КРАМАТОРСЬКЕ ВИЩЕ ПРОФЕСІЙНЕ УЧИЛИЩЕ

Лекція

З теми «Температура плавлення, температура розм’якшення, теплостійкість, холодостійкість, температура спалаху пари»

Укладачка Нестюркіна Катерина, викладачка електротехніки

 Розділ Механічні параметри

Температура плавлення, температура розм’якшення, теплостійкість,  холодостійкість, температура спалаху пари.

В темі будуть розглянуті поняття: температура плавлення, температура розм’якшення, теплостійкість, нагрівостійкість, холодостійкість, температура спалаху парів, коефіцієнт температурного розширення, коефіцієнт теплопровідності, теплопровідність, теплове розширення. Наприкінці теми будуть Контрольні запитання для самоперевірки.

Теплові властивості дозволяють оцінити поведінку електроізоляційних матеріалів під час нагрівання. Це має важливе значення, оскільки більшість електроізоляційних матеріалів в електричних машинах та апаратах працює за підвищених температур.

Основними тепловими характеристиками є такі:

vтемпература плавлення;

vтемпература розм’якшення;

vтеплостійкість;

vнагрівостійкість;

vхолодостійкість;

vтемпература спалаху пари.

Температура плавлення  визначається у матеріалів кристалічної структури (метал, напівпровідники, діелектрики), які можуть переходити з твердого стану в рідке за певної температури.

Температура розм’якшення  визначається у матеріалів аморфної структури (смоли, бітуми та інші). У цих матеріалів перехід з твердого в рідкий стан відбувається не за строго певної температури, а в певному інтервалі температур.

 Тому в аморфних матеріалів вимірюють деяку температуру розм’якшення, при якій матеріал набуває в’язко-плинного стану. При температурах, близьких до температури розм’якшення, матеріал не можна застосувати, оскільки він розм’якшуватиметься і текти.

Тобто температура плавлення ‒ температура переходу з твердого стану в рідке, пов’язане з руйнуванням кристалічних ґрат. 

По температурі плавлення (Т_пл )всі метали поділяються на:

Øлегкоплавкі ‒ Т_пл <500 ºС (галій ‒29,7 ºС, індій ‒ 156 ºС, кадмій ‒321 ºС, олово ‒ 232 ºС, свинець ‒ 327 ºС, цинк ‒ 410 ºС);

Øтугоплавкі ‒ Т_пл >1700 ºС (вольфрам ‒ 3400 ºС, молібден ‒ 2620 ºС, ніобій ‒ 2500 ºС, тантал ‒ 3000 ºС, хром ‒ 1900 ºС, реній ‒ 3180 ºС);

Ø з середньою температурою плавлення ‒500 ºС <Т_пл<1700 ºС (алюміній ‒11660 ºС, мідь ‒ 1083 ºС, срібло ‒ 961 ºС, залізо ‒ 1540 ºС, нікель ‒ 1453 ºС та ін) Теплостійкість  ‒ характеристика, що дозволяє оцінити стійкість діелектриків  до короткочасного нагрівання.

Нагрівостійкість  ‒ це здатність електроізоляційного матеріалу довго витримувати гранично допустиму температуру без ознак руйнування. Для електроізоляційних матеріалів, що застосовуються в електричних машинах та апаратах, встановлено сім класів нагрівальностійкості.

Залежно від значення максимальної температури діелектрики поділяються на класи нагрівостійкості − їх сім.

Холодостійкість дозволяє оцінити здатність матеріалів протистояти дії низьких температур. 

Відомо, що при низьких температурах електроізоляційні матеріали (різи, пластмаси, лакові плівки та ін) розтріскуються або втрачають гнучкість. У рідких діелектриків холодостійкість визначають температурою застигання, коли вони перетворюються на тверде тіло.

Температура спалаху парів  рідких діелектриків (масел) - це температура, при якій пари та гази, що утворюються при нагріванні певного об'єму рідкого діелектрика, спалахують при зіткненні з відкритим полум’ям.

Коефіцієнт температурного розширення  КТР, що визначає зміну початкової довжини матеріалу при зміні його температури від Т₀ до Т₁ (К^-1), обчислюють за формулою: 

, де

l0 та l1 – довжина матеріалу (м) відповідно при початковій Т₀ та кінцевій Т₁

температурах.

Коефіцієнт температурного розширення КТР має велике практичне значення, наприклад, при герметизації вузлів та компонентів радіоапаратури. Так, не можна з’єднувати один з одним деталі з КТР, що різко відрізняються. Найменше значення КТР має кварцове скло (5,5·10^-6/°С), найбільшим – деякі полімерні діелектрики, наприклад поліетилен і полівінілхлорид (150·10^-6/°С).

Коефіцієнт теплопровідності  дозволяє оцінити здатність матеріалу проводити теплоту від більш нагрітої її поверхні до менш нагрітої. Коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м·К), визначається за формулою:

, де

Q – кількість тепла (Дж);  

S – товщина матеріалу(мм²);

T1, T2– температура із двох сторін матеріалу(ºС); t – час (с).

Теплопровідність  характеризує процес перенесення тепла від нагрітих частин до менш нагрітих і чисельно визначається коефіцієнтом теплопровідності. Чим він вищий, тим кращі умови охолодження і менша ймовірність теплового пробою.

Теплове розширення.  Діелектрики, як і інші матеріали при нагріванні змінюють свої лінійні розміри. Ця властивість оцінюється коефіцієнтом лінійного розширення, чисельно рівним відносному збільшенню лінійного розміру при зміні температури на 1 °С.

1.     Основними тепловими характеристиками є:

a)    температура          плавлення,   температура       розм’якшення, теплопровідність, нагрівостійкість, холодостійкість, температура спалаху пари;

b)    легкоплавкість, тугоплавкість, з середньою температурою плавлення;

c)     температура плавлення, температура розм’якшення, теплостійкість, нагрівостійкість, холодостійкість, температура спалаху пари;

d)    коефіцієнт    температурного розширення          та     коефіцієнт теплопровідності.  

2.     Теплопровідність характеризує…

a)    процес перенесення тепла від нагрітих частин до менш нагрітих;

b)    чисельне рівняння відносного збільшення лінійного розміру при зміні температури на 1 °С;

c)     процес перенесення тепла від менш нагрітих частин до нагрітих;

d)    зміну початкової довжини матеріалу при зміні його температури.

3.     Аморфні матеріали – це …

a)    тверді речовини, які не мають дальнього порядку в розташуванні частинок і не утворюють кристалічних ґраток;

b)    речовини, у яких всі частинки розташовуються в певному порядку;

c)     речовини, які мають певну температуру плавлення, при якій вони відразу стають рідкими;

d)    рідкі речовини, у яких всі частинки розташовуються в певному порядку.

4.     Які діелектрики належать до А класу нагрівальностійкості?

a)    гума, нафтові олії, полістирен;

b)    гетинакс, текстоліт, прес-порошки з борошном дерева, поліетилен, поліуретанові смоли, компаунди, лаки;

c)     матеріали на основі слюди, скловолокно,  склотекстоліт;

d)    гетинакс, текстоліт, бавовняні та шовкові тканини, просочені лаком.

5.     Яка гранична температура діелектрика належать до F класу нагрівальностійкості? a) 105;

b)    90;

c)     155;

d)    180.

Bitmap Image

Список використаних джерел

1.     Посилання на інтернет сторінку  https://helpiks.org/5-111126.html

2.     Посилання на інтернет сторінку  https://book.ggpek.by/uchebnik/2-teplovye-kharakteristiki