Как диэлектрик, воздух имеет следующие положительные свойства: быстро восстанавливает свою электрическую прочность после пробоя, отсутствие старения, т.е. ухудшения свойств с течением времени, малые диэлектрические потери. Отрицательными свойствами воздуха как диэлектрика являются: невозможность использования его для закрепления деталей устройств, вследствие чего они применяются в сочетании с твёрдыми диэлектриками, невысокая электрическая прочность, способность увлажнятся, образовывать окислы и поддерживать горение, низкая теплопроводность.

Электрическая прочность воздуха не является величиной постоянной, а зависит от давления, относительной влажности, формы электродов и расстояния между ними, от вида напряжения, а также от полярности электродов.

Пробоем называется явление, приводящее к длительному или кратковременному образованию канала с высокой электрической проводимостью. Значение напряжения, при котором происходит пробой диэлектрика, называется пробивным напряжением, а соответствующее значение напряженности поля - электрической прочностью диэлектрика.

Электрическая прочность Е_пр, определяется пробивным напряжением U_пр, отнесённым к толщине диэлектрика в месте пробоя. Для практических целей удобно выражать пробивное напряжение в кВ, а толщину диэлектрика - мм, тогда Е_пр будет в кВ/мм.

Пробой газообразных диэлектриков всегда начинается с ударной ионизации. Электрический ток проводимости в какой либо среде, в частности в газах, возможен только в том случае, когда в ней имеются свободные заряженные частицы - электроны и ионы. В нормальном состоянии частицы газа - атомы и молекулы - нейтральны; газ в этом случае не проводит электрического тока. Однако под влиянием внешнего электрического поля в газах возникают свободные заряды в виде электронов, а также положительных и отрицательных ионов.

Ударная ионизация вызывается соударениями электронов и ионов с нейтральными атомами и молекулами газа. Для начала ударной ионизации необходимо, чтобы кинетическая энергия электронов, разгоняемых электрическим полем, стала больше энергии ионизации. Явление пробоя газа зависит от степени однородности электрического поля, в котором осуществляется пробой

24 Нефть

Нефтяные масла — жидкие смеси высококипящих углеводородов (температура кипения 300—600 °C), главным образом алкилнафтеновых и алкилароматических, получаемые переработкой нефти.

В основу системы классификации и обозначения нефтяных масел положены их кинематическая вязкость и эксплуатационные свойства.

По способу производства делятся на

· дистиллятные

· остаточные

· компаундированные

По областям применения делятся на

· смазочные

· электроизоляционные

· консервационные

· используемые в косметической промышленноси

Для придания необходимых свойств в нефтяные масла часто вводят присадки.

На основе нефтяных масел получают пластичные и технологические смазки, специальные жидкости, например смазочно-охлаждающие жидкости, гидравлические и т. п.

Способ очистки и назначение минеральных масел указываются в маркировке.

Масла также делят :

1. по свойствам:

· Л — легкое, маловязкое

· С — среднее, маловязкое

· Т — тяжелое, высоковязкое

· У — улучшенное

2. по назначению:

· Д — дизельное

· И — индустриальное

· М — моторное

· Т — турбинное, трансформаторное, трансмиссионное

· П — приборное

Маркировка обычно представляет собой набор из 1—3 букв и номера:

1. Первая буква определяет назначение масла

2. Вторая буква (может отсутствовать) определяет способ его очистки

3. Третья буква (может отсутствовать) определяет наличие присадок в нём

4. Номер определяет вязкость масла

Примеры:

· ТК_п — трансформаторное масло кислотной очистки с присадкой;

· Т_п−22 — турбинное масло селективной очистки с присадкой вязкостью v=22·10⁻⁶ м²/с;

· И-12 — масло индустриальное (среднее) средней кинематической вязкостью (при 50 °С) 12 мкм²/с;

· АК-15 — автотракторное масло кинематической вязкостью (при 50 °C) более 150 мкм²/с.

Смазочное масло из недостаточно герметичного узла трения обязательно вытечет, так как оно представляет собой нормальную жидкость, способную бесконечно деформироваться под действием даже ничтожных сил. Иное дело смазка. Благодаря существованию жесткого “каркаса” при небольших касательных напряжениях смазка ведет себя как твердое тело, но когда касательное напряжение достигает некоторой критической величины—предела прочности на сдвиг, “каркас” ломается и смазка начинает течь как жидкость. По прекращении движения “каркас” образуется вновь—смазка опять превращается в твердое тело. Подобные вещества называются аномальными жидкостями.

Смазку получают путем добавления к смазочному маслу (дисперсионной среде) загустителя, способного образовывать “каркас”. В качестве дисперсионной среды смазок, применяемых в автомобиле, обычно берут мало-и средневязкие нефтяные смазочные масла, например, для солидола — индустриальные (в том числе машинное СУ), для Литола-24 смесь веретенного АУ и Индустриального-50.

В качестве загустителя чаще всего применяют соли жирных кислот—мыла. По массе загуститель составляет обычно 10...20%. Смазка может иметь присадки для предотвращения окисления, повышения стабильности, улучшения вязкостно-температурных свойств и др., причем присадки могут содержать масло, на котором смазка готовится. Например, для повышения низкотемпературных свойств может использоваться маловязкое масло с жидкой загущающей присадкой или деспрессатором.

Кроме присадок в смазку может добавляться твердый наполнитель, который в отличие от загустителя не образует “каркаса”. Наполнитель — чаще всего чешуйчатый графит или дисульфид молибдена—улучшает антифрикционные свойства смазки.

Вода в смазке может быть составной частью или содержаться в качестве примеси. Присутствие воды в большинстве смазок (литиевых, алюминиевых, свинцовых, комплексных кальциевых и др.) не допускается, но в кальциево-натриевых смазках вода играет роль структурообразующего компонента и уменьшение ее содержания приводит к распаду смазки. Содержание воды в этих смазках колеблется от 0,5 до 5%, причем присутствие воды в данном случае никак не сказывается на коррозионных свойствах смазки.

Свойства смазок.Поведение смазки гораздо сложнее, чем смазочного масла, поэтому для всесторонней оценки эксплуатационных качеств нужно рассматривать достаточно большое количество свойств.

Смазка как твердое тело характеризуется пределом прочности, а как жидкость—вязкостью.

Прочность смазки должна быть достаточной, чтобы смазка не сбрасывалась с движущихся деталей, не вытекала из узлов трения. Но с другой стороны, слишком прочная смазка плохо, а то и совсем не будет поступать в зону контакта трущихся пар, будет приводить к заеданию, например, таких узлов, как замки дверей, багажника, капота. Чем ниже предел прочности, тем мягче смазка.

Вязкость характеризует поведение смазки, когда она течет. В отличие от смазочного масла, вязкость которого при определенной температуре—величина постоянная, вязкость смазки сильно зависит от скорости деформации: с увеличением ее она понижается. Это—положительное явление, так как оно снижает энергетические потери в подшипниках качения: моменты трения в подшипнике при работе на смазке и на масле мало отличаются.

Теплостойкость и морозостойкость. Когда достигается температура каплепадения, смазка как твердое тело перестает существовать. Но некоторые смазки уже при меньшей температуре распадаются на масло и загуститель, другие—при нагревании и последующем охлаждении из-за химических превращений, окисления или испарения термоупрочняются, т. е. предел прочности недопустимо увеличивается и они теряют смазочные свойства. Морозостойкость смазки определяется способностью ее при низкой температуре восстанавливать свой “каркас”, а также течь, т. е. не застывать. При более низкой температуре смазка либо не позволит движущимся парам взаимно перемещаться, либо при приложении больших усилий расслоится и не будет проникать в зону контакта.

Механическая стабильность — это способность смазки сохранять свои свойства после деформации. После интенсивного деформирования свойства смазки меняются: у большинства смазок понижается предел прочности — происходит разупрочнение. Затем в течение некоторого времени — периода “отдыха” — предел прочности постепенно увеличивается, однако иногда он не достигает исходной величины, а иногда, наоборот,— ее превосходит, происходит тикстропное упрочнение смазки. Изменение свойств зависит как от интенсивности, так и от продолжительности воздействия. В условиях эксплуатации необратимое разрушение смазки может произойти и в течение часов, и в течение месяцев.

Физико-химическая стабильность. Нарушение состава и свойств смазки может происходить в результате испарения или самопроизвольного выделения дисперсионной среды (физическая нестабильность) или окисления (химическая нестабильность).

Водостойкость. Водостойкая смазка не растворяется в воде, не смывается водой с поверхности, не поглощает воду, не вступает с ней в реакцию, а благодаря высоким водоотталкивающим свойствам не позволяет воде проникать в зону контакта трущихся поверхностей.

Адгезия—молекулярная связь, возникающая между поверхностью твердого тела и нанесенной на него смазкой. Смазка с хорошей адгезией—липкая, ее трудно стереть или смыть с поверхности.

Противозадирные свойства обусловлены способностью смазки предотвращать заедание и задиры трущихся поверхностей при высоких удельных нагрузках.

Противоизносные свойства определяются способностью смазки снижать износ трущихся поверхностей при невысоких удельных нагрузках. Далеко не всегда смазки, имеющие хорошие Противоизносные свойства, предотвращают возникновение задиров. На Противоизносные свойства больше влияет дисперсионная среда, а на Противозадирные—состав смазки, в частности присутствие наполнителя.

Противокоррозионные свойства определяются отсутствием коррозионного действия смазки на металлические поверхности, а консервационные (защитные) свойства—способностью предохранять металлические поверхности от коррозионного действия внешней среды.

Видео-4. Нефть – 24 мин.

История возникновения АЗС. Впервые бензин и другие виды топлива, такие как бытовой газ, начали продавать в аптеках, для хозяина аптеки это был дополнительный источник заработка и считался побочным бизнесом. Первой газобензиновой станцией была аптека в городе Вислох (Германия), где Берта Бенц жена Карла Бенца наполнила бак первого автомобиля, на котором она совершила первое путешествие из Мангейма в Пфорцгейм и обратно в 1888 году. В 2008 году Берте Бенц установили мемориальную табличку в память об этом событии.

Первые стоящие отдельно «станции для автомобилистов» появились в США в начале ХХ века (есть упоминания о 1907). Первые заправки представляли собой одну-две цистерны, стоящие на подпорках, от каждой шли шланги, по которым бензин самотеком поступал в баки автомобилей. Реальный рост и развитие бензозаправок начался в 1920-е гг. Число автозаправок, на которые мог въехать автомобиль, выросло приблизительно с 12 000 в 1921 году до 143 000 в 1929. В это же время заправки стали оснащаться крупными вывесками, комнатами отдыха, навесами и мощеными подъездными путями. К концу 1920-х гг. деньги делались не только на бензине, но и на продаже покрышек, аккумуляторов и запчастей. Вошел в употребление и получил широкое распространение новый тип насоса: бензин поступал наверх, в стеклянный резервуар, так что покупатель мог убедиться в его чистоте, а затем по шлангу в бензобак автомобиля.