Γηπισκαηηθή Δξγαζία ηεο θνηηήηξηαο ηνπ Τκήκαηνο Ηιεθηξνιόγσλ Μεραληθώλ θαη Τερλνινγίαο Υπνινγηζηώλ ηεο Πνιπηερληθήο Σρνιήο ηνπ Παλεπηζηεκίνπ Παηξώλ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ ΠΑΣΡΧΝ ΣΜΗΜΑ ΗΛΕΚΣΡΟΛΟΓΧΝ ΜΗΥΑΝΙΚΧΝ ΚΑΙ ΣΕΥΝΟΛΟΓΙΑ ΤΠΟΛΟΓΙΣΧΝ ΣΟΜΕΑ ΤΣΗΜΑΣΧΝ ΗΛΕΚΣΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΕΡΓΑΣΗΡΙΟ ΤΦΗΛΧΝ ΣΑΕΧΝ Γηπισκαηηθή Δξγαζία ηεο θνηηήηξηαο ηνπ Τκήκαηνο Ηιεθηξνιόγσλ Μεραληθώλ θαη Τερλνινγίαο Υπνινγηζηώλ ηεο Πνιπηερληθήο Σρνιήο ηνπ Παλεπηζηεκίνπ Παηξώλ Γεκαθνπνύινπ Παλαγηώηαο ηνπ Κσλζηαληίλνπ Αξηζκόο Μεηξώνπ: 6501 Θέμα «Διηλεκτρικές Δοκιμές Μονωτικών Ελαίων Φστικής Προέλεσσης» Δπηβιέπνπζα: Καζεγήηξηα Διεπζεξία Ππξγηώηε Αριθμός Διπλωματικής Εργασίας: Πάηξα, Οθηώβξηνο 2011

2 ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Πηζηνπνηείηαη όηη ε Γηπισκαηηθή Δξγαζία κε ζέκα «Γηειεθηξηθέο Γνθηκέο Μνλσηηθώλ Διαίσλ Φπηηθήο Πξνέιεπζεο» Τεο θνηηήηξηαο ηνπ Τκήκαηνο Ηιεθηξνιόγσλ Μεραληθώλ θαη Τερλνινγίαο Υπνινγηζηώλ Γεκαθνπνύινπ Παλαγηώηαο ηνπ Κσλζηαληίλνπ Αξηζκόο Μεηξώνπ:6501 Παξνπζηάζηεθε δεκόζηα θαη εμεηάζηεθε ζην Τκήκα Ηιεθηξνιόγσλ Μεραληθώλ θαη Τερλνινγίαο Υπνινγηζηώλ ζηηο.../../ Ζ Δπηβιέπνπζα Ν Γ/ληήο Ρνκέα Διεπζεξία Ξπξγηψηε Θαζεγήηξηα Αληψληνο Αιεμαλδξίδεο Θαζεγεηήο 2

3 Αξηζκόο Γηπισκαηηθήο Δξγαζίαο: Θέκα: «Γηειεθηξηθέο Γνθηκέο Μνλσηηθώλ Διαίσλ Φπηηθήο Πξνέιεπζεο» Φοιτήτρια: Γεκαθνπνύινπ Παλαγηώηα Επιβλέποσσα: Ππξγηώηε Διεπζεξία 3

4 ΠΔΡΙΛΗΦΗ Ζ κφλσζε ηνπ εμνπιηζκνχ θαη ησλ εγθαηαζηάζεσλ πςειήο ηάζεο είλαη απαξαίηεηε πξνθεηκέλνπ λα δηαηεξεζεί ε δηαθνξά δπλακηθνχ κεηαμχ ησλ ππφ πςειή ηάζε αγψγηκσλ κεξψλ. Ξαξάιιεια κε ηνλ θχξην πξννξηζκφ ηεο, ε κφλσζε κπνξεί λα έρεη θαη άιινπο ξφινπο, φπσο ε κεραληθή ζηήξημε ησλ αγσγψλ, ε αληαιιαγή ζεξκφηεηαο θ.α. Πηελ παξνχζα εξγαζία αζρνιεζήθακε κε ηα ειεθηξνηερληθά πγξά ηφζν ζεσξεηηθά φζν θαη πεηξακαηηθά. Πε ζεσξεηηθφ επίπεδν, πεξηγξάθνπκε ην ξφιν ησλ κνλσηηθψλ ιαδηψλ, ηηο ρξήζεηο, ηηο ηδηφηεηεο ηνπο θαη ηνχο παξάγνληεο πνπ ηα επεξεάδνπλ. Πε πεηξακαηηθφ επίπεδν πξαγκαηνπνηνχκε πιήζνο κεηξήζεσλ κε ζηφρν ηελ εμαθξίβσζε θαη ηελ εμαγσγή ζπκπεξαζκάησλ, ρξεζηκνπνηψληαο ηε ζπζθεπή Baur Oil Tester DTA ηνπ ειεθηξνινγηθνχ εμνπιηζκνχ ηνπ εξγαζηεξίνπ πςειψλ ηάζεσλ. Όιεο νη κεηξήζεηο θαζψο θαη ε επηινγή ηεο θαηάιιειεο πξνδηαγξαθήο ησλ δνθηκψλ έγηλαλ απφ ηε ζπζθεπή απηή, ιακβάλνληαο θάζε θνξά ηα αλαγθαία κέηξα πξνζηαζίαο γηα καο θαη ηελ εγθαηάζηαζε ηνπ εξγαζηεξίνπ. Ρν κνλσηηθφ έιαην πνπ ρξεζηκνπνηνχκε είλαη ν θπζηθφο εζηέξαο Envirotemp FR3, απφ ηελ εηαηξεία COOPER PowerSystems. Κεξηθνί απφ ηνπο παξάγνληεο πνπ εμεηάζηεθαλ είλαη ην κέγεζνο ηνπ δηαθέλνπ, ν ηχπνο ηεο δηάηαμεο ησλ ειεθηξνδίσλ, ε χπαξμε λεξνχ ζηε δνθηκαζηηθή θπςέιε, ε ζρέζε θαη ζπκπεξηθνξά ηνπ ιαδηνχ κε ηνλ ρξφλν θαη νη δηαθνξνπνηήζεηο ζηηο αηκνζθαηξηθέο ζπλζήθεο πνπ επηθξάηεζαλ θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ πεηξάκαηνο. Ξην αλαιπηηθά ε εξγαζία ρσξίδεηαη ζε θεθάιαηα ηα νπνία είλαη ηα εμήο: Πην 2 ν θεθάιαην γίλεηαη κηα αλαθνξά ζηνπο κεηαζρεκαηηζηέο θαη ζηνπο ηχπνπο κφλσζεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηνπο δηάθνξνπο κεηαζρεκαηηζηέο ζήκεξα. Πην 3 ν θεθάιαην εμεηάδεηαη ζην ζχζηεκα κφλσζεο ιαδηνχ - ραξηηνχ θαη ζηε ζπλέρεηα παξνπζηάδνληαη ηα κνλσηηθά ιάδηα πνπ έρνπλ ρξεζηκνπνηεζεί ζην παξειζφλ κέρξη ζήκεξα. Πην 4 ν θεθάιαην γίλεηαη αλαιπηηθή αλαθνξά ζηηο ηδηφηεηεο ησλ κνλσηηθψλ ιαδηψλ θαη ζπγθξίλνληαη νη ηδηφηεηεο ησλ νξπθηειαίσλ κε απηέο ησλ θπζηθψλ εζηέξσλ. Πην 5 ν θεθάιαην γίλεηαη αλαθνξά ζηνπο ηξφπνπο δηάζπαζεο ησλ κνλσηηθψλ ιαδηψλ. Πην 6 ν θεθάιαην εμεηάδεηαη ε γήξαλζε ηνπ ζπζηήκαηνο κφλσζεο θαη νη παξάγνληεο πνπ ηελ επεξεάδνπλ. Πην 7 ν θεθάιαην παξνπζηάδεηαη ε εθαξκνγή Retrofilling. Ρέινο, ζην 8 ν θεθάιαην παξνπζηάδνληαη θάπνηεο δηαγλσζηηθέο ηερληθέο γηα ηνλ πξνζδηνξηζκφ ηεο θαηάζηαζεο ηεο κφλσζεο. Αθνινπζεί ην πεηξακαηηθφ κέξνο ζηα θεθάιαηα 9, 10, 11 φπνπ αλαιχνληαη ηα ρξεζηκνπνηεζέληα φξγαλα, παξνπζηάδεηαη ε δηαδηθαζία ησλ κεηξήζεσλ βήκα πξνο βήκα θαη ηειηθά πξαγκαηνπνηείηαη ε ζπγθέληξσζε ησλ απνηειεζκάησλ ζε πίλαθεο θαη πεξαηηέξσ αλάιπζή ηνπο κε βάζε ηα απαξαίηεηα δηαγξάκκαηα γηα ηελ εμαγσγή ζπκπεξαζκάησλ. 4

5 ABSTRACT The insulation of equipment and installation of high voltage is needed to maintain the potential difference between the high voltage conductive parts. Alongside the main destination, the insulation may have other roles, such as mechanical support of pipelines, heat exchange, etc. In this paper we dealt with electrotechnical fluids both theoretically and experimentally. In theory, we describe the role of insulating oils, uses, properties and factors affecting them. In experimental, we realize number of measurements to identify and draw conclusions using the device Baur Oil Tester DTA electrical equipment high voltage laboratory. All measurements and choice of appropriate standard tests made by this device, each time taking the necessary measures to protect us and the installation of the laboratory. The insulating oil used is the natural ester Envirotemp FR3, from the company COOPER Power Systems. Some of the factors considered are the size of the gap, the type of device electrodes, the presence of water in the test cell, the relationship and behavior of oil over time and variations in atmospheric conditions that prevailed during the experiment. More detailed work is divided into chapters which are: The second chapter is a reference to transformers and types of insulation used in the various transformers today. The third chapter discusses the system insulating oil - paper and then presented the insulating oils used in the past until today. The fourth section provides a detailed report on the properties of insulating oils and compares the properties of these oils with natural esters. The fifth chapter refers to the ways breakdown of insulating oil. The sixth chapter examines the aging of the insulation system and factors affecting it. The seventh chapter presents the implementation Retrofilling. Finally, the eighth chapter presents some diagnostic techniques for determining the state of the insulation. The experimental part in Chapters 9, 10, 11 analyzes the instruments used, shows the process of measuring step by step and finally is made the merger of the results in tables and further analysis based on the necessary diagrams to draw conclusions. 5

6 Η παρούσα εργασία αυιερώνεται στην οικογένειά μου 6

7 ΠΔΡΙΔΥΟΜΔΝΑ Θευπηηικό Μέπορ Κεθάλαιο 1 Δηζαγσγή 10 Κεθάλαιο 2 Κεηαζρεκαηηζηέο 2.1. Ρα εμαξηήκαηα ηνπ κεηαζρεκαηηζηή Κφλσζε κεηαζρεκαηηζηψλ Κεηαζρεκαηηζηέο ηχπνπ GIS Κεηαζρεκαηηζηέο μεξνχ Ρχπνπ Κεηαζρεκαηηζηέο ειαίνπ Δίδε θαηαπνλήζεσλ θαη εκθάληζε βιαβψλ Κεθάλαιο 3 Πχζηεκα κφλσζεο ιαδηνχ - ραξηηνχ Κνλσηηθφ ραξηί Σαξηί θπηηαξίλεο Θεξκηθψο αλαβαζκηζκέλν ραξηί Pressboard Κνλσηηθά πγξά Ξξνέιεπζε κνλσηηθψλ ιαδηψλ Αξγφ πεηξέιαην Ξαξαγσγή κνλσηηθψλ ιαδηψλ Θιαζκαηηθή απφζηαμε Γηχιηζε Σξεζηκφηεηα κνλσηηθψλ ιαδηψλ ζηνπο κεηαζρεκαηηζηέο Κνλσηηθά ιάδηα πνπ έρνπλ ρξεζηκνπνηεζεί ζε κεηαζρεκαηηζηέο Νξπθηέιαην Ππλζεηηθά πγξά Έιαηα ζηιηθφλεο Ππλζεηηθνί εζηέξεο Φπζηθνί εζηέξεο Ξξνγελέζηεξε ρξήζε θπηηθψλ ειαίσλ ζε κεηαζρεκαηηζηέο Γηαδηθαζία παξαγσγήο θπηηθνχ ειαίνπ απφ ζπφξνπο Κεθάλαιο 4 Ηδηφηεηεο κνλσηηθψλ ιαδηψλ 4.1 Φπζηθέο ηδηφηεηεο Θεξκηθή αγσγηκφηεηα Δηδηθή ζεξκφηεηα Ξπθλφηεηα

8 4.1.4 Ημψδεο Πεκείν ξνήο Ππληειεζηήο ζεξκηθήο δηαζηνιήο Σξψκα Θαζαξφηεηα Πεκεία αλάθιεμεο θαη θαχζεο Δπηθαλεηαθή ηάζε Σεκηθέο ηδηφηεηεο Νμείδσζε Δπηβξαδπληέο νμείδσζεο Νμχηεηα Βαζκφο εμνπδεηέξσζεο Αιθαιηθφηεηα γξαζία (Ξεξηεθηηθφηεηα ζε λεξφ) Έθιπζε θαη απνξξφθεζε αεξίσλ Ζιεθηξηθέο ηδηφηεηεο Δηδηθή αγσγηκφηεηα Ππληειεζηήο απσιεηψλ Δηδηθή αληίζηαζε Πρεηηθή δηειεθηξηθή ζηαζεξά Γηειεθηξηθή αληνρή Κεθάλαιο 5 Ρξφπνη δηάζπαζεο πγξψλ κνλσηηθψλ 5.1 Ζιεθηξνληθή δηάζπαζε Κεραληζκφο αησξνχκελσλ ζηεξεψλ ζσκαηηδίσλ Γηάζπαζε θνηιφηεηαο Ζιεθηξνκεηαθνξά θαη ειεθηξνυδξνδπλακηθφ πξφηππν δηειεθηξηθήο δηάζπαζεο 77 Κεθάλαιο 6 Γήξαλζε 6.1 Γήξαλζε ηνπ ζπζηήκαηνο κφλσζεο Δπίδξαζε ζεξκνθξαζίαο Δπίδξαζε πγξαζίαο Δπίδξαζε νμπγφλνπ Δξγαζηεξηαθή γήξαλζε ραξηηνχ - ειαίνπ κε νξπθηέιαην θαη θπζηθφ εζηέξα.81 Κεθάλαιο 7 Δθαξκνγή Retrofilling.. 87 Κεθάλαιο 8 Γηαγλσζηηθέο ηερληθέο γα ηνλ πξνζδηνξηζκφ ηεο θαηάζηαζεο ηεο κφλσζεο Φπζηθνρεκηθέο δηαγλσζηηθέο ηερληθέο

9 8.1.1 Αεξηνρξσκαηνγξαθία Κέηξεζε βαζκνχ πνιπκεξηζκνχ DP ηεο θπηηαξίλεο Αλάιπζε ησλ παξαγφκελσλ θνπξαλίσλ Ζιεθηξηθέο δηαγλσζηηθέο ηερληθέο Κέηξεζε ηνπ δείθηε πφισζεο θαη ηνπ ζπληειεζηή απσιεηψλ Κέηξεζε ηεο ηάζεο επηζηξνθήο Κέηξεζε ησλ ξεπκάησλ πφισζεο - απνπφισζεο...96 Πειπαμαηικό μέπορ Κεθάλαιο 9 Σξεζηκνπνηεζέληα Όξγαλα 98 Κεθάλαιο 10 Ζ δηαδηθαζία ησλ κεηξήζεσλ Ξξνεηνηκαζία ηεο θπςέιεο Γέκηζκα θπςέιεο Θαζαξηζκφο ησλ ειεθηξνδίσλ Γηαδηθαζία κεηξήζεσλ Κεθάλαιο 11 Απνηειέζκαηα κεηξήζεσλ (Ξίλαθεο, Γξαθηθέο Ξαξαζηάζεηο, Πρφιηα). 113 Βιβλιογπαθία

10 Θευπηηικό Μέπορ ΚΔΦΑΛΑΙΟ 1 Διζαγυγή Ζ δηπισκαηηθή εξγαζία έρεη σο ζηφρν ηελ εθπφλεζε κηαο πεηξακαηηθήο δηαδηθαζίαο, ηθαλήο λα εμεηάζεη ηε ζπκπεξηθνξά ηνπ ειαίνπ, θπηηθήο πξνέιεπζεο, Envirotemp FR3 θαζψο κεηαβάινπκε ηνπο δηάθνξνπο παξάγνληεο απφ ηνπο νπνίνπο εμαξηάηαη. Ζ δηειεθηξηθή αληνρή ηνπ κνλσηηθνχ ιαδηνχ κπνξεί λα νξηζηεί σο ε κέγηζηε ηηκή ηάζεο πνπ κπνξεί λα εθαξκνζηεί αλάκεζα ζε δχν ειεθηξφδηα βπζηζκέλα ζην ιάδη ρσξίο λα δεκηνπξγεζεί ηφμν. Ζ κέζνδνο ηεο κέηξεζεο ηεο δηειεθηξηθήο αληνρήο ηνπ ιαδηνχ απνηειεί κηα ζπκβαηηθή κέζνδν δνθηκήο πνπ κπνξεί λα καο απνθαιχςεη ην βαζκφ ζηνλ νπνίν λεξφ ή θαη άιια αησξνχκελα ζσκαηίδηα είλαη αλακεκηγκέλα ζην ιάδη θαη θαη επέθηαζε ηελ θαηάζηαζε ηελ νπνία βξίζθεηαη ην κνλσηηθφ ζην κεηαζρεκαηηζηή. Ζ έξεπλά καο δηεμήρζε ζην εξεπλεηηθφ εξγαζηήξην ςειψλ Ράζεσλ ηνπ ηκήκαηνο Ζιεθηξνιφγσλ Κεραληθψλ θαη Ρερλνινγίαο πνινγηζηψλ ηνπ Ξαλεπηζηεκίνπ Ξαηξψλ, θαηά ην ρξνληθφ δηάζηεκα κεηαμχ κέζα Λνεκβξίνπ 2010 έσο ηέινο Ηνπλίνπ Πηφρνο καο ήηαλ λα κεηξήζνπκε ηε δηειεθηξηθή αληνρή ηνπ θπηηθνχ ιαδηνχ κε φζν ην δπλαηφ πεξηζζφηεξεο κεηξήζεηο ψζηε λα έρνπκε αμηφπηζηα απνηειέζκαηα. Αξρηθά ηνπνζεηνχκε ην ξεπζηφ κνλσηηθφ ιάδη ζε δηάθελν θαηαπνλνχκελν ππφ γξακκηθά απμαλφκελε AC ηάζε. Δπεηδή κάιηζηα ηέηνηνπ ηχπνπ κνλσηηθέο δηαηάμεηο βξίζθνπλ ζπρλή ρξήζε ζε κεηαζρεκαηηζηέο ειαίνπ, ζα πξέπεη λα ιεθζνχλ ππ φςηλ θαη νη ηδηαίηεξεο ζπλζήθεο ζηηο νπνίεο ππνβάιιεηαη ην ιάδη φηαλ ρξεζηκνπνηείηαη ζε ηέηνηεο ζπζθεπέο, ψζηε λα επηηεπρζεί κηα θάπνηνπ είδνπο πξνζνκνίσζε απηψλ ησλ ζπλζεθψλ. Ρν κφλν ζηνηρείν πνπ δηαθέξεη ζηελ πηζηή πξνζνκνίσζε ηεο ρξήζεο ηνλ κνλσηηθψλ ειαίσλ ζηνπο κεηαζρεκαηηζηέο είλαη ε έιιεηςε ησλ ζηεξεψλ ζπλζεηηθψλ ιεπηψλ κνλσηηθψλ θχιισλ πνπ ππάξρνπλ γχξσ απφ ηα ηπιίγκαηα. Απηά ηα κνλσηηθά θχιια ζηελ πεηξακαηηθή δηάηαμε ηνπνζεηνχληαη κεηαμχ ησλ ειεθηξνδίσλ, αιιά ζηε ζπγθεθξηκέλε έξεπλα απνπζηάδνπλ. Ν ιφγνο ηεο απνπζίαο ηνπο είλαη πσο ε έξεπλα αθνξά ηελ ζπκπεξηθνξά ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ θπζηθνχ εζηέξα, θαη φρη ηε ζπλδπαζηηθή ρξήζε ηνπ ειαίνπ κε ην κνλσηηθφ ραξηί θαη ηηο ηδηφηεηεο ηεο δηεπηθάλεηάο ηνπο. Γηα ην ιφγν απηφ ρξεζηκνπνηήζακε κφλν ηνπ ην ξεπζηφ κνλσηηθφ ζηε θπςέιε, θαηαγξάθνληαο ηελ επίδξαζε ησλ παξαγφλησλ πνπ ην επεξεάδνπλ. Κεξηθνί απφ ηνπο παξάγνληεο πνπ εμεηάζηεθαλ είλαη ην κέγεζνο ηνπ δηαθέλνπ, ν ηχπνο ηεο δηάηαμεο ησλ ειεθηξνδίσλ, ε χπαξμε λεξνχ ζηε δνθηκαζηηθή θπςέιε, ε ζρέζε θαη ζπκπεξηθνξά ηνπ ιαδηνχ κε ηνλ ρξφλν θαη νη δηαθνξνπνηήζεηο ζηηο αηκνζθαηξηθέο ζπλζήθεο πνπ επηθξάηεζαλ θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ πεηξάκαηνο. 10

11 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 2 : ΜΔΣΑΥΗΜΑΣΙΣΔ 2.1 Σα εξαπηήμαηα ηος μεηαζσημαηιζηή Ρα επφκελα ζρήκαηα παξνπζηάδνπλ ηα βαζηθά εμαξηήκαηα ηνπ κεηαζρεκαηηζηή. Γηα ιφγνπο πιεξφηεηαο ζεκεηψλνληαη ζηνηρεία εμνπιηζκνχ πνπ ελδερνκέλσο λα κελ ππάξρνπλ ή λα ππάξρνπλ ζε δηαθνξεηηθέο ζέζεηο. Δπίζεο, νη δηαζηάζεηο είλαη ελδεηθηηθέο θαη αλαγξάθνληαη γηα λα δίλεηαη ε ηάμε κεγέζνπο. Σρήκα 2-1: Πιάγηα όςε κεηαζρεκαηηζηή 20/25ΜVA [14]. 1. Κνλσηήξαο δηέιεπζεο πςειήο ηάζεο 2. Κνλσηήξαο νπδεηέξνπ θφκβνπ 5. Κεηαγσγέαο ιήςεσλ ππφ θνξηίν 6. Ππζθεπή αλαθνχθηζεο πίεζεο 7. Θεξκφκεηξα ηπιηγκάησλ 8. Θεξκφκεηξν ιαδηνχ 10. Ζιεθηξνλφκνο ξνήο ιαδηνχ απφ κεηαγσγέα 11. Αθπγξαληήο κεηαγσγέα ιήςεσλ 12. Δλδεηθηηθφ ζηάζκεο ιαδηνχ κεηαγσγέα 13. Ιαβέο έιμεο 17. Βάλα απνζηξάγγηζεο δνρείνπ δηαζηνιήο θχξηαο δεμακελήο 19. Βάλα πιήξσζεο/απνζηξάγγηζεο ιαδηνχ 11

12 20. Ξψκα απνζηξάγγηζεο 21. Βάλα δεηγκαηνιεςίαο 23. Ξηλαθίδα 24. Ξίλαθαο ειέγρνπ 27. Ζιεθηξνλφκνο αλίρλεπζεο αεξίσλ (Buchholz) 28. Αλεκηζηήξεο ςχμεο 29. Πθάια 30. Γείσζε ηπιηγκάησλ πςειήο ηάζεο 33. Αθξνδέθηεο γείσζεο θχξηαο δεμακελήο 35. Ιαβέο αλχςσζεο κεηαζρεκαηηζηή 37. Βάλα απνζηξάγγηζεο ςπγείνπ 39. Αθξνδέθηεο κνλσηήξα δηέιεπζεο πςειήο ηάζεο 40.Αθξνδέθηεο κνλσηήξα δηέιεπζεο κέζεο θαη ρακειήο ηάζεο 41. Βάλα απνκφλσζεο 43. Αθξνδέθηεο κνλσηήξα νπδέηεξνπ θφκβνπ 45. Βαιβίδα εμαέξσζεο δεμακελήο 46. Ζιεθηξνλφκνο άκεζεο εθηφλσζεο Σρήκα 2-2: Κάηνςε κεηαζρεκαηηζηή 20/25ΜVA [14]. 12

13 3. Κνλσηήξαο δηέιεπζεο κέζεο ηάζεο 4. Κνλσηήξαο δηέιεπζεο ρακειήο ηάζεο 15. Αθπγξαληήο δνρείνπ δηαζηνιήο 18. Βάλα θέλσζεο 22. Αθξνδέθηεο γεηψζεσο νπδεηέξνπ θφκβνπ 25. Αηζζεηήξαο ζεξκνθξαζίαο ειαίνπ (πξναηξεηηθά) 26. Αηζζεηήξαο ζεξκνθξαζίαο ηπιηγκάησλ (πξναηξεηηθά) 27. Ζιεθηξνλφκνο αλίρλεπζεο αεξίσλ (Buchholz) 31. Επγνί κέζεο ηάζεο (πξναηξεηηθά) 32. Επγνί ρακειήο ηάζεο (πξναηξεηηθά) 34. Τπγείν 36. Ιαβέο αλχςσζεο πάλσ θαιχκαηνο 38. Θηβψηην ζχλδεζεο γεηψζεο ππξήλα 42. Βάλεο ςπγείνπ 49. Κεηαγσγέαο ιήςεσλ ελ θελψ (πξναηξεηηθά) 13

14 Σρήκα 2-3: Μπξνζηηλή όςε κεηαζρεκαηηζηή 20/25ΜVA [14]. 9. Γνρείν δηαζηνιήο κεηαγσγέα ιήςεσλ 14. Γνρείν δηαζηνιήο θχξηαο δεμακελήο 15. Αθπγξαληήο δνρείνπ δηαζηνιήο θχξηαο δεμακελήο 16. Δμαεξσηήξαο δνρείνπ δηαζηνιήο 17. Βάλα απνζηξάγγηζεο δνρείνπ δηαζηνιήο θχξηαο δεμακελήο 29. Πθάια 41. Πράξα φδεπζεο θαισδίσλ 14

15 44. Δλδεηθηηθφ ζηάζκεο γηα δνρείν δηαζηνιήο 47. Βάλα απνζηξάγγηζεο δνρείνπ δηαζηνιήο κεηαγσγέα 2.2 Μόνυζη μεηαζσημαηιζηών Νη ζπλεζέζηεξνη ηχπνη κεηαζρεκαηηζηψλ αλάινγα κε ην κνλσηηθφ θαη ςπθηηθφ κέζν δηαθξίλνληαη ζηηο παξαθάησ θαηεγνξίεο: Μεηαζσημαηιζηέρ Σύπος GIS Νη κεηαζρεκαηηζηέο ηχπνπ GIS (Gas Insulation System) ρξεζηκνπνηνχλ σο κνλσηηθφ θαη ςπθηηθφ κέζν θάπνην αέξην ζε πςειή πίεζε ζε ζηεγαλνπνηεκέλν πεξηβάιινλ. Ρν πην ζπρλά ρξεζηκνπνηνχκελα αέξην είλαη ην εμαθζνξηνχρν ζείν (SF 6 ) ην νπνίν είλαη άρξσκν, άνζκν, άθιεθην, ρεκηθά αδξαλέο θαη κε ηνμηθφ. Πηελ αηκνζθαηξηθή πίεζε, ε δηειεθηξηθή αληνρή ηνπ SF 6 είλαη πεξίπνπ ηξηπιάζηα απφ ηελ αληίζηνηρε ηνπ αέξα ή ηνπ αδψηνπ. Πηελ αηκνζθαηξηθή πίεζε, επίζεο ην SF 6 έρεη ηε κηζή δηειεθηξηθή αληνρή απφ έιαηα, αιιά ζε πςειφηεξεο πηέζεηο ππεξέρεη. Ρν SF 6 κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηε κφλσζε κεηαζρεκαηηζηψλ ηζρχνο κέρξη αξθεηέο εθαηνληάδεο MVA. Ρν πιενλέθηεκα ησλ παξαπάλσ κεηαζρεκαηηζηψλ είλαη φηη είλαη άθιεθηνη, εχθνινη ζηελ εγθαηάζηαζε θαη ηνπνζέηεζή ηνπο ελψ θαηαιακβάλνπλ ζρεηηθά κηθξφ ρψξν. Ρν θπξηφηεξν κεηνλέθηεκά ηνπ SF 6 είλαη φηη ζεσξείηαη κε νηθνινγηθφ γηαηί ζπκβάιιεη ζηε δεκηνπξγία ηεο ηξχπαο ηνπ φδνληνο. 15

16 Δηθόλα 2-1: Μεηαζρεκαηηζηήο SF 6 22 kv/ 390 V ηζρύνο 1500 kva [15] Μεηαζσημαηιζηέρ Ξηπού Σύπος Έλαο ηχπνο μεξνχ κεηαζρεκαηηζηή είλαη ν κεηαζρεκαηηζηήο ξεηίλεο ηα ηπιίγκαηα ηνπ νπνίνπ εκπνηίδνληαη κε κηα επνμηθή ξεηίλε ππφ θελφ. Ζ ξεηίλε απηή δελ είλαη ηνμηθή. Όηαλ πξνθχςεη βξαρπθχθισκα, ε ζεξκνθξαζία δελ κεηαδίδεηαη καθξηά απφ ην ζθάικα. Δθηφο απφ ηελ επνμηθή ξεηίλε ρξεζηκνπνηνχληαη θαη άιια ζηεξεά κνλσηηθά (π.ρ. κίθα) γηα ηε κφλσζε ησλ ηπιηγκάησλ ηα νπνία είλαη ζπλήζσο θιάζεο H ή F. Ζ θιάζε ελφο κνλσηηθνχ πιηθνχ πξνζδηνξίδεη ηε κέγηζηε ζεξκνθξαζία ζηελ νπνία είλαη ζρεδηαζκέλν λα ιεηηνπξγεί. Πηνλ πίλαθα παξνπζηάδνληαη νη θιάζεηο ζχκθσλα κε ην πξφηππν ηεο ΗΔΔΔ. 16

17 Πίλαθαο 2-1: Λίζηα ησλ γξακκάησλ πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη γηα ηελ θσδηθνπνίεζε ηεο θιάζεο ηεο κόλσζεο [9]. Νη κεηαζρεκαηηζηέο μεξνχ ηχπνπ δελ έρνπλ δνρείν θαη δηάθνξα άιια εμαξηήκαηα, είλαη αεξφςπθηνη θαη δηαθξίλνληαη αλάινγα κε ηελ θπθινθνξία ηνπ αέξα ζε: Α. Μεξνχο κε θπζηθή ςχμε ζηνπο νπνίνπο ε εμσηεξηθή επηθάλεηα ηνπ ελεξγνχ κέξνπο έξρεηαη ζε επαθή κε ηνλ αέξα ηνπ πεξηβάιινληνο θαη απηφ είλαη αξθεηφ γηα ηθαλνπνηεηηθή ςχμε. Β. Μεξνχο κε βεβηαζκέλε θπθινθνξία ηνπ αέξα ςχμεο ζηνπο νπνίνπο ρξεζηκνπνηείηαη αλεκηζηήξαο πνπ κέζσ θαλαιηψλ ζηνλ ππξήλα απνκαθξχλεη ηελ ζεξκφηεηα. Ν κεηαζρεκαηηζηήο βξίζθεηαη ζε θιεηζηφ πεξίβιεκα. Ρν θφζηνο ελφο ηέηνηνπ κεηαζρεκαηηζηεί μεξνχ ηχπνπ είλαη ζρεδφλ δηπιάζην απφ ην θφζηνο ελφο ζπκβαηηθνχ κε πιήξσζε ιαδηνχ. Αιιά θαη ην θφζηνο ζπληήξεζεο ησλ κεηαζρεκαηηζηψλ απηψλ είλαη αξθεηά πςειφ. Δπίζεο ιφγσ ηνπ φηη ςχρνληαη κε ηνλ αέξα παξνπζηάδνπλ ην κεηνλέθηεκα ηνπ κεγάινπ φγθνπ θαη γη απηφ ρξεζηκνπνηνχληαη κφλν ζε κηθξά κεγέζε θαη κάιηζηα γηα κηθξέο ηάζεηο. 17

18 Δηθόλα 2-2: Μεηαζρεκαηηζηήο μεξνύ ηύπνπ επνμηθήο ξεηίλεο [16] Μεηαζσημαηιζηήρ Δλαίος Ν κεηαζρεκαηηζηήο ειαίνπ ρξεζηκνπνηεί ην κνλσηηθφ ιάδη γηα ηελ ειεθηξηθή κφλσζε ησλ ηπιηγκάησλ ηνπ (πξνζηαζία απφ βξαρπθπθιψκαηα), αιιά θαη γηα ηελ απαγσγή ηεο ζεξκφηεηαο πνπ αλαπηχζζεηαη ζε απηφλ. Δπηπξνζζέησο ζηα πελία ηνπ κεηαζρεκαηηζηή ηνπνζεηείηαη κνλσηηθφ ραξηί κε πάρνο ην νπνίν κπνξεί λα είλαη απφ κηθξφηεξν ηνπ ρηιηνζηνχ έσο κεξηθά εθαηνζηά. Ν ζπλδπαζκφο ιαδηνχ - ραξηηνχ έρεη ην πιενλέθηεκα ηεο ίδηαο πεξίπνπ ζρεηηθήο δηειεθηξηθήο ζηαζεξάο, πνπ έρνπλ ηα πιηθά απηά. Πηνλ πίλαθα παξαηίζεληαη ε δηειεθηξηθή αληνρή ηνπ ιαδηνχ ζπγθξηλφκελε κε απηή ηνπ αέξα θαη ηνπ εμαθζνξηνχρνπ ζείνπ γηα δηάθελα ειεθηξνδίσλ 0,5 θαη 1 cm. Πίλαθαο 2-2: Πξνζεγγηζηηθέο ηηκέο ηεο δηειεθηξηθήο αληνρήο ζε kv ηνπ αέξα, ηνπ SF 6 θαη ηνπ ιαδηνύ [9]. 18

19 Ρν ιάδη πνπ ρξεζηκνπνηείηαη είλαη νξπθηέιαην πξντφλ θιαζκαηηθήο απφζηαμεο πεηξειαίνπ, λαθζεληθήο ή παξαθηληθήο ή ελδηάκεζεο βάζεο, ην νπνίν έρεη κελ εμαηξεηηθή κνλσηηθή ηθαλφηεηα παξνπζηάδεη φκσο ην κεηνλέθηεκα φηη κπνξεί λα θαεί παξάγνληαο ηζρπξή θιφγα θαη ζεξκφηεηα. Γηα ην ιφγν ηνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ παιαηφηεξα ζπλζεηηθά ιάδηα κε βάζε ην PCB ηα νπνία φκσο αξγφηεξα θαηαξγήζεθαλ επεηδή θξίζεθαλ βιαβεξά γηα ην πεξηβάιινλ θαη ηελ πγεία. Ζ αλάγθε φκσο γηα κνλσηηθά ιάδηα κε πςειφ ζεκείν θαχζεο νδήγεζε ζηελ εκθάληζε ειαίσλ κε βάζε ηνπο εζηέξεο ή ηηο ζηιηθφλεο, ή αθφκα θαη θπηηθά έιαηα. Ζ θσδηθνπνίεζε ηεο ςχμεο ησλ κεηαζρεκαηηζηψλ γίλεηαη κε ρξήζε 4 γξακκάησλ: ηα δχν πξψηα αθνξνχλ ηνλ ηξφπν θπθινθνξίαο ηνπ ςπθηηθνχ κέζνπ εζσηεξηθά (ζε επαθή κε ηα ηπιίγκαηα) ηνπ κεηαζρεκαηηζηή θαη ηα δχν ηειεπηαία ζηνλ ηξφπν θπθινθνξίαο ηνπ ςπθηηθνχ κέζνπ εμσηεξηθά ηνπ κεηαζρεκαηηζηή. Πηνλ πίλαθα παξαηίζεηαη ε ιίζηα ησλ γξακκάησλ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ θσδηθνπνίεζε ηεο ςχμεο ησλ κεηαζρεκαηηζηψλ θαη ε επεμήγεζε ηνπο. Πίλαθαο 2-3: Λίζηα ησλ γξακκάησλ πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη γηα ηελ θσδηθνπνίεζε ηεο ςύμεο ησλ κεηαζρεκαηηζηώλ θαη ε επεμήγεζε ηνπο [10]. Πηνπο κεηαζρεκαηηζηέο ιαδηνχ ε θπθινθνξία ηνπ ιαδηνχ θαη ηνπ αέξα κπνξεί λα είλαη θπζηθή ή βεβηαζκέλε έηζη έρνπκε: Α. Κεηαζρεκαηηζηή ιαδηνχ κε θπζηθή θπθινθνξία ιαδηνχ θαη αέξα (ΝΛΑΛ) ζηνπο νπνίνπο ε θπζηθή θπθινθνξία ηνπ ιαδηνχ ζην ιέβεηα απνκαθξχλεη κέξνο ηεο αλαπηπζζφκελεο ζεξκφηεηαο ζηα πελία ηνπ κεηαζρεκαηηζηή πξνο ηα ηνηρψκαηα ηνπ ιέβεηα θαη απφ εθεί ζηνλ εμσηεξηθφ αέξα. Απηφ ην είδνο είλαη θαη ην πην δηαδεδνκέλν πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζε κεηαζρεκαηηζηέο ηζρχνο κέρξη 3000 kva. 19

20 Β. Κεηαζρεκαηηζηέο ιαδηνχ κε θπζηθή θπθινθνξία ιαδηνχ θαη βεβηαζκέλε θπθινθνξία ηνπ αέξα (OΛΑF). Πηνπο κεηαζρεκαηηζηέο κεγάιεο ηζρχνο κε ιάδη ε ςχμε ηνπ ιαδηνχ δηεπθνιχλεηαη αθφκα πεξηζζφηεξν κε ηελ εμαλαγθαζκέλε θπθινθνξία ηνπ αέξα ρξεζηκνπνηψληαο αλεκηζηήξεο. Γ. Κεηαζρεκαηηζηέο ιαδηνχ κε βεβηαζκέλε θπθινθνξία ιαδηνχ θαη αέξα (OFAF). Ζ θίλεζε ηνπ ιαδηνχ ςχμεο γίλεηαη κέζσ αληιηψλ θαη ζσιελψζεσλ πξνο ην ςπγείν, φπνπ ην ιάδη ςχρεηαη θαη θπθινθνξείηε πξνο ηα ηνηρψκαηα ηνπ ππξήλα. Σξεζηκνπνηείηαη ζε κεγάιεο ηζρχεηο πάλσ απφ 10 MVA. Πε κεηαζρεκαηηζηέο ίδηαο ηάμεο κεγέζνπο ηζρχνο ρξεζηκνπνηείηαη ε ςχμε κε λεξφ (OFWF), θαηά ηελ νπνία ην ζεξκφ ιάδη δελ ηίζεηαη ζε εμαλαγθαζκέλε θπθινθνξία κέζσ ςπγείνπ λεξνχ ην νπνίν δηαηάζζεηαη εθηφο ηνπ θηβσηίνπ ιαδηνχ. Δηθόλα 2-3: Μεηαζρεκαηηζηήο ειαίνπ [16]. 2.3 Δίδη καηαπονήζευν και εμθάνιζη βλαβών Ρα θπξηφηεξα είδε θαηαπνλήζεσλ πνπ πθίζηαηαη έλαο κεηαζρεκαηηζηήο θαηαηάζζνληαη ζε κία ή θαη πεξηζζφηεξεο απφ ηηο επφκελεο ηξεηο θαηεγνξίεο: Κεραληθέο: Ξεξηιακβάλνπλ θαηαπνλήζεηο κεηαμχ ησλ αγσγψλ, αθξνδεθηψλ θαη ηπιηγκάησλ εμαηηίαο ππεξεληάζεσλ βξαρείαο δηάξθεηαο θαη ξεπκάησλ 20

21 βξαρπθχθισζεο. Ρα ηειεπηαία νθείινληαη ζε βξαρπθπθιψκαηα θαη ξεχκαηα εηζξνήο ππφ ζπλζήθεο ειέθηξηζεο. Θεξκηθέο: Ξεξηιακβάλνπλ θαηαπνλήζεηο πνπ νθείινληαη ζηε ζεξκφηεηα ή ζε ηνπηθέο ππεξζεξκάλζεηο πνπ έρνπλ ζρέζε κε ηηο ππεξεληάζεηο θαη ηε ξνή ζθέδαζεο θαηά ηε θφξηηζε πέξαλ ηεο νλνκαζηηθήο ηηκήο ή ιφγσ δπζιεηηνπξγίαο ηνπ ζπζηήκαηνο ςχμεο. Γηειεθηξηθέο: Ξεξηιακβάλνπλ θαηαπνλήζεηο πνπ νθείινληαη ζε ππεξηάζεηο ηνπ ζπζηήκαηνο, παξνδηθέο θξνπζηηθέο ηάζεηο ή εζσηεξηθή αληήρεζε ζηα ηπιίγκαηα. Ρν πνζνζηφ ησλ κεηαζρεκαηηζηψλ πνπ παζαίλνπλ βιάβε ιφγσ θπζηθήο γήξαλζεο είλαη αξθεηά κηθξφ. Νη βιάβεο είλαη ζπλήζσο απνηέιεζκα : - βξαρπθπθισκάησλ - ηνπηθψλ ππεξζεξκάλζεσλ - ζθαικάησλ ηνπ ζπζηήκαηνο κφλσζεο (ζθάικαηα δηειεθηξηθνχ) - βιαβψλ ζηνλ εμνπιηζκφ (κνλσηήξεο δηέιεπζεο, κεηαγσγείο ιήςεσλ, ζχζηεκα ςχμεσο, αιεμηθέξαπλα, θιπ) Ζ ρξνληθή δηάξθεηα εμέιημεο ηεο βιάβεο εμαξηάηαη απφ ην αίηην πνπ ηελ πξνθάιεζε. Κηα βιάβε κπνξεί λα δεκηνπξγεζεί ζε δεπηεξφιεπηα ή θαη λα αλαπηχζζεηαη ζηαδηαθά ζε ρξνληθφ δηάζηεκα πνπ κπνξεί λα θηάλεη θαη ρξφληα. Έηζη, ζηελ πεξίπησζε βξαρπθπθιψκαηνο, ππέξηαζεο ή θεξαπληθνχ πιήγκαηνο νη βιάβεο εκθαλίδνληαη ζε πνιχ κηθξφ ρξνληθφ δηάζηεκα ηεο ηάμεο ησλ κεξηθψλ δεπηεξνιέπησλ. Ρα ηνπηθά ζθάικαηα αλαπηχζζνληαη ζε βδνκάδεο ή θαη κήλεο. Ζ ππνβάζκηζε ηεο κφλσζεο ησλ ηπιηγκάησλ πςειήο ηάζεο πξαγκαηνπνηείηαη ζε δηάζηεκα κελψλ ή θαη εηψλ. 21

22 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 3 Σο ζύζηημα μόνυζηρ λαδιού- σαπηιού Ν ζπλδπαζκφο κφλσζεο ιάδη κε ραξηί είλαη ν πιένλ δηαδεδνκέλνο ζηνπο κεηαζρεκαηηζηέο ελψ ην κνλσηηθφ ιάδη πνπ ρξεζηκνπνηείηαη είλαη σο επί ην πιείζηνλ νξπθηέιαην. Ζ κφλσζε απηή είλαη ε πην ζπκβαηηθή, ππάξρεη εδψ θαη 100 ρξφληα, θαη ε πην δνθηκαζκέλε ζε φιεο ηηο πεξηνρέο ηάζεσλ απφ 380 V έσο 400 kv. H κφλσζε ραξηηνχ ζρεκαηίδεηαη κε ηελ ειηθνεηδή πεξηέιημε ηαηλίαο ραξηηνχ επάλσ ζηνπο αγσγνχο, κέρξη λα ζρεκαηηζζεί νξηζκέλν ζπλνιηθφ πάρνο κφλσζεο. Ρν πεξηηχιηγκα ηνπ ραξηηνχ γίλεηαη κε πξνζνρή, ψζηε ε ηνπνζέηεζε ησλ ηαηληψλ λα είλαη νκνηφκνξθε, γηα λα πξνθχςεη νκνηνγελήο κφλσζε ρσξίο θελά αέξνο ζην εζσηεξηθφ ηεο. Ρν ηειεπηαίν είλαη ζεκαληηθφ, δηφηη ζχιαθεο αέξα ζην εζσηεξηθφ ηεο κφλσζεο απνηεινχλ αζζελή ζεκεία, ηα νπνία ζχληνκα γίλνληαη εζηίεο κεξηθψλ ειεθηξηθψλ εθθελψζεσλ. Ν εκπνηηζκφο ηνπ ραξηηνχ κε ιάδη απνζθνπεί ζηελ αχμεζε ηεο δηειεθηξηθήο αληνρήο ηεο κφλσζεο θαη ζηε ζπκπιήξσζε ησλ δηαθέλσλ, ηα νπνία ππάξρνπλ κεηαμχ ησλ ηαηληψλ. Ν εκπνηηζκφο ηεο κφλσζεο κε ιάδη γίλεηαη κεηά ηελ ηνπνζέηεζε ηεο επάλσ ζηνπο αγσγνχο θαη πξηλ απφ ηελ ηνπνζέηεζε ηνπ κνιχβδηλνπ καλδχα θαη γίλεηαη κε ην ιάδη ππφ πίεζε. Ρα κνλσηηθά ιάδηα κπνξεί λα δηαζπαζηνχλ κε ην ρξφλν αιινηψλνληαο έηζη ηηο κνλσηηθέο ηνπο ηδηφηεηεο. Γη απηφ ην ιφγν πξνζκεηγλχνληαη πξνζηαηεπηηθέο νπζίεο (θαηλφιεο θηι) ζην ιάδη γηα πξνζηαζία θαηά ηεο γήξαλζεο. 3.1 Μονυηικό σαπηί Αλ θαη ζηελ παξνχζα εξγαζία αζρνινχκαζηε κε ην κνλσηηθφ ιάδη θξίλνπκε ζθφπηκν λα αλαθεξζνχκε θαη ζην κνλσηηθφ ραξηί δηφηη ε κφλσζε ησλ κεηαζρεκαηηζηψλ πξνθχπηεη απφ ηε ζπλεξγαζία απηψλ ησλ πιηθψλ. Ρα πιηθά πνπ έρνπλ ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ κφλσζε ησλ αγσγψλ ησλ ηπιηγκάησλ είλαη πνιπάξηζκα, ην επηθξαηέζηεξν φκσο είλαη ην ραξηί. Ρν ειεθηξνκνλσηηθφ ραξηί θαηαζθεπάδεηαη απφ πςειήο πνηφηεηαο πνιηφ θαηάιιεια επεμεξγαζκέλν ψζηε λα κελ έρεη ρεκηθά θαηάινηπα. Ρν κνλσηηθφ ραξηί ρξεζηκνπνηείηαη σο κνλσηηθφ κέζν γηα ηε κφλσζε ησλ ηπιηγκάησλ ησλ κεηαζρεκαηηζηψλ ιαδηνχ θαη γη απηφ ην ιφγν πξέπεη λα αληέρεη ζε ειεθηξηθή θαη κεραληθή θαηαπφλεζε. Δθηφο φκσο απφ ηνπο κεηαζρεκαηηζηέο ρξεζηκνπνηείηαη επίζεο ζε θαιψδηα θαη ππθλσηέο Υαπηί κςηηαπίνηρ Ρν κνλσηηθφ ραξηί απνηειείηαη θπξίσο απφ θπηηαξίλε ε νπνία έρεη δηειεθηξηθή αληνρή κεγαιχηεξε ηεο κνλάδαο (3,2 7,5) θαη άξα ην θαζηζηά πνιχ θαιφ κνλσηηθφ κέζν. Δπίζεο ζεκαληηθφο παξάγνληαο πνπ θαηέζηεζε ην κνλσηηθφ ραξηί ηφζν δηαδεδνκέλν ζηε ρξήζε ηνπ είλαη ην θζελφ θφζηνο ηνπ αθνχ ε πξψηε χιε γηα ηελ παξαζθεπή ηνπ είλαη ην μχιν. 22

23 Γεληθά παξνπζηάδεη ηα εμήο πιενλεθηήκαηα: Ζ παξαγσγή ηνπ είλαη απιή Έρεη ζρεηηθά ρακειφ θφζηνο Ξαίξλεη φπνηα κνξθή απαηηεί ε ρξήζε ηνπ Δίλαη επξχηαηα δηαζέζηκν Όηαλ ην ραξηί μεξαίλεηαη θαη εκπνηίδεηαη ζην κνλσηηθφ ιάδη, ην ζχζηεκα ραξηίιάδη φπσο νλνκάδεηαη, απνθηά πςειή δηειεθηξηθή αληνρή. Ν Γεξκαλφο Karl F.Dahl ην 1884, θαηαζθεχαζε ραξηί ρξεζηκνπνηψληαο ζείν αληί ζφδαο. Δπεηδή ην παξαγφκελν ραξηί ήηαλ ζθιεξφ δφζεθε ε νλνκαζία kraft (ζηελ γεξκαληθή γιψζζα «ζθιεξφο»). Γηα ηελ παξαγσγή ρξεζηκνπνηείηαη ην μχιν πεχθνπ, είλαη φκσο δπλαηφλ λα ρξεζηκνπνηεζεί θαη πην ζθιεξφ μχιν. Ζ θπηηαξίλε απνηειεί ζεκαληηθφ ζπζηαηηθφ ηνπ μχινπ. Δθηφο ηεο θπηηαξίλεο φκσο ην μχιν πεξηέρεη ιηγλίηε θαη εκηγιπθφδε. Κε ηελ επεμεξγαζία Kraft απνκαθξχλνληαη θαηά ην κέγηζην δπλαηφ ηφζν ε ιηγλίηε φζν θαη ε εκηγιπθφδε θαη ην ηειηθφ πξντφλ είλαη ραξηί πνπ απνηειείηαη ζε πνζνζηφ πεξίπνπ 90% απφ θπηηαξίλε, 6-7% ιηγλίηε, 3-4% εκηγιπθνδε θαη ίρλε κεηαιιηθψλ θαηηφλησλ. Ζ ζπκπεξηθνξά ηνπ ραξηηνχ εμαξηάηαη απφ ηηο δπλάκεηο δεζκνχ κεηαμχ ησλ ηλψλ. Νη δπλάκεηο δεζκνχ επεξεάδνληαη θπξίσο απφ ηνλ ηξφπν θαη ηνλ βαζκφ επεμεξγαζίαο. Ρν ραξηί πνπ έρεη ππνζηεί επεμεξγαζία Kraft έρεη κεγαιχηεξε κεραληθή αληνρή πνπ απνδίδεηαη ζηε κεγαιχηεξε πεξηεθηηθφηεηα ηλψλ θπηηαξίλεο. Θάζε κφξην θπηηαξίλεο απνηειείηαη απφ έλα αξηζκφ κνλνκεξψλ κνλάδσλ ηα νπνία κνηάδνπλ πνιχ κε ηε γιπθφδε. Ν αξηζκφο ησλ κνλνκεξψλ κνλάδσλ ζε έλα κφξην θπηηαξίλεο νξίδεηαη σο ν βαζκφο πνιπκεξηζκνχ ( Degree of Polymerization DP) ηεο θπηηαξίλεο. Ρν πνιπκεξέο ηεο θπηηαξίλεο κπνξεί λα παξαζηαζεί θαη ζηελ απινχζηεξε κνξθή [C 6 H 10 O 5 ] n φπνπ n είλαη ν βαζκφο πνιπκεξηζκνχ. Ν βαζκφο πνιπκεξηζκνχ (DP) κπνξεί λα είλαη γηα θαηλνχξην ραξηί. Θαηά ηε γήξαλζε ηνπ κνξίνπ ηεο θπηηαξίλεο, ε αιπζίδα πνιπκεξνχο δηαζπάηαη θαη ν αξηζκφο ησλ κνλνκεξψλ ζε θάζε κφξην θπηηαξίλεο κεηψλεηαη. Κε ηε κείσζε ηνπ βαζκνχ πνιπκεξηζκνχ ηεο θπηηαξίλεο κεηψλεηαη ε κεραληθή ηεο αληνρή ελψ αιιάδεη θαη ην ρξψκα θαη ν βαζκφο πνιπκεξηζκνχ ηνπ (DP) πέθηεη ζην 200 έσο 250. Κεηά απφ κηα ηέηνηα κεηαβνιή ηνπ βαζκνχ πνιπκεξηζκνχ ηνπ ραξηηνχ, ε κεραληθή αληνρή ηνπ κπνξεί λα κεησζεί ζην 20% ηεο αξρηθήο θαη απηφ ην ζεκείν ζεσξείηαη σο ην θξηηήξην γηα ην ηέινο ηεο δσήο ηεο κφλσζήο ηνπ κεηαζρεκαηηζηή. Νη θπξηφηεξνη παξάγνληεο πνπ ζπκβάιινπλ ζηε γήξαλζε ηνπ κνλσηηθνχ ραξηηνχ είλαη ε ζεξκφηεηα, ε πγξαζία θαη ην νμπγφλν. Ρν θπξηφηεξν κεηνλέθηεκα ηεο θπηηαξίλεο, αξά θαη ηνπ κνλσηηθνχ ραξηηνχ, είλαη φηη είλαη πγξνζθνπηθή, έρεη δειαδή ηελ ηάζε λα απνξξνθά πγξαζία. Ρν μεξφ ραξηί κπνξεί λα απνξξνθήζεη κηα ζεκαληηθή πνζφηεηα λεξνχ, ε νπνία είλαη ζπλάξηεζε ηεο ζρεηηθήο πγξαζίαο θαη ηεο ζεξκνθξαζίαο. 23

24 Σρήκα 3-1: Κακπύιεο απνξξόθεζεο πγξαζίαο γηα ην μεξό ραξηί [30]. Ζ πγξαζία πνπ εκπεξηέρεηαη ζην ραξηί είλαη ζπλήζσο ηεο ηάμεο ηνπ 4-5%. Γηα ην ιφγν απηφ πξηλ ηελ ηνπνζέηεζε ηνπ ραξηηνχ ζηνλ κεηαζρεκαηηζηή ππφθεηηαη κηα δηαδηθαζία αθχγξαλζεο ε νπνία κεηψλεη ηελ πγξαζία ζην ραξηί ζε πνζνζηφ κηθξφηεξν ηνπ 0,5% πνπ είλαη θαη ην απνδεθηφ φξην πγξαζίαο Θεπμικώρ αναβαθμιζμένο σαπηί Γηα ηελ επηβξάδπλζε ηεο γήξαλζεο ηνπ ραξηηνχ έρεη αλαπηπρζεί ην ζεξκηθά αλαβαζκηζκέλν ραξηί ( thermal upgraded paper) γλσζηφ κε ηελ εκπνξηθή νλνκαζία Insuldur, ην νπνίν πεξηέρεη νπζίεο, πνπ θαηαλαιψλνπλ ηελ πγξαζία κε ην λα αληηδξνχλ ρεκηθά κε απηή θαη νξγαληθέο βάζεηο νη νπνίεο ελ κέξε εμνπδεηεξψλνπλ ηα νμέα. Απηφ είλαη νπζηαζηηθά ραξηί kraft, ην νπνίν έρεη βειηησζεί κε ηε πξνζζήθε ζηαζεξνπνηεηψλ (δηθπαδηακίδε, νπξία, πνιπαθξηκίδε). Ρν απνηέιεζκα απηήο ηεο πξνζζήθεο είλαη ε παξεκπφδηζε ηεο αληίδξαζεο κε ηα πξντφληα γήξαλζεο θαη ην πεξηερφκελν λεξφ ζην ιάδη. Ζ ρξήζε ηνπ αλαβαζκηζκέλνπ ραξηηνχ επηηξέπεη ηελ αχμεζε ηεο κέζεο ζεξκνθξαζίαο ιεηηνπξγίαο ησλ ηπιηγκάησλ απφ 55ºC ζε 65ºC. Ππλεπψο επηηπγράλεηαη αχμεζε ηεο ηθαλφηεηαο θφξηηζεο ηνπ κεηαζρεκαηηζηή. Κηα πξνζέγγηζε ηεο παιαηφηεηαο ελφο κεηαζρεκαηηζηή, γίλεηαη κε βάζε ηελ ζεξκνθξαζία ηπιηγκάησλ πνπ αλαγξάθεηαη ζηελ πηλαθίδα ηνπ. Νη παιαηφηεξνη κεηαζρεκαηηζηέο (άλσ ησλ 30 εηψλ) πνπ ζπκπεξηιακβάλνπλ θαη ηα δχν είδε 24

25 ραξηηνχ παξνπζηάδνπλ ηελ εμήο θαηαλνκή: ηα ηπιίγκαηα είλαη κνλσκέλα κε ζεξκηθψο αλαβαζκηζκέλν ραξηί ελψ νη αγσγνί απφ ηα ηπιίγκαηα πξνο ηνπο κνλσηήξεο δηέιεπζεο θαζψο θαη άιιεο ζπλδέζεηο είλαη κνλσκέλνη κε ραξηί kraft. Πε έλαλ ηέηνην κεηαζρεκαηηζηή κπνξεί λα δηαπηζησζεί ν ξπζκφο γήξαλζεο ησλ δχν εηδψλ ραξηηνχ ππφ ίδηεο ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο. Ρα απνηειέζκαηα ησλ ζπγθξίζεσλ έδεημαλ φηη ν ξπζκφο γήξαλζεο ηνπ αλαβαζκηζκέλνπ ραξηηνχ είλαη θαηά 2,5 πεξίπνπ θνξέο κηθξφηεξνο απφ ηνλ αληίζηνηρν ηνπ ραξηηνχ kraft., παξάγεη φκσο κεγαιχηεξεο πνζφηεηεο νμέσλ απφ απηφ Pressboard Ρν pressboard παξάγεηαη απφ αλαθπθισκέλν βακβάθη (50%) θαη πνιηφ ραξηηνχ kraft (50%) φηαλ πξννξίδεηαη γηα εκπνξηθή ρξήζε ή 100% βακβάθη, κεηαρεηξηζκέλν ή παξζέλν. Ζ ζπκπεξηθνξά ηνπ είλαη φκνηα κε ηε ζπκπεξηθνξά ηνπ απινχ ραξηηνχ, αλ θαη ε ππθλφηεηα ηνπ είλαη πςειφηεξε. Νη ειεθηξηθέο ηνπ ηδηφηεηεο είλαη θαηψηεξεο απφ ηηο αληίζηνηρεο ηνπ ραξηηνχ kraft γηα ην ίδην πάρνο. Ρν pressboard ηνπνζεηείηαη κεηαμχ ησλ ηπιηγκάησλ θαη απνηειεί καδί κε ην ιάδη, ην θχξην κνλσηηθφ πιηθφ ησλ κεηαζρεκαηηζηψλ. Έρεη πςειή κεραληθή αληνρή, ρακειή ζπξξίθλσζε θαη ηθαλνπνηεηηθή αληνρή ζε έξπνπζεο εθθνξηίζεηο. Ζ δηειεθηξηθή ηνπ αληνρή δηακνξθψλεηαη σο εμήο: - Πηνλ αέξα, 7-10kV/mm - Δκπνηηζκέλν κε ιάδη, 30-55kV/mm Ζ ειεθηξηθή ζηαζεξά ηνπ είλαη 4,3-4.5 θαη ε ππθλφηεηα 1gr/cm 3. Ρν πάρνο είλαη ηνπιάρηζηνλ 0.76 mm. Αλάινγα κε ηελ ηάζε ηνπ πξσηεχνληνο ηπιίγκαηνο ην pressboard θαηαηάζζεηαη ζε ηέζζεξηο θαηεγνξίεο: Πίλαθαο 3-1: Καηεγνξίεο pressboard [6]. 3.2 Μονυηικά Τγπά Ρα πγξά κνλσηηθά ρξεζηκνπνηνχληαη ζηνπο ειεθηξνινγηθνχο εμνπιηζκνχο, ηφζν γηα ηε κνλσηηθή ηνπο ηθαλφηεηα, φζν θαη γηα ηε ζεξκηθή ηνπο αγσγηκφηεηα. Έρνπλ αξθεηά κεγαιχηεξε δηειεθηξηθή αληνρή απφ φηη ηα αέξηα ζε αηκνζθαηξηθή πίεζε (δηειεθηξηθή αληνρή αέξα 21kV/cm, ελψ δηειεθηξηθή αληνρή πγξψλ κνλσηηθψλ kV), ελψ ν ζπληειεζηήο ζεξκηθήο αγσγηκφηεηαο είλαη αξθεηά κεγάινο (0,3*10-3 cal/cms C) κε απνηέιεζκα λα δηεπθνιχλνπλ ηελ απαγσγή ζεξκφηεηαο, ε νπνία δεκηνπξγείηαη ζηνπο αγσγνχο, ηηο επαθέο δηαθνπηψλ θαη 25

26 ηνπο ζηδεξνππξήλεο κεηαζρεκαηηζηψλ. Ρα πγξά, φπσο θαη ηα αέξηα, γεκίδνπλ πιήξσο ηνλ πξνο κφλσζε φγθν. Ρα πγξά κνλσηηθά ρξεζηκνπνηνχληαη ζπλήζσο γηα ηνλ εκπνηηζκφ ηνπ ραξηηνχ ζε θαιψδηα ΚΡ θαη Ρ θαη ππθλσηέο, θαη γηα ηε κφλσζε ησλ κεηαζρεκαηηζηψλ, πεξηβάιινληαο ηα ειεθηξνθφξα ζηνηρεία θαη εκπνδίδνληαο ηελ ειεθηξηθή ππεξπήδεζε αλάκεζα ζε ζεκεία κε δηαθνξά δπλακηθνχ. Ρα πεηξειατθά έιαηα (νξπθηέιαηα) είλαη ηα πην ζπλεζηζκέλα πγξά κνλσηηθά (βξίζθνπλ επξεία εθαξκνγή ζηνπο κεηαζρεκαηηζηέο). Γηα πνιχ πςειέο ζεξκνθξαζίεο ρξεζηκνπνηνχληαη ζηιηθνλνχρα έιαηα θαη θζνξηνχρνη πδξνγνλάλζξαθεο. Ρα ηειεπηαία ρξφληα δνθηκάδνληαη επίζεο θπηηθά έιαηα (πνιχ θαιέο ειεθηξνινγηθέο ηδηφηεηεο, αιιά πδξφθηια) θαζψο θαη εζηέξεο (ζπλζεηηθά κε βάζε ηνλ άλζξαθα, πνιχ θαιά κνλσηηθά, απνηθνδνκνχληαη πην γξήγνξα απφ ηα νξπθηέιαηα, αιιά είλαη πδξφθηια). Ρα πγξά δηειεθηξηθά δελ πξέπεη λα πεξηέρνπλ πγξαζία, πξντφληα νμείδσζεο θαη μέλα αησξνχκελα ζσκαηίδηα. Ν ζεκαληηθφηεξνο παξάγνληαο πνπ επεξεάδεη ηελ δηειεθηξηθή αληνρή ελφο κνλσηηθνχ ιαδηνχ είλαη ε παξνπζία πγξαζίαο πνπ κεηψλεη θαηά πνιχ ηε κνλσηηθή ηνπ ηθαλφηεηα, ελψ ηα αησξνχκελα ζσκαηίδηα δεκηνπξγνχλ αγψγηκεο γέθπξεο. Ρα κνλσηηθά ιάδηα νμεηδψλνληαη απφ ηνλ αέξα, κε απνηέιεζκα λα κεηψλεηαη ε δηειεθηξηθή αληνρή ηνπο. Γηα απηφ ε παξνπζία ηνπ αέξα ζα πξέπεη απνθιείεηαη ζηηο θαηαζθεπέο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη κνλσηηθφ ιάδη. Ζ ζπληήξεζε ησλ κνλσηηθψλ ιαδηψλ ζπλίζηαηαη ζηνλ έιεγρν κεξηθψλ θπζηθψλ θαη ρεκηθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ ηνπ. Ρν ρξψκα ηνπ ιαδηνχ είλαη κηα έλδεημε ηεο πνηφηεηάο ηνπ. Ξξέπεη λα είλαη θίηξηλν αλνηρηφ, ελψ φηαλ ζθνπξχλεη ρξεηάδεηαη λα ππνζηεί κηα ζεηξά ειέγρσλ. Ν έιεγρνο ηεο δηειεθηξηθήο αληνρήο ελφο κνλσηηθνχ ιαδηνχ είλαη ε πην ζπλεζηζκέλε δνθηκή θαη γίλεηαη ζπλήζσο κε βάζε ηνπο γεξκαληθνχο θαλνληζκνχο (VDE 0370/10.66), θαηαηάζζνληαο ην ιάδη αλάινγα κε ηε δηειεθηξηθή ηνπ αληνρή : Δd <= 70kV/cm : Αθαηάιιειν ιάδη Ed = (70-120) kv/cm : Θαιφ ιάδη Ed > 120 kv/cm : Άξηζην ιάδη Πηνπο κεηαζρεκαηηζηέο ρξεζηκνπνηνχληαη σο πγξά κνλσηηθά, κνλσηηθά ιάδηα. Ξαξαθάησ ζα εμεηάζνπκε αλαιπηηθά ηα δηάθνξα έιαηα θαη ηε ρξεζηκφηεηά ηνπο. 3.3 Πποέλεςζη μονυηικών λαδιών Απγό πεηπέλαιο Ρν αξγφ πεηξέιαην απφ ην νπνίν πξνέξρνληαη ηα νξπθηά κνλσηηθά ιάδηα, βαζηθά απνηειείηαη απφ πδξνγνλάλζξαθεο. Ρν αξγφ πεηξέιαην ζρεκαηίδεηαη απφ εληαθηαζκφ θαη ζήςε θπηηθήο χιεο ή απφ ηελ επίδξαζε λεξνχ πάλσ ζην νξπθηφ αλζξαθαζβέζηην. Αξγφ πεηξέιαην απφ δηαθνξεηηθέο ηνπνζεζίεο εμφξπμεο έρεη θαη δηαθνξεηηθή αλαινγία ζηνπο δηάθνξνπο πδξνγνλάλζξαθεο απφ ηνπο νπνίνπο θαη απνηειείηε. Νη θπξηφηεξνη πδξνγνλάλζξαθεο κπνξνχλ λα θαηαηαγνχλ ζε ηξεηο νκάδεο α)αξσκαηηθνί πδξνγνλάλζξαθεο 26

27 β)παξαθηληθνί πδξνγνλάλζξαθεο γ)λαθζεληθνί πδξνγνλάλζξαθεο Θάζε είδνο πδξνγνλάλζξαθα έρεη κηα ραξαθηεξηζηηθή κνξηαθή δνκή. Νη αξσκαηηθνί πδξνγνλάλζξαθεο είλαη «θνξεζκέλνη». Π απηνχο ηα άηνκα ηνπ άλζξαθα ελψλνληαη κε απιφ δέζηκν θαη ζην κφξηφ ηνπο πεξηέρεηαη ην ιηγφηεξν έλαο δαθηχιηνο απφ άηνκα άλζξαθα. Ζ δνκή ηνπ κνξίνπ ηνπο είλαη δαθηπιηνεηδήο. Νη παξαθηληθνί θαη λαθζεληθνί πδξνγνλάλζξαθεο είλαη «αθφξεζηνη». Π απηνχο δχν ή πεξηζζφηεξα άηνκα άλζξαθα ελψλνληαη κε δηπιφ ή πνιιαπιφ δεζκφ. Ρν γεγνλφο απηφ θαζηζηά ηνπο παξαθηληθνχο θαη λαθζεληθνχο πδξνγνλάλζξαθεο πεξηζζφηεξν ζηαζεξνχο ζε ζρέζε κε ηνπο αξσκαηηθνχο. Ζ ζπγθξφηεζε ησλ κνξίσλ ησλ παξαθηληθψλ πδξνγνλαλζξάθσλ είλαη αιπζνεηδήο ελψ ησλ λαθζεληθψλ δαθηπιηνεηδήο. δξνγνλάλζξαθεο πνπ έρνπλ απιά θαη κηθξά κφξηα, βξίζθνληαη κε θαλνληθή ζεξκνθξαζία θαη πίεζε ζε αέξηα θαηάζηαζε. δξνγνλάλζξαθεο είλαη ζχλζεηα θαη κεγάια κφξηα βξίζθνληαη ζε ξεπζηή θαηάζηαζε, ελψ πδξνγνλάλζξαθεο κε κεγαιχηεξα θαη πνιπζχλζεηα κφξηα βξίζθνληαη ζε ζηεξεά θαηάζηαζε. Κε βάζε ηελ πην πάλσ θαηάηαμε ησλ πδξνγνλαλζξάθσλ ππάξρνπλ ηξεηο θχξηεο θαηεγνξίεο αξγψλ πεηξειαίσλ. Α) Αξγφ πεηξέιαην παξαθηληθήο βάζεο πνπ πεξηέρεη ζε κεγάιε αλαινγία (πάλσ απφ 66%) παξαθηληθνχο πδξνγνλάλζξαθεο θαη ζε κηθξή αλαινγία αξσκαηηθνχο θαη λαθζεληθνχο. Πε απηφ ην πεηξέιαην ππάξρεη θεξί ζε κεγάιε αλαινγία, ελψ ε άζθαιηνο είλαη κηθξφηεξε. Ρα κφξηα εδψ είλαη αιπζνεηδή. Β) Αξγφ πεηξέιαην λαθζεληθήο βάζεο πνπ πεξηέρεη ζε κεγάιε αλαινγία (πάλσ απφ 66%) λαθζεληθνχο πδξνγνλάλζξαθεο θαη ζε κηθξή αλαινγία παξαθηληθνχο. Π απηφ ην πεηξέιαην ππάξρεη άζθαιηνο ζε κεγάιε αλαινγία, ελψ ην θεξί είλαη ζε πνιχ κηθξή. Δπίζεο ππάξρνπλ αξθεηνί αξσκαηηθνί πδξνγνλάλζξαθεο. Γ) Αξγφ πεηξέιαην κηθηήο βάζεο πνπ πεξηέρεη πδξνγνλάλζξαθεο φισλ ησλ νκάδσλ ζε κεγάιεο αλαινγίεο (θακηά νκάδα δελ πεξηέρεηαη ζε αλαινγία πάλσ απφ 66%).Ρν πεηξέιαην απηφ πεξηέρεη θαη άζθαιην θαη θεξί. Ρα κφξηα εδψ είλαη ζε ζπγθξφηεζε δαθηπινεηδή. Ρν 90% ησλ αξγψλ πεηξειαίσλ είλαη κεηθηήο βάζεο. Ζ εθινγή ηνπ αξγνχ πεηξειαίνπ απφ ην νπνίν ζα παξαρζεί ην κνλσηηθφ ιάδη ησλ ειεθηξηθψλ κεραλεκάησλ απνηειεί απνθαζηζηηθφ παξάγνληα γηα ηελ πνηφηεηα ηνπ κνλσηηθνχ ιαδηνχ. Γεληθά πξνηηκάηαη ην αξγφ πεηξέιαην λαθζεληθήο βάζεο ράξε ζηελ ρεκηθή ζπγθξφηεζε θαη γηαηί δηαηεξεί ηε ξεπζηφηεηά ηνπ ζε ρακειέο ζεξκνθξαζίεο. 3.4 Παπαγυγή οπςκηών μονυηικών λαδιών Ρα κνλσηηθά ιάδηα παξάγνληαη κε επεμεξγαζία ηνπ αξγνχ πεηξειαίνπ. Γχν είλαη νη βαζηθέο επεμεξγαζίεο γηα ηελ παξαγσγή ηνπο. 1.Ν δηαρσξηζκφο θιαζκάησλ επηζπκεηήο ξεπζηφηεηαο κε απφζηαμε 2.Ζ δηχιηζε γηα ηελ απνκάθξπλζε ησλ αζηαζψλ ζπζηαηηθψλ 27

28 3.4.1 Κλαζμαηική απόζηαξη Ρν εθιεγκέλν πεηξέιαην θαζψο ζεξκαίλεηε εμαηκίδεηαη θαη νη αηκνί ηνπ ζπκππθλψλνληαη ζε δηάθνξεο ζεξκνθξαζίεο θαη ζρεκαηίδνπλ πγξά απνζηάγκαηα Όπσο είλαη γλσζηφ γηα ηελ εμάηκηζε ζηελ αηκνζθαηξηθή πίεζε απαηηείηαη κεγάιε ζεξκνθξαζία πνπ κπνξεί λα νδεγήζεη ζηελ απνζχλζεζε ηνπ ιαδηνχ ζε ζπζηαηηθά κε επηζπκεηά. Γη απηφ βξίζθεη εθαξκνγή ε απφζηαμε ζε θελφ. Πε απηή ηελ πεξίπησζε, επεηδή ε πίεζε απνζηάμεσο είλαη κηθξφηεξε απφ ηελ αηκνζθαηξηθή, ε ζεξκνθξαζία γηα ηελ εμάηκηζε ηνπ ιαδηνχ είλαη ρακειή Γιύλιζη Κεηά ηελ απφζηαμε αθνινπζεί ε δηαδηθαζία θαζαξηζκνχ θαζψο θαη ε επεμεξγαζία κε νμέα. Νη εξγαζίεο απηέο απνηεινχλ ηε δηχιηζε πνπ παίδεη ζπνπδαίν ξφιν ζηελ παξαγσγή ηνπ κνλσηηθνχ ιαδηνχ. Ζ παξαγσγή ηθαλνπνηεηηθψλ κνλσηηθψλ ιαδηψλ εμαξηάηαη θαηά έλα κέξνο απφ ην εθιεγκέλν θαηάιιεια αξγφ πεηξέιαην θαη θαηά έλα άιιν κέξνο απφ ηελ ηερληθή ηεο δηπιίζεσο. Αλ απηή δελ εθηειεζηεί ζσζηά ην κνλσηηθφ ιάδη ζα είλαη κηθξήο ή κεγάιεο δηπιίζεσο. Θαη ζηηο δχν πεξηπηψζεηο πάλησο, ην ιάδη δελ ζα έρεη ηθαλνπνηεηηθή ζηαζεξφηεηα. Όηαλ ε δηχιηζε είλαη κηθξή ην παξαγφκελν κνλσηηθφ ιάδη απνζπληίζεηαη γξήγνξα θαη κέζα ζε απηφ δεκηνπξγνχληαη κεγάιεο πνζφηεηεο ιάζπεο (Sludge). Όηαλ ε δηχιηζε είλαη κεγάιε ην ιάδη πνπ παξάγεηαη απνζπληίζεηαη επίζεο γξήγνξα θαη ε νμχηεηα ηνπ απμάλεηαη κε φιν θαη ηαρχηεξν ξπζκφ, ελψ ε ιάζπε πνπ ζρεκαηίδεηαη αξρηθά ζα είλαη πεξηνξηζκέλε. πάξρεη πάληα έλα βέιηηζην ζεκείν δηχιηζεο γηα ην νπνίν ε ηαρχηεηα νμεηδψζεσο παξνπζηάδεη έλα ειάρηζην. Κε ηε δηχιηζε πξέπεη λα εμαιεηθζεί έλα πνζνζηφ αξσκαηηθψλ ελψζεσλ γηα λα κε δεκηνπξγεζνχλ πνιχ γξήγνξα νμέα θαη απμεζεί ε νμχηεηα πνιχ ψζηε λα δηαξζξψζεη φια ηα κεηαιιηθά κέξε ηεο ζπζθεπήο. Έηζη δηαηεξείηαη ζην ιάδη κηα σθέιηκε πνζφηεηα αξσκαηηθψλ πδξνγνλαλζξάθσλ πνπ ην πξνζηαηεχνπλ απφ νμείδσζε θαη νλνκάδνληαη θπζηθά αληηνμεηδσηηθά. Νη ζχγρξνλνη ηξφπνη δηπιίζεσο θαη νη βειηηψζεηο ζηνπο δηαιχηεο δίλνπλ ιάδηα πφιεο θαιήο πνηφηεηαο, πνπ κπνξνχλ λα αληαπνθξηζνχλ ζηηο απαηηήζεηο ησλ κεγάισλ κεηαζρεκαηηζηψλ θαη ησλ δηαθνπηψλ πςειήο ηάζεο. Έλαο απ απηνχο ηνπο ηξφπνπο είλαη ε δηχιηζε κε πδξνγφλν. Δδψ έξρεηαη ζε επαθή ην ιάδη πνπ δελ έρεη δηπιηζηεί ηέιεηα κε αέξην πδξνγφλνπ θάησ απφ κεγάιεο ζεξκνθξαζίεο θαη πηέζεηο. Απαξαίηεηε είλαη ε παξνπζία ησλ θαηαιπηψλ. Έηζη απνκαθξχλνληαη νη ελψζεηο πνπ πξνθαινχλ ην ζρεκαηηζκφ ιάζπεο ελψ δηαηεξνχληαη νη αληηνμεηδσηηθέο ελψζεηο πνπ πξνζηαηεχνπλ ην ιάδη απφ ηελ νμείδσζε. Δπίζεο βειηηψλεηαη ην ρξψκα, ε νζκή θαη ε ζηαζεξφηεηα ηνπ ιαδηνχ. 3.5 Υπηζιμόηηηα μονυηικών λαδιών ζηοςρ μεηαζσημαηιζηέρ Ζ ιεηηνπξγηθή αμηνπηζηία ησλ κεηαζρεκαηηζηψλ ηζρχνο (ΚΠ) θαη ησλ απηνκεηαζρεκαηηζηψλ (ΑΚΠ) ζην δίθηπν, ζπλδέεηαη άκεζα κε ηελ ηθαλνπνηεηηθή θαηάζηαζε ησλ κνλψζεψλ ηνπο. Ζ ζπλερήο παξαθνινχζεζε θαη ν έιεγρνο ηεο ηθαλφηεηαο κφλσζεο ησλ δηαηάμεσλ ησλ ΚΠ θαη ΑΚΠ θαη ηδίσο ηνπ 28

29 ειεθηξνκνλσηηθνχ ειαίνπ απνηειεί επηηαθηηθή αλάγθε δεδνκέλνπ φηη, πέξαλ ηεο ηαθηηθήο πεξηνδηθήο ζπληήξεζεο κπνξεί λα πξνβιεθζεί έγθαηξα ε απμεκέλε πηζαλφηεηα εθδήισζεο αζηνρίαο ζηηο δηαηάμεηο απηέο θαη λα επηρεηξεζεί πξνιεπηηθή ζπληήξεζε, φηαλ θαη φπνπ απαηηεζεί. Ζ πξφβιεςε ηεο δηάξθεηαο δσήο ησλ κεηαζρεκαηηζηψλ απνηειεί πξνυπφζεζε γηα ηελ εχξπζκε παξνρή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζηνπο ζηαζκνχο παξαγσγήο θαη ηελ αδηάιεηπηε κεηαθνξά ελέξγεηαο κέζσ ησλ δηθηχσλ ζε εζληθφ επίπεδν. Πε έλαλ γεκηζκέλν κεηαζρεκαηηζηή κε πγξφ, ην κνλσηηθφ πγξφ παίδεη κηα ζεκαληηθή ιεηηνπξγία κε ηελ παξνρή ηεο ειεθηξηθήο κφλσζεο (ζε ζπλδπαζκφ κε έλα ζηεξεφ φπσο ε θπηηαξίλε) θαη ησλ κέζσλ κεηαθνξάο ησλ ζεξκηθψλ απσιεηψλ ζην ζχζηεκα ςχμεο. Έλα ζηαζεξφ, ρεκηθά αδξαλέο πγξφ πνπ έρεη θαιή ζεξκνκφλσζε θαη δηειεθηξηθέο ηδηφηεηεο είλαη επηζπκεηφ. Ρν κνλσηηθφ πγξφ κπνξεί επίζεο λα παξέρεη ηηο ζεκαληηθέο θαη εχθνια απνθηήζηκεο πιεξνθνξίεο γηα ηε ρξήζε ζηε δηάγλσζε ηεο πγείαο ελφο κεηαζρεκαηηζηή. Δμσηεξηθά, ην πγξφ ζα πξέπεη λα γίλεη θηιηθφ γηα ην πεξηβάιινλ, θαη λα είλαη άκεζα θαη πιήξσο βηνδηαζπψκελν. Ν ξφινο ηνπ κνλσηηθνχ ιαδηνχ ζε νπνηνδήπνηε κεηαζρεκαηηζηή είλαη ε ειεθηξηθή κφλσζε κεηαμχ ησλ ηπιηγκάησλ θαη ηπιηγκάησλ-γεο θαη ε κεηαθνξά ηεο ζεξκφηεηαο απφ ηνλ ππξήλα θαη ηα ηπιίγκαηα πξνο ην εμσηεξηθφ ζχζηεκα ςχμεο. Ρν ιάδη απνηειεί θαηάιιειν ςπθηηθφ κέζν. Απνξξνθά ηε ζεξκφηεηα πνπ παξάγεηαη ζηα ηπιίγκαηα θαη ζηνλ ππξήλα θαη ηελ κεηαθέξεη ζηηο ςπθηηθέο επηθάλεηεο ησλ ςπγείσλ θαη ζηα ηνηρψκαηα ηνπ δνρείνπ θαη απφ εθεί ζην πεξηβάιινλ. Ζ θπθινθνξία ηνπ ιαδηνχ ζην κεηαζρεκαηηζηή είλαη θπζηθή ή εμαλαγθαζκέλε αλάινγα κε ην κέγεζνο ηνπ. Πηνπο κηθξνχο κεηαζρεκαηηζηέο έρνπκε ζπλήζσο θπζηθή θπθινθνξία. Πηνπο κεγάινπο κεηαζρεκαηηζηέο είλαη πξνζαξκνζκέλνη ζσιήλεο ςχμεσο πνπ θπθινθνξεί ην ιάδη ελψ ζηνπο αθφκα πην κεγάινπο ππάξρνπλ βνεζεηηθά πνηθίιεο κέζνδνη ηερλεηήο ςχμεο φπσο ζπλδπαζκνί κε ςχμε κε αέξα θπθινθνξνχκελν απφ αλεκηζηήξεο ή ηέινο απεπζείαο ςχμε κε λεξφ πνπ πεξλά κέζα απφ έιηθεο ηνπνζεηεκέλεο κέζα ζην ιάδη πάλσ ζηα ηπιίγκαηα. Ρν ιάδη απνηειεί θαιχηεξν ςπθηηθφ κέζν απφ ηνλ αέξα γηαηί έρεη κεγαιχηεξε εηδηθή ζεξκφηεηα. Δπίζεο έρεη κεγαιχηεξε δηειεθηξηθή αληνρή θαη δηειεθηξηθή ζηαζεξά. Ρν ιάδη παξεκβάιιεηαη αλάκεζα ζηα δηαθνξά ζηνηρεία ηνπ κεηαζρεκαηηζηή εκπνδίδνληαο ηελ ειεθηξηθή ππεξπήδεζε θαη εληζρχεη ηηο κνλσηηθέο ηδηφηεηεο πνπ έρνπλ νη κνλψζεηο ησλ ηπιηγκάησλ. Ν ππξήλαο, ηα ηπιίγκαηα θαη ηα ζηεξίγκαηα πνπ ζπληζηνχλ ηε ζηεξεά κφλσζε εκπνηίδνληαη ζην ιάδη, ην νπνίν δηεηζδχεη θαη γεκίδεη ηα κηθξά δηάθελα αέξα. Έηζη, εκπνδίδεη ηελ εηζρψξεζε πγξαζίαο, δηαηεξψληαο ηελ πνηφηεηα ηνπ ραξηηνχ θαη ησλ πιηθψλ θπηηαξίλεο. Όηαλ ην ραξηί ηνπ κεηαζρεκαηηζηή εκπνηίδεηαη ζην ιάδη απνθηά θαη απηφ θαιχηεξεο κνλσηηθέο ηδηφηεηεο. Δπίζεο, άιιε κία ρξεζηκφηεηα είλαη φηη ην ιάδη απνκαθξχλεη ηα μέλα ζσκαηίδηα θαη ηελ πγξαζία πνπ ππάξρνπλ ζηνπο θαηλνχξγηνπο κεηαζρεκαηηζηέο, ηα νπνία θαηαθξαηψληαη απφ ηε δηάηαμε 29

30 δηεζήζεσο (θίιηξν). Ξαξεκπνδίδεη ην ζρεκαηηζκφ κηθξνζθνπηθψλ θπζαιίδσλ αέξα θαη αέξησλ ζηηο κνλψζεηο ησλ ηπιηγκάησλ. Νη βαζηθέο ηδηφηεηεο πνπ πξέπεη λα έρεη ην κνλσηηθφ ιάδη είλαη: - πςειή δηειεθηξηθή αληνρή, ψζηε λα ππάξρεη αληίζηαζε ζηελ δηέιεπζε ηνπ ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο - κηθξφ ημψδεο, ψζηε λα ξέεη επθνιφηεξα αθφκε θαη ζε ρακειέο ζεξκνθξαζίεο - θαζαξφηεηα, ψζηε λα κελ πεξηέρνληαη ζσκαηίδηα πνπ ζα κπνξνχζαλ λα θαηαζηξέςνπλ ην ζχζηεκα κφλσζεο Όκσο, πέξα απφ ηηο κεηξήζεηο, πνπ ζηνρεχνπλ ζηε ιεηηνπξγηθή αμηνπηζηία ησλ δηαηάμεσλ, πνπ εκπεξηέρνπλ ηα ειεθηξνκνλσηηθά έιαηα, ζα πξέπεη λα δνζεί θαη ε δηάζηαζε ησλ απαηηνχκελσλ κέηξσλ γηα ηε δηαζθάιηζε ηεο πγηεηλήο θαη αζθάιεηαο ηνπ αλζξψπηλνπ δπλακηθνχ αιιά θαη ηνπ πεξηβάιινληνο. Ζ θαζεκεξηλή δηαρείξηζε ησλ κνλσηηθψλ ειαίσλ απνηειεί πξφβιεκα γηα ηνπο κεραληθνχο ηεο παξαγσγήο θαη δηαλνκήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο, δεδνκέλνπ φηη ελδερνκέλσο ελέρεη θαη πεξηβαιινληηθέο επηπηψζεηο. 3.6 Μονυηικά λάδια πος έσοςν σπηζιμοποιηθεί ζε μεηαζσημαηιζηέρ Οπςκηέλαιο Κεηαζρεκαηηζηέο γεκίδνπλ κε νξπθηέιαηα γηα πεξηζζφηεξνπο απφ έλαλ αηψλεο. Απηφο ν ηχπνο ειαίνπ είλαη έλα πξντφλ βαζηζκέλν ζην πεηξέιαην, πνπ απνηειείηαη νπζηαζηηθά απφ άηνκα πδξνγφλνπ θαη άλζξαθα. Ν άλζξαθαο θαη ην πδξνγφλν ζπγθεληξψλνληαη ζε δηαθνξεηηθέο δνκέο: λαθζεληθφο (C n H 2n ), παξαθηληθφο (C n H 2n+2 ) θαη αξσκαηηθφο (C n H 2n-6 ). Απνηειείηαη απφ έλα ζχλζεην κίγκα βαζηθψλ πγξψλ πδξνγνλαλζξάθσλ φπσο παξαθηληθνχο (40-60%), λαθζεληθνχο (30-50%), αξσκαηηθνχο (5-20%) θαη νιεθίλε (θαηά πξνζέγγηζε 1%). Απηνί νη πδξνγνλάλζξαθεο απνηεινχληαη απφ άλζξαθα θαη πδξνγφλν πνπ ζπλδένληαη κε κεηαμχ ηνπο κε κνλνχο θαη δηπινχο δεζκνχο. Ζ θαηαλνκή ησλ αλζξάθσλ ζηηο λαθζεληθέο θαη παξαθηληθέο δνκέο θαζνξίδεη ηνλ ηχπν ηνπ νξπθηειαίνπ. Απηή ε θαηαλνκή ειέγρεηαη κε ηα αθαηέξγαζηα νξπθηέιαηα θαη ηηο δηαδηθαζίεο θαζαξηζκνχ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη. Γεδνκέλνπ φηη ην νξπθηέιαην έρεη ρξεζηκνπνηεζεί καθξνπξφζεζκα, κηα κεγάιε βάζε δεδνκέλσλ θαη πιεξνθνξηψλ είλαη δηαζέζηκε γηα λα επηηξέςεη ηελ εξκελεία ησλ αιιαγψλ ζηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ θαη λα πξνβιέςεη έηζη ηελ πηζαλή δπζιεηηνπξγία ελφο κεηαζρεκαηηζηή. Ρα κνλσηηθά έιαηα βαζηζκέλα ζην πεηξέιαην, έρνπλ γεληθά άξηζηεο δηειεθηξηθέο ηδηφηεηεο φπσο ρακειέο δηειεθηξηθέο απψιεηεο, ρακειφ ημψδεο, ζπλδπάδνληαη θαιά κε ηελ θπηηαξίλε θαη έρνπλ θαιή καθξνπξφζεζκε ζπκπεξηθνξά. Ζ δεκνηηθφηεηα ηνπ νξπθηνχ ειαίνπ κεηαζρεκαηηζηψλ νθείιεηαη ζηε δηαζεζηκφηεηα θαη ην ρακειφηεξν θφζηνο, θαζψο επίζεο θαη ζην φηη είλαη άξηζην δηειεθηξηθφ θαη κέζν ςχμεο. Γηα απηνχο ηνπο ιφγνπο ρξεζηκνπνηείηαη ζηε βηνκεραλία ησλ κεηαζρεκαηηζηψλ θαη είλαη απηή ηε ζηηγκή γεληθά ην κνλαδηθφ πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηνπο κεηαζρεκαηηζηέο ηζρχνο. 30

31 Όκσο, απηνχ ηνπ ηχπνπ ην έιαην κεηαζρεκαηηζηψλ είλαη θαθψο βηνδηαζπάζηκν θαη ειαθξψο ηνμηθφ. Θα κπνξνχζε λα κνιπλζνχλ ην ρψκα θαη νη πδάηηλεο νδνί εάλ εκθαληζηνχλ ζνβαξέο δηαξξνέο. Ξξφζθαηα πνιιέο έξεπλεο έρνπλ δηεμαρζεί ζηελ πξνζπάζεηα λα αλαδεηεζεί ελαιιαθηηθή ιχζε ησλ πγξψλ κνλσηηθψλ πιηθψλ πνπ είλαη θηιηθά ζην πεξηβάιινλ. Άιιψζηε, έρνπλ αλαθεξζεί φηη ηα απνζέκαηα πεηξειαίνπ ηείλνπλ λα εμαληιεζνχλ, γεγνλφο πνπ ζα νδεγήζεη ζε ζνβαξά πξνβιήκαηα θαη έιιεηςε ηνπ νξπθηέιαηνπ κέζα ζηηο επφκελεο δεθαεηίεο. Ρα ηειεπηαία ρξφληα έρνπλ θάλεη ηελ εκθάληζή ηνπο ζηελ αγνξά ησλ δηειεθηξηθψλ, ζπλζεηηθά θαη θπηηθά έιαηα, κε πεηξειατθήο πξνέιεπζεο, ηα νπνία κάιηζηα ελδέρεηαη λα πξνζθέξνπλ πιενλεθηήκαηα ζε ζρέζε κε ηα ζπκβαηηθά νξπθηέιαηα. Ρν γεγνλφο απηφ ζπλάδεη κε ηε ζχγρξνλε ηάζε γηα εθαξκνγέο πνπ ζπλδπάδνπλ πςειή απφδνζε θαη θηιηθφηεηα πξνο ην πεξηβάιινλ. Δμάιινπ, κνινλφηη ηα ζπκβαηηθά νξπθηέιαηα, επηηεινχλ ζε κεγάιν βαζκφ ην έξγν ηνπο σο δηειεθηξηθά αξθεηά ηθαλνπνηεηηθά, δελ πξνζθέξνπλ θαλελφο είδνπο αζθάιεηα έλαληη ππξφο. Γεδνκέλνπ φηη ηα νξπθηέιαηα έρνπλ ζρεηηθά ρακειφ ζεκείν αλάθιεμεο, ν θίλδπλνο λα εθδεισζεί ππξθαγηά ζηνλ κεηαζρεκαηηζηή ζε πεξίπησζε ζθάικαηνο είλαη ζεκαληηθφο. Έηζη ε αλάγθε λα κεησζεί ν θίλδπλνο αλάθιεμεο ηνπ νξπθηέιαηνπ, πνπ ελδέρεηαη λα ζπλεπάγεηαη έθξεμε ηνπ ίδηνπ ηνπ κεηαζρεκαηηζηή θαη θαηαζηξνθή ησλ γεηηνληθψλ κεραλεκάησλ, απνηέιεζε ην πξψην θίλεηξν γηα ηελ αλαδήηεζε άιισλ δηειεθηξηθψλ ειαίσλ, κε δηαθνξεηηθή ζπκπεξηθνξά θαχζεο ςνθεηικά Τγπά Ζ πξψηε γεληά άθιεθησλ ελαιιαθηηθψλ ειαίσλ ήηαλ απηά κε βάζε ηα πνιπρισξησκέλα δηθαηλχιηα, γλσζηά κε ηα αξρηθά PCB. Ρα PCB είραλ άξηζηεο δηειεθηξηθέο ηδηφηεηεο θαη κε κεηξήζηκν ζεκείν αλάθιεμεο πνπ μεπεξλά ηνπο 300 C. Πε μαθληθέο απμήζεηο ειεθηξηθψλ θνξηίσλ κεηαβάιιεηαη ζεκαληηθά ην ημψδεο ηνπο κε παξάιιειε αχμεζε ηεο εηδηθήο ζεξκφηεηαο θαη ζεξκναγσγηκφηεηαο ηνπο, πξάγκα πνπ ηα αλαδεηθλχεη ζε ζαπκάζηα ςπθηηθά κέζα. Κεηαμχ ηνπ 1930 θαη ησλ κέζσλ ηεο δεθαεηίαο ηνπ 70, άθιεθηα πγξά πνιπρισξησκέλα δηθαηλχιηα (PolyChlorinated Biphenyls) δει. ηα PCBs γλσζηά ζην εκπφξην κε ηα νλφκαηα (Askarel, Aroclors, Nepolin, Pyranol, Inerteen, Chlorextol, θ.ιπ.) ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηα ιφγνπο κφλσζεο. Απηά ηα αινγνλνκέλα δηειεθηξηθά πγξά πδξνγνλαλζξάθσλ πξνάγνληαη γηα ηελ άξηζηε ππξαζθάιεηά ηνπο θαη ηε ζεξκηθή ηνπο ζηαζεξφηεηα. Θαηά ηε δηάξθεηα ηεο δεθαεηίαο ηνπ '70 θαζνξίζηεθε φηη ηα ΟCBs, εθηφο απφ ηελ θαηνρή δηάθνξσλ επεξγεηηθψλ ηδηνηήησλ, κπνξεί λα είλαη έλαο πεξηβαιινληηθφο θίλδπλνο θαη ε παξακνλή ηνπο ζην θπζηθφ πεξηβάιινλ είρε αξλεηηθέο επηπηψζεηο(βηνζπζζψξεπζε). Έρνπλ ρακειά πνζνζηά βηναπνηθνδφκεζεο θαη είλαη ηνμηθά. Δπίζεο, ζε κηα θσηηά ην PCBs κπνξεί λα ηξνπνπνηεζεί ρεκηθά θαη λα παξάγεη πςειά επίπεδα δηνμηλψλ θαη θνπξαλίσλ. Ρα άθιεθηα δηειεθηξηθά απνζχξζεθαλ γξήγνξα απφ ηελ αγνξά θαη απφ ηφηε νη εξεπλεηέο ζηε βηνκεραλία κεηαζρεκαηηζηψλ έρνπλ δνθηκάζεη πνιινχο ζπλδπαζκνχο ρεκηθψλ νπζηψλ γηα λα 31

32 αθαηξέζνπλ θαη λα αληηθαηαζηήζνπλ ηα PCBs ζηνπο παιαηφηεξνπο κεηαζρεκαηηζηέο θαη λα βξνπλ λέα πγξά γηα ηνπο λένπο κεηαζρεκαηηζηέο Έλαια ζιλικόνηρ Αξρηθά ηα ζπλζεηηθά έιαηα αληηθαηαζηάζεθαλ απφ δηειεθηξηθά πςεινχ ζεκείνπ αλάθιεμεο, κε πξψηα ηα ιάδηα κε βάζε ηε ζηιηθφλε. Ρν έιαην ζηιηθφλεο είλαη έλα πνιπκεξέο βαζηζκέλν ζηε ζηιηθφλε, είλαη άρξσκν θαη πεξηιακβάλεη επίζεο άηνκα άλζξαθα, νμπγφλνπ θαη πδξνγφλνπ. Ππγθεθξηκέλα, ην ηειηθφ πξντφλ ιακβάλεηαη απφ ηνλ πνιπκεξηζκφ ηνπ polydimethylsiloxane (PDMS). Απηφ ην έιαην παξνπζηάδεη ην πιενλέθηεκα λα έρεη κηα πςειή ζεξκηθή ζηαζεξφηεηα, αιιά ν ζπλδπαζκφο κέηξησλ δηειεθηξηθψλ θαη κνλσηηθψλ ηδηνηήησλ κε ηηο ακθηζβεηνχκελεο νηθνινγηθέο ζπλέπεηεο ηεο ζρεδφλ κεδακηλήο βηναπνηθνδνκεζηκφηεηαο ηεο ζηιηθφλεο, έρνπλ πεξηνξίζεη ηε ρξήζε ηεο ζε εηδηθέο εθαξκνγέο ςνθεηικοί εζηέπερ Κηα επφκελε θαηεγνξία ζπλζεηηθψλ ειαίσλ πνπ θαηέρεη εδψ θαη δεθαεηίεο έλα κηθξφ αιιά ζηαζεξφ κεξίδην ηεο αγνξάο, είλαη νη ζπλζεηηθνί εζηέξεο, ζπλεζέζηεξα polyol (pentaerythitol) εζηέξεο. Ν ζπλζεηηθφο εζηέξαο θαηαζθεπάδεηαη βηνκεραληθά. Ξξφθεηηαη γηα έιαηα πςεινχ ζεκείνπ αλάθιεμεο, κε δηειεθηξηθέο θαη κνλσηηθέο ηδηφηεηεο πνιχ θνληά ζε απηέο ησλ νξπθηειαίσλ θαη κε πςειή βηναπνηθνδνκεζηκφηεηα. Ρν επίζεο φκσο πςειφ θφζηνο παξαζθεπήο ηνπο ηα πεξηνξίδεηο ζε εηδηθέο εθαξκνγέο, φπνπ ε αζθάιεηα έλαληη ηεο πηζαλφηεηαο θσηηάο θαη νη πεξηβαιινληηθνί πεξηνξηζκνί δηθαηνινγνχλ ηελ φρη επθαηαθξφλεηε δηαθνξά ζηελ ηηκή ηνπ ηειηθνχ πξντφληνο. Νη ζπλζεηηθνί εζηέξεο ρξεζηκνπνηνχληαη θπξίσο ζε εηδηθέο εθαξκνγέο, φπσο κεηαζρεκαηηζηέο έιμεο θαη θηλεηνχο κεηαζρεκαηηζηέο Φςζικοί Δζηέπερ Γεδνκέλνπ φηη ε ρξήζε ησλ ζπλζεηηθψλ εζηέξσλ ζεκείσζε επηηπρία, πεξηνξηζκέλε ιφγσ θφζηνπο θαη φρη ιφγσ ησλ ηδηνηήησλ ηνπο, ε ινγηθή ζπλέρεηα ζηελ αλαδήηεζε πξαθηηθψλ θαη νηθνλνκηθφηεξσλ ιχζεσλ, ήηαλ λα εμεηαζηνχλ νη θπζηθνί εζηέξεο σο δηειεθηξηθά. Κηα ειθπζηηθή πεγή θπζηθψλ εζηέξσλ είλαη ηα βξψζηκα έιαηα πνπ βαζίδνληαη ζε ζπφξνπο. πάξρνπλ θπηηθά έιαηα, επίζεο γλσζηά σο θπζηθνί εζηέξεο (ηξηεζηέξαο) πνπ έρνπλ θαζαξηζηεί απφ ηνπο θπηηθνχο ηζηνχο ζε αληηδηαζηνιή κε ηνπο ζπλζεηηθνχο εζηέξεο πνπ θαηαζθεπάδνληαη βηνκεραληθά. Νη θπζηθνί εζηέξεο ή θπηηθά έιαηα, έρνπλ ηδηφηεηεο παξαπιήζηεο ησλ ζπλζεηηθψλ θαη ζαθψο ρακειφηεξν θφζηνο επεμεξγαζίαο. Ρέηνηα έιαηα είλαη γλσζηά κε ηα νλφκαηα (Biotemp, ECO Fluid, Envirotemp FR3, Coconut Oil). Νη νξγαληθνί θπζηθνί εζηέξεο ζπλαληνχλ ή ππεξβαίλνπλ φινπο ηνπο ζηφρνπο ειάρηζηεο 32

33 πεξηβαιινληηθήο αζθάιεηαο θαη πγείαο. Απηά ηα έιαηα είλαη θπζηθά ζπληεζεηκέλα απφ ηνπο νξγαληζκνχο δηαβίσζεο θαη πξνεξρφκελα απνθιεηζηηθά απφ ηε ζφγηα, ηνλ ειίαλζν, ην ζηλαπφζπνξν, θιπ. Ππγθεθξηκέλα, νη θπζηθνί εζηέξεο δεκηνπξγνχληαη απφ κηα esterification αληίδξαζε κεηαμχ κηαο ηξη-αιθνφιεο θαη ιηπαξψλ νμέσλ. Βαζηζκέλνη ζε ζπφξν εζηέξεο πξνέξρνληαη απφ ηε γιπθεξίλε αιθνφιεο, θαη είλαη γλσζηνί ζαλ ηξηγιηθεξίδηα. Ρα αθαηέξγαζηα θπηηθά έιαηα έρνπλ έλα ζθνχξν ρξψκα θαη πεξηέρνπλ ζηεξεά ζπζηαηηθά φπσο πξσηεΐλεο θαη ίλεο, θαη πγξφ (ιίπε θαη έιαην). Θαη ηα ιίπε θαη ην έιαην είλαη εζηέξεο ηξηγιηθεξηδίσλ ιηπαξψλ νμέσλ. Ρα ηκήκαηα ιηπαξνχ νμένο απνηεινχληαη απφ επζείεο αιπζίδεο πνπ έρνπλ έλαλ νκαιφ αξηζκφ απφ άηνκα άλζξαθα. Ζ ζχλζεζε ιηπαξνχ νμένο κεξηθψλ θπηηθψλ ειαίσλ παξνπζηάδεηαη ζηνλ πίλαθα 3-2. Πίλαθαο 3-2: Φαξαθηεξηζηηθή ζύλζεζε ιηπαξνύ νμένο κεξηθώλ θπηηθώλ ειαίσλ [19]. Αλ κάζακε θάηη απφ ηε ρξήζε ησλ PCB, είλαη φηη ε βηναπνηθνδνκεζηκφηεηα είλαη αλαγθαία. Ρα θπηηθά έιαηα, ζε ζπλζήθεο θπζηθνχ πεξηβάιινληνο, φπνπ ην λεξφ, ην νμπγφλν θαη νη κηθξννξγαληζκνί αθζνλνχλ, δηαζπψληαη ηαρχηαηα. Ρα θπηηθά έιαηα δελ κπνξνχλ απφ ηε θχζε ηνπο λα δεκηνπξγήζνπλ ηνμηθά θαηάινηπα, φπσο δηνμίλεο. Ρνπιάρηζηνλ έλα θπηηθφ έιαην πνπ βξίζθεηαη ζε θπθινθνξία απφ ην 1999, είλαη απνιχησο αζθαιέο γηα ηε ρισξίδα, ηελ παλίδα θαη ηνλ άλζξσπν, φπσο επηβεβαηψλνπλ πιήζνο πεξηβαιινληηθψλ ειέγρσλ. Ζ ρξήζε ησλ θπηηθψλ ειαίσλ, ζπλάδεη κε ηε ζχγρξνλε ηάζε αμηνπνίεζεο αλαλεψζηκσλ πεγψλ ελέξγεηαο. Ρέινο, αμίδεη λα ζεκεησζεί φηη κεηά ην ηέινο ηεο σθέιηκεο δσήο ηνπο, ηα θπηηθά έιαηα απνηεινχλ κηα εμαηξεηηθή πξψηε χιε γηα παξαγσγή βηνθαπζίκσλ. Κεγάιεο εηαηξίεο θαηαζθεπήο ειεθηξηθψλ ζπζθεπψλ θαη 33

34 κεηαζρεκαηηζηψλ ζε παγθφζκηα θιίκαθα, ζπκπεξηιακβάλνπλ ηα θπηηθά έιαηα ζηελ γθάκα ησλ δηειεθηξηθψλ ειαίσλ πνπ ρξεζηκνπνηνχλ, θαη ε ρξήζε ηνπο αλαγλσξίδεηαη σο ε πιένλ ειπηδνθφξα απάληεζε γηα ηελ αληηκεηψπηζε ηεο πεηξειατθήο θξίζεο, απνδεζκεχνληαο ζε κεγάιν βαζκφ ηελ αγνξά κεηαζρεκαηηζηψλ απφ ηηο δηαθπκάλζεηο ηεο ηηκήο ηνπ πεηξειαίνπ. Ρα ζεκαληηθφηεξα φκσο πιενλεθηήκαηα ησλ θπηηθψλ ειαίσλ αθνξνχλ ζηε βειηίσζε ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπ κεηαζρεκαηηζηή, είηε απηή κεηαθξάδεηαη ζε παξαηεηακέλε δηάξθεηα δσήο, είηε ζε δπλαηφηεηα ππεξθνξηίζεσο. Ρα θπηηθά έιαηα, έρνπλ ιφγσ ηεο θχζεο ηνπο, ηελ ηθαλφηεηα λα δηαηεξνχλ ηνλ κνλσηηθφ ραξηί ηνπ κεηαζρεκαηηζηή ζε θαιχηεξε θαηάζηαζε, αθφκα θαη ζε ζπλζήθεο πςειφηεξεο ζεξκνθξαζίαο. Ρα θπηηθά έιαηα είλαη θπζηθά πξντφληα δηαζέζηκα ζε αθζνλία αθνχ πξνέξρνληαη απφ αλαλεψζηκεο πήγεο, κε πεξηβαιινληηθή θηιηθή δηάζεζε θαη κε πςειφ ζεκείν αλάθιεμεο. Γελ έρνπλ νπζηαζηηθά θακία ηνμηθφηεηα θαη έρνπλ πςειφηεξα πνζνζηά βηνδηάζπαζεο απφ ην νξπθηέιαην. Έρνπλ πνιχ ρακειή ή φρη ηνμηθφηεηα, φπνηε αλ ρπζνχλ δελ έρνπλ θαλέλα αληίθηππν γηα ην πεξηβάιινλ. Ρα πξντφληα πιήξνπο θαχζεο είλαη δηνμείδην ηνπ άλζξαθα θαη λεξφ. Ρα θπηηθά έιαηα κπνξνχλ λα αλαθπθισζνχλ θαη εχθνια λα δηαηεζνχλ μαλά. Έρνπλ άξηζηεο πεξηβαιινληηθέο ηδηφηεηεο, πςειφ βαζκφ ππξαζθάιεηαο θαη έρεη απνδεηρζεί φηη θαζπζηεξνχλ ηε γήξαλζε ηνπ ραξηηνχ ηεο κφλσζεο. Ρα ζεξκηθά ραξαθηεξηζηηθά θαη νη αιιειεπηδξάζεηο κε ηελ κφλσζε θπηηαξίλεο δίλνπλ κεγαιχηεξε δηάξθεηα δσήο ηεο κφλσζεο ή επηηξέπνπλ παξάηαζε ηεο ππεξθφξησζεο ρσξίο αθχζηθε απψιεηα ηεο δσήο ηεο κφλσζεο. Δξγαζηεξηαθά απνηειέζκαηα θαηαδεηθλχνπλ φηη ηα θπηηθά έιαηα δξνπλ επεξγεηηθά ζηελ δηαηήξεζε ηεο θαιήο θαηάζηαζεο ηνπ κνλσηηθνχ ραξηηνχ θαη πξνζθέξνληαη γηα εθαξκνγέο «retrofilling», ζπκβάιινληαο ζηελ επέθηαζε ηεο απνκέλνπζαο ζεξκηθήο δσήο ηνπ κεηαζρεκαηηζηή. Ρα δηειεθηξηθά πγξά θπηηθψλ ειαίσλ ζα πξέπεη λα εμεηάδνληαη γηα ρξήζε ζε εθαξκνγέο φπνπ ε ππξαζθάιεηα, ν θίλδπλνο γηα ην πεξηβάιινλ, ή ε βειηησκέλε απφδνζε κφλσζεο είλαη απαξαίηεηε. Ζ ρξήζε ηνπο είρε απνθιεηζηεί ζην παξειζφλ απφ ηελ βηνκεραλία, ιφγσ ηεο ζεσξεηηθά κεησκέλεο ζηαζεξφηεηαο ηνπο ελάληηα ζηελ νμείδσζε. Δπηπιένλ, ζηνπο κεηαζρεκαηηζηέο, ε παξνπζία ραιθνχ (σο αγσγφο) εληζρχεη ηελ ηάζε γηα ηελ νμείδσζε. Ρα ηειεπηαία φκσο ρξφληα, λέεο έξεπλεο θαηέζηεζαλ ηελ ρξήζε ησλ θπηηθψλ ειαίσλ εθηθηή. Ηζρπξνί αλαζηαιηηθνί παξάγνληεο νμείδσζεο απαηηνχληαη γηα ηα έιαηα πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηνπο κεηαζρεκαηηζηέο. Νη κνληέξλεο πξαθηηθέο ζρεδηαζκνχ κεηαζρεκαηηζηή, καδί κε πξφζζεηα θαηάιιεινπ πγξνχ θαη ηξνπνπνηήζεηο ηνπ δεπηεξεχνληα ζρεδηαζκνχ, αληηζηαζκίδνπλ απηφ ην ραξαθηεξηζηηθφ. Κεηνλέθηεκα ησλ θπηηθψλ ειαίσλ απνηειεί επίζεο ην πςειφ θφζηνο παξαγσγήο ηνπο θαη ην πςειφ ημψδεο. Δληνχηνηο ηα έιαηα θπηηθήο πξνέιεπζεο δνθηκάδνληαη, βειηηψλνληαη θαη επηδέρνληαη αιιαγέο ζπλερψο γηα ηε βειηίσζε ηνλ παξαπάλσ ραξαθηεξηζηηθψλ. Απφ ηε κέζε ησλ δεθαεηηψλ ηνπ '90 θαη ιφγσ ησλ πεξηβαιινληηθψλ αλεζπρηψλ, πνιιέο κειέηεο πξνσζήζεθαλ γηα ηελ αλάπηπμε ησλ θπηηθψλ ειαίσλ. Πήκεξα, ε ρξήζε ηεο αξρίδεη λα είλαη δηαδεδνκέλε ζηελ αγνξά κεηαζρεκαηηζηψλ δηαλνκήο 34

35 θαη ε πξφθιεζε απηψλ ησλ επφκελσλ εηψλ είλαη λα επεθηαζεί ε ρξήζε ηεο ζηελ αγνξά κεηαζρεκαηηζηψλ ηζρχνο. Αξθεί κφλν ν κεηαζρεκαηηζηήο λα είλαη θιεηζηνχ ηχπνπ, ή ζε πεξίπησζε πνπ ππάξρεη δνρείν δηαζηνιήο, λα πξνζαξκνζηεί ζε απηφ κηα κεκβξάλε, νχησο ψζηε λα εκπνδίδεηαη ε επηθνηλσλία ηνπ ειαίνπ κε ηνλ αηκνζθαηξηθφ αέξα. Δπνκέλσο, είλαη ππνζρφκελα πγξά γηα ηε ρξήζε σο πγξά ςχμεο θαη κφλσζεο ζηνπο κεηαζρεκαηηζηέο θαη ηηο ζπζθεπέο πςειήο ηάζεο. Απνηεινχλ κηα εθαξκφζηκε θαη ζπκθέξνπζα ελαιιαθηηθή πξφηαζε, πνπ ζπλδπάδεη πιήζνο πιενλεθηεκάησλ. Σρήκα 3-2: Πνζνζηά βηναπνηθνδνκεζηκόηεηαο κεηαμύ θπηηθνύ ειαίνπ, νξπθηνύ ειαίνπ θαη ειαίνπ ζηιηθόλεο [19]. 3.7 Ππογενέζηεπη σπήζη θςηικών ελαίυν ζε πςκνυηέρ Νη ππθλσηέο ήηαλ ν κφλνο ηχπνο ειεθηξηθνχ εμνπιηζκνχ πνπ εμεηάζηεθε ζνβαξά γηα ηε ρξήζε ησλ θπηηθψλ ειαίσλ. Ν Clark, παξαδείγκαηνο ράξηλ, αλαθέξεη ηα έιαηα θαζηφξσλ θαη βακβαθφζπνξσλ γηα ρξήζε ζε ππθλσηέο (κε ηε κφλσζε θπηηαξίλεο) απφ ην Νη πςειφηεξεο δηειεθηξηθέο ζηαζεξέο απηψλ ησλ ξεπζηψλ παξέρνπλ κηα θαιχηεξε αληηζηνηρία κε ηελ θπηηαξίλε απφ ην νξπθηέιαην. Ρν 1971, ηλδνί εξεπλεηέο αλέθεξαλ δνθηκή ηνπ ειαίνπ θαξχδσλ θαη πδξνγνλσκέλα έιαηα θαζηφξσλ θαη αξαρίδσλ γηα ειεθηξηθή ρξήζε. Αξγφηεξα, ην 1974, απηνί νη ζπληάθηεο εμέζεζαλ ηελ εξγαζία ηνπο ζε επεμεξγαζκέλα έιαηα θαζηφξσλ θαη βακβαθφζπνξσλ θαη ζεκείσζαλ φηη ην έιαην θάζηνξα ήηαλ ε θαιχηεξε επηινγή γηα ηνπο ππθλσηέο. Ξεξαηηέξσ ηερληθά έγγξαθα εκθαλίζηεθαλ ην 1979 θαη ην 1983 απφ άιινπο ηλδνχο εξεπλεηέο. Έλα ακεξηθαληθφ δίπισκα επξεζηηερλίαο πνπ εθδίδεηαη ην 1985 πεξηγξάθεη ηελ ρξήζε ειαίνπ ζφγηαο κε πξφζζεηεο νπζίεο ζηνπο ππθλσηέο. Δλδηαθέξνλ γηα ην έιαην θάζηνξα παξνπζηάζηεθε απφ ηνπο βξαδηιηάλνπο εξεπλεηέο, νη νπνίνη εμέζεζαλ ηελ εξγαζία ζε έλα έγγξαθν ηεο CIGRE ην 1987.Ρν έιαην Θάζηνξα είλαη θπξίσο (80 ηνηο εθαηφ) έλαο πδξνμχ-φμηλνο εζηέξαο, αληίζεηα απφ άιια θπηηθά έιαηα, πνπ είλαη 35

36 εζηέξεο ιηπαξνχ νμένο. Ρν φμηλν κέξνο είλαη ricinoleic νμχ θαη έρεη ην κνξηαθφ ηχπν Δίλαη πην ημψδεο απφ ηα πεξηζζφηεξα θπηηθά έιαηα θαη έρεη κηα πςειφηεξε δηειεθηξηθή ζηαζεξά απφ ηα πεξηζζφηεξα θπηηθά έιαηα (4.7 ελαληίνλ 3.2).Ρα επάλσ παξαπεκθζεληα έγγξαθα εμεηάδνπλ ζνβαξά ην έιαην θάζηνξα, καδί κε ηαηλίεο πνιππξνππιελίνπ ζηνπο ππθλσηέο ηζρχνο. Δπηπιένλ, νη ζπλζεηηθνί αξσκαηηθνί πδξνγνλάλζξαθεο είλαη αθφκα ην ξεπζηφ ηεο επηινγήο γηα ηνπο ππθλσηέο ηζρχνο. Πηε δεθαεηία ηνπ '90 ην έιαην ζηλαπφζπνξσλ έγηλε ην θέληξν ελδηαθέξνληνο, φπσο παξνπζηάδεηαη απφ ηα ηερληθά έγγξαθα πνπ δεκνζηεχνληαη ην Ρν έιαην ζηλαπφζπνξνπ, ελψ κε εδψδηκν, ήηαλ δηαζέζηκν ζε κεξηθέο ρψξεο θαη αλαγθαία εκπνξηθή εθκεηάιιεπζε. Ρν θχξην φμηλν κέξνο ηνπ εζηέξα ιηπαξνχ νμένο είλαη erucic νμχ (50 ηνηο εθαηφ ή πεξηζζφηεξν), έλα C- 22 νμχ κε έλαλ δηπιφ δεζκφ (ην πην θνηλφ ιηπαξφ νμχ κέζα ζηα θπηηθά έιαηα είλαη ειατθφ νμχ, έλα C-18 νμχ κε έλα δηπιφ δεζκφ). Έλα κεζπιίθνπ εζηέξα έιαην ζηλαπφζπνξσλ (MRSO) ήηαλ επίζεο δνθηκαζκέλν γηα ηελ πηζαλή ρξήζε ζηνπο ππθλσηέο ηζρχνο. 3.8 Γιαδικαζία παπαγυγήρ θςηικού ελαίος από ζπόποςρ Ρν εκπνξηθφ δηαζέζηκν RBD βαζκνχ είλαη ην αξρηθφ πιηθφ, φπνπ ην RBD θαζαξίδεηαη, ιεπθαίλεη, θαη απνζκήρεηαη. Απηέο νη δηαδηθαζίεο είλαη γλσζηέο ζηε βηνκεραλία ειαίνπ ζπφξσλ. Κεηά απφ ην ρσξηζκφ ηνπ ζηεξενχ πιηθνχ, ην έιαην αληηκεησπίδεηαη κε ηνπο πξφζζεηνπο δηαιχηεο γηα λα αθαηξεζνχλ πνιιά αλεπηζχκεηα ζπζηαηηθά. Ζ ιεχθαλζε γίλεηαη ζπλήζσο απφ ηχπνπο θίιηξσλ πεινχ, νη νπνίνη θαζαξίδνπλ πεξαηηέξσ ην έιαην. Ζ εμνπδεηέξσζε ηεο θαθνζκίαο απφ ηνλ αηκφ αθαηξεί ηηο πηεηηθέο νπζίεο πνπ παξάγνπλ ηε κπξσδηά. Ρν έιαην RBD πνηθίιιεη ζηελ ειεθηξηθή θαζαξφηεηα ζε έλα επξχ θάζκα πέξα απφ ηελ νξηαθή θαζαξφηεηα, κε ηηο αγσγηκφηεηεο απφ 5 έσο 50 ps/m. Γηα ηε ρξήζε κεηαζρεκαηηζηψλ, είλαη επηζπκεηφ λα ππάξμεη κηα αγσγηκφηεηα 1 ps/m ή θαησηέξσ. Γηα λα επηηεπρζεί απηφ, πξφζζεηνο πειφο ρξεζηκνπνηείηαη κε βειηησκέλε δχλακε πξνζξφθεζεο. Έλαο κεηξεηήο αγσγηκφηεηαο, φπσο ν κεηξεηήο Emcee πνπ πεξηγξάθεηαη κέζα ζην ASTMD4308, κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα λα ειέγμεη ηελ αγλφηεηα ηνπ ειαίνπ. Ζ ηειηθή θάζε είλαη ην degassification θαη αθπδάησζε ην έιαην. Ρα θπηηθά έιαηα είλαη πγξνζθνπηθά σο εθ ηνχηνπ, κπνξνχλ λα απνξξνθήζνπλ ην λεξφ ηνπιάρηζηνλ 1200 PPM ή πεξηζζφηεξν, ζηνλ θνξεζκφ θαη ζηε ζεξκνθξαζία δσκαηίνπ. Δίλαη επηζπκεηφ λα ρακεισζεί απηφ ζε 100 PPM. Γηα λα ζηαζεξνπνηεζεί ην έιαην, είλαη απαξαίηεην λα πξνζηεζνχλ ηα θαηάιιεια αληηνμεηδσηηθά. Ππλήζσο ρξεζηκνπνηνχκελνη αλαζηαιηηθνί παξάγνληεο φπσο DBPC θαη ηα αληηνμεηδσηηθα βαζκνχ ηξνθίκσλ δελ είλαη αξθεηά ηζρπξά λα 36

37 παξαγάγνπλ έλα έιαην πνπ ζα πεξάζεη ηηο δνθηκέο νμείδσζεο ASTM, φπσο D-2440 θαη D Κηα εηδηθή αληηνμεηδσηηθή ζπζθεπαζία πνπ ρξεζηκνπνηεί ζχλζεηεο θαηλφιεο θαη ακίλεο ρξεζηκνπνηείηαη ζην ξεπζηφ BIOTEMP. Ξξνζνρή πξέπεη λα ιεθζεί λα κελ πξνζηεζεί πάξα πνιχ επεηδή ε αγσγηκφηεηα ζα αλεξρφηαλ ζε απαξάδεθηα επίπεδα. Δίλαη επηζπκεηφ λα θξαηεζεί ην επίπεδν ηνπ πξφζζεηνπ ζπζηαηηθνχ θάησ απφ 1%. Ζ πξνζέγγηζε πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ην ξεπζηφ Envirotemp FR3 είλαη λα απνθχγεη επαθή κε ηνλ αέξα κε ηελ πξνζεθηηθή ζθξάγηζε ηνπ κεηαζρεκαηηζηή θαη ηε ρξήζε κηαο ζθφλεο ζάξσζεο νμπγφλνπ επάλσ απφ ην επίπεδν ειαίνπ. Ρν ξεπζηφ FR3 δελ πεξλά ηε δνθηκή νμείδσζεο ASTM ιφγσ ηνπ ρακειφηεξνπ κνλναθφξεζηνπ πεξηερφκελνπ ηνπ, αθφκε θαη κε ινγηθφ πνζφ αλαζηαιηηθψλ παξαγφλησλ. Ζ ζηαζεξφηεηα νμείδσζεο ηνπ θπηηθνχ ειαίνπ εμαξηάηαη πνιχ απφ ην πεξηερφκελν ζε κνλναθφξεζηα, ην φπνην πξέπεη λα είλαη πάλσ απφ 80% γηα καθξνπξφζεζκε ρξήζε ζε κεηαζρεκαηηζηή. Ζ δνθηκή ξνήο είλαη ίζσο ζεκαληηθφηεξε απφ ηηο ηηκέο νμχηεηαο γηα ην θπηηθφ έιαην κεηά απφ ηε δνθηκή νμείδσζεο. Δηθόλα 3-1: Σπόξνη ειίαλζνπ, ζηλαπόζπνξνπ, ζόγηαο [19]. 37

38 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 4 Ιδιόηηηερ μονυηικών λαδιών Νη ηδηφηεηεο ησλ κνλσηηθψλ ιαδηψλ κπνξνχλ λα ρσξηζηνχλ ζε θπζηθέο, ρεκηθέο θαη ειεθηξηθέο. Ν πξνζδηνξηζκφο ηεο θαηάζηαζεο ελφο κνλσηηθνχ ιαδηνχ δηαπηζηψλεηαη ειέγρνληαο θάπνηα απφ ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ. Γη απηφ έρεη κεγάιε ζεκαζία ε αλάιπζε ηνπο θαη ν πξνζδηνξηζκφο ησλ αλαγθαίσλ ηηκψλ θαη πεξηνξηζκψλ γηα ηελ θαλνληθή ιεηηνπξγία ηνπ κεηαζρεκαηηζηή. 4.1 Φςζικέρ Ιδιόηηηερ Πηηο θπζηθέο ηδηφηεηεο πεξηιακβάλνληαη ηδηφηεηεο φπσο ε ζεξκηθή αγσγηκφηεηα, ε εηδηθή ζεξκφηεηα, ε ππθλφηεηα, ε θηλεηηθή εζσηεξηθή ηξηβή (ημψδεο), ην ζεκείν ξνήο, ν ζπληειεζηήο ζεξκηθήο δηαζηνιήο, ην ρξψκα, ε θαζαξφηεηα, ηα ζεκεία αλάθιεμεο θαη θαχζεο, ε επηθαλεηαθή ηάζε Θεπμική αγυγιμόηηηα Ζ ζεξκηθή θαηαπφλεζε ησλ κνλψζεσλ ζρεηίδεηαη κε ηα θαηλφκελα ηνπηθήο αχμεζεο ηνπ αξηζκνχ ησλ ειεχζεξσλ ειεθηξηθψλ θνξέσλ, ζε ζέζεηο φπνπ ε πεδηαθή έληαζε είλαη απμεκέλε. Ζ ζεξκφηεηα γηα ηελ εθδήισζε ησλ παξαπάλσ ζέζεσλ δηαηαξαρήο ππάξρεη πάληα θαηά ηε ιεηηνπξγία ησλ δηαθφξσλ θαηαζθεπψλ. Γεληθά ηζρχεη φηη φζν πην θαιφο κνλσηήο είλαη έλα πιηθφ, ηφζν θαιχηεξεο είλαη νη ζεξκνκνλσηηθέο ηνπ ηδηφηεηεο. Θεξκηθή αγσγηκφηεηα (Θ) ελφο πιηθνχ είλαη ην πφζν ζεξκφηεηαο πνπ απάγεηαη ζηε κνλάδα ηνπ ρξφλνπ απφ κηα κνλαδηαία επηθάλεηα ηνπ πιηθνχ, φηαλ ππάξρεη δηαθνξά ελφο βαζκνχ ζεξκνθξαζίαο ζε κνλαδηαίν πάρνο πιηθνχ. Ζ ζεξκηθή αγσγηκφηεηα ηνπ κνλσηηθνχ ιαδηνχ επνκέλσο, έρεη λα θάλεη κε ηε δπλαηφηεηα απαγσγήο ηεο ζεξκφηεηαο πνπ αλαπηχζζεηαη ζε απηφ. Ζ ζεξκηθή αγσγηκφηεηα ηνπ κνλσηηθνχ ιαδηνχ πξέπεη λα είλαη cal/ (cm s C) αλάινγα κε ηε ζεξκνθξαζία. Ρα θπηηθά έιαηα έρνπλ πςειφηεξε ζεξκηθή αγσγηκφηεηα απφ ηα νξπθηέιαηα θαη άγνπλ ηε ζεξκφηεηα πην απνηειεζκαηηθά. Ζ ζεξκηθή αγσγηκφηεηα εμαξηάηαη απφ ηε ζεξκνθξαζία, ην κνξηαθφ βάξνο ηνπ ιαδηνχ θαη ην είδνο ησλ πδξνγνλαλζξάθσλ πνπ πεξηέρεη. Ππγθεθξηκέλα ε ζεξκηθή αγσγηκφηεηα κεηψλεηαη γξακκηθά κε ηελ αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο θαη ππνινγίδεηαη απφ ηελ παξαθάησ ζρέζε. K t = ( t )/ d Όπνπ K t : ν ζπληειεζηεο ζεξκηθήο αγσγηκφηεηαο d: ε ππθλφηεηα g/ml ζηνπο 15 C t: ε ζεξκνθξαζία ζε C 38

39 Σρήκα 4-1 : Μεηαβνιή ηνπ ζπληειεζηή ζεξκηθήο αγσγηκόηεηαο ηνπ κνλσηηθνύ ιαδηνύ ζε ζπλάξηεζε κε ηε ζεξκνθξαζία [6] Διδική θεπμόηηηα Ζ εηδηθή ζεξκφηεηα C ηνπ κνλσηηθνχ ειαίνπ ζε κηα δεδνκέλε ζεξκνθξαζία θαη πίεζε, είλαη ην πνζφ ελέξγεηαο (cal) πνπ απαηηείηαη γηα λα απμεζεί κνλαδηαία κάδα (1g) ηνπ ιαδηνχ θαηά έλα βαζκφ ζεξκνθξαζίαο ( C). Ζ κεηαβνιή απηή κπνξεί λα ζεσξεζεί φηη γίλεηαη ππφ ζηαζεξή πίεζε νπφηε ε εηδηθή ζεξκφηεηα ζπκβνιίδεηαη σο C P. Ζ εηδηθή ζεξκφηεηα ηνπ κνλσηηθνχ ιαδηνχ ραξαθηεξίδεη ηελ ηθαλφηεηά ηνπ λα απνξξνθά ζεξκφηεηα θαη θαηά ζπλέπεηα ηελ θαηαιιειφηεηα ηνπ σο ςπθηηθφ κέζν. Ζ εηδηθή ζεξκφηεηα ηνπ κνλσηηθνχ ειαίνπ πξέπεη λα είλαη κεηαμχ 0,4 0,5 cal/ (g C) αλάινγα κε ηε ζεξκνθξαζία ηνπ ιαδηνχ. Ζ εηδηθή ζεξκφηεηα ηνπ ιαδηνχ απμάλεηαη φηαλ απμάλεηαη ε ζεξκνθξαζία ηνπ θαη είλαη δπλαηφ λα ππνινγηζζεί απφ ηνλ ηχπν Όπνπ C P : ε εηδηθή ζεξκφηεηα κε ζηαζεξή πίεζε cal/ (g C) d: ε ππθλφηεηα g/ml ζηνπο 15 C t: ε ζεξκνθξαζία ζε C Ρν ζρήκα πνπ αθνινπζεί παξηζηάλεη ηε κεηαβνιή ηεο εηδηθήο ζεξκφηεηαο ηνπ ιαδηνχ ζε ζπλάξηεζε κε ηε ζεξκνθξαζία 39

40 Σρήκα 4-2: Μεηαβνιή ηεο εηδηθήο ζεξκόηεηαο ηνπ κνλσηηθνύ ιαδηνύ ζε ζπλάξηεζε κε ηε ζεξκνθξαζία ηνπ [6] Πςκνόηηηα Ζ ππθλφηεηα ηνπ κνλσηηθνχ ειαίνπ πξέπεη λα είλαη 0,85 0,92 g/ml αλάινγα κε ηελ πξνέιεπζε ηνπ ζε ζεξκνθξαζία 20 C. Αξσκαηηθνί πδξνγνλάλζξαθεο έρνπλ κεγαιχηεξε ππθλφηεηα απφ ηνπο παξαθηληθνχο. Ζ αχμεζε ηεο ππθλφηεηαο ηνπ κνλσηηθνχ ιαδηνχ κεηαζρεκαηηζηή κπνξεί λα νθείιεηαη ζηα παξαπξντφληα απνηθνδφκεζεο, ζηνλ φγθν ηνπ ειαίνπ, δειαδή ζηε ρεκηθή απνζχλδεζε ηνπ κνλσηηθνχ ραξηηνχ, ζηα παξαγφκελα ηφληα ραιθνχ ή ζηηο ειεχζεξεο ξίδεο δηαζπαζκέλσλ αιπζίδσλ πδξνγνλαλζξάθσλ. Δπίζεο ε ππθλφηεηα ηνπ κνλσηηθνχ ιαδηνχ κεηψλεηαη κε αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ κνλσηηθνχ ιαδηνχ. Ιφγσ ηεο απμνκείσζεο ηεο ππθλφηεηαο ν φγθνο ηνπ ιαδηνχ απμνκεηψλεηαη. Ζ κεηαβνιή ηεο ππθλφηεηαο κε ηε ζεξκνθξαζία αλαθνξάο t o αθνινπζεί κε πνιχ κεγάιε πξνζέγγηζε ηνλ ηχπν: Όπνπ d t : ε ππθλφηεηα ζε ζεξκνθξαζία t + t o d o : ε ππθλφηεηα ζηε ζεξκνθξαζία αλαθνξάο t: ε δηαθνξά ζεξκνθξαζίαο απφ ηελ t o α= Ρν ζρήκα πνπ αθνινπζεί παξίζηαλε ηε κεηαβνιή ηεο ππθλφηεηαο ηνπ κνλσηηθνχ ιαδηνχ ζε ζπλάξηεζε κε ηε ζεξκνθξαζία ηνπ 40

41 Σρήκα 4-3: Μεηαβνιή ηεο ππθλόηεηαο ηνπ κνλσηηθνύ ιαδηνύ ζε ζπλάξηεζε κε ηε ζεξκνθξαζία ηνπ [6]. Αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ζπλεπάγεηαη κείσζε ηεο ππθλφηεηαο ηνπ ιαδηνχ θαη αχμεζε ηνπ φγθνπ ηνπ ιαδηνχ ζχκθσλα κε ηε ζρέζε m=p/v, φπνπ ε κάδα παξακέλεη ζηαζεξή. Αληίζεηα κείσζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ζπλεπάγεηαη αχμεζε ηεο ππθλφηεηαο θαη κείσζε ηνπ φγθνπ ηνπ ιαδηνχ. Γη απηφ ην ιφγν ππάξρεη ζην κεηαζρεκαηηζηή ην δνρείν δηαζηνιήο ην νπνίν δέρεηαη απηή ηελ απμνκείσζε ηνπ φγθνπ ηνπ κνλσηηθνχ ιαδηνχ. Όζνλ αθνξά ηνπο θπηηθνχο εζηέξεο έρεη παξαηεξεζεί φηη ε πξνζζήθε ηνπ εζηέξα ζην νξπθηέιαην αχμεζε ηε ζπλνιηθή ππθλφηεηα, θαζψο ν εζηέξαο έρεη πςειφηεξε ππθλφηεηα απφ ην νξπθηέιαην Κινηηική εζυηεπική ηπιβή (ιξώδερ) Κε ηνλ φξν ημψδεο πεξηγξάθεηαη ε εζσηεξηθή αληίζηαζε ελφο πγξνχ θαηά ηε ξνή ηνπ. Ρν ημψδεο ελφο κνλσηηθνχ πγξνχ είλαη ζεκαληηθφ γηα ην δηαζθεδαζκφ ηεο ζεξκφηεηαο θαη ηε δηαδηθαζία δηαπφηηζεο. Όζν κηθξφηεξε είλαη ε ηηκή ηνπ ημψδνπο γηα έλα πγξφ ηφζν πην εχθνια απηφ ξέεη. Γη απηφ ηνλ ιφγν πξνηηκάκε κνλσηηθά ιάδηα κε ρακειέο ηηκέο ημψδνπο έηζη ψζηε λα κπνξνχλ λα θπθινθνξνχλ θαιχηεξα αλάκεζα ζηα ζηνηρεία ηνπ κεηαζρεκαηηζηή θαη λα απάγνπλ ηε ζεξκφηεηα ηνπ ππξήλα θαη ησλ ηπιηγκάησλ πην απνηειεζκαηηθά. Ζ ηηκή ηνπ ημψδνπο ελφο ιαδηνχ απμάλεηαη φζν απηφ βξίζθεηαη ζε ιεηηνπξγία επεηδή κπνξεί λα έρεη κνιπλζεί κε αθαζαξζίεο ή ηα κφξηα ηνπ λα έρνπλ ζπλδπαζηεί κε άιια κεγαιχηεξα. Ρν ημψδεο ελφο κίγκαηνο απμάλεηαη κε ην απμαλφκελν κνξηαθφ κέγεζνο θαη ην κνξηαθφ βάξνο ησλ ζπζηαηηθψλ ελψζεσλ. Δπίζεο ην ημψδεο κεηψλεηαη κε ηελ αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο θαη ηφηε ην ιάδη 41

42 κπνξεί λα ξέεη επθνιφηεξα αλάκεζα ζηα ηπιίγκαηα ηνπ κεηαζρεκαηηζηή θαη λα απάγεη ηε ζεξκνθξαζία πνπ αλαπηχζζεηαη απφ απηφλ πξνο ην πεξηβάιινλ. Ρν ημψδεο ηνπ νξπθηειαίνπ είλαη πνιχ ρακειφ έλαληη απηνχ ηνπ πγξνχ εζηέξα. Ππλεπψο ην νξπθηφ ιάδη είλαη πην απνηειεζκαηηθφ γηα ηελ ςχμε ησλ κεηαζρεκαηηζηψλ. Κε ηε κίμε ησλ δχν πγξψλ, κηα αχμεζε ζην ημψδεο ιφγσ ηνπ πνζνζηνχ ηνπ πγξνχ εζηέξα αλακέλεηαη. Σρήκα 4-4: Μεηαβνιή ηνπ ημώδνπο ζε ζπλάξηεζε κε ηε ζεξκνθξαζία γηα νξπθηό έιαην θαη θπηηθό εζηέξα [17]. 42

43 Σρήκα 4-5: Μεηαβνιή ημώδνπο ζε ζρέζε κε ηε ζεξκνθξαζία γηα δηαθόξνπο ηύπνπο πγξώλ ζύκθσλα κε ηελ πξνδηαγξαθή ISO [21] ημείο ποήρ Ρν ζεκείν ξνήο ελφο πγξνχ είλαη πην ρακειή ζεξκνθξαζία ζηελ νπνία ην πγξφ αξρίδεη λα ξέεη κεηά απφ ςχμε πνπ έγηλε κε πξνθαζνξηζκέλεο ζπλζήθεο. Ρν ζεκείν ξνήο ελφο κνλσηηθνχ ξεπζηνχ είλαη ζεκαληηθφ επεηδή δείρλεη ηε ζεξκνθξαζία θάησ απφ ηελ νπνία ε θπθινθνξία ειαίνπ κπνξεί λα είλαη δχζθνιε, εάλ φρη αδχλαηε. Ρν ζεκείν ξνήο απνηειεί ραξαθηεξηζηηθφ ηνπ κνλσηηθνχ ιαδηνχ θαη θαζνξίδεηαη απφ ηνλ ηξφπν παξαγσγήο ηνπ. Έλα ρακειφ ζεκείν ξνήο είλαη ζεκαληηθφ ηδηαίηεξα ζε ςπρξά θιίκαηα γηα λα δηαζθαιηζηεί φηη ην έιαην ζα θπθινθνξήζεη θαη ζα εμππεξεηήζεη ην ζθνπφ ηνπ σο κνλσηηθφ θαη ςπθηηθφ κέζν. Νη θαλνληζκνί πξνβιέπνπλ ζπλήζσο φηη ηα κνλσηηθά ιάδηα πξέπεη λα δηαηεξνχλ ηε ξεπζηφηεηα ηνπο κέρξη 30 C. Νη ηηκέο ηνπ ζεκείνπ ξνήο ησλ θπζηθψλ εζηέξσλ είλαη πνιχ πην πςειέο απ απηέο ησλ ηππηθψλ νξπθηειαίσλ ςνηελεζηήρ θεπμικήρ διαζηολήρ Ν ζπληειεζηήο ζεξκηθήο δηαζηνιήο ηνπ ιαδηνχ είλαη ε αχμεζε ηεο κνλάδαο ηνπ φγθνπ γηα αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο θαηά 1 C θαη πξέπεη λα είλαη 0,7 0, / C. Ξξέπεη λα είλαη γλσζηφο κε αθξίβεηα γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηνπ δνρείνπ δηαζηνιήο ή ηνπ θελνχ ρψξνπ ηνπ δνρείνπ πνπ ην πεξηέρεη. πνινγίδεηαη απφ ηε ζρέζε 43

44 Όπνπ ζ.ζ.δ. ν ζπληειεζηήο ζεξκηθήο δηαζηνιήο, S 1 ην εηδηθφ βάξνο ζε ζεξκνθξαζία T 1 θαη S 2 ην εηδηθφ βάξνο ζε ζεξκνθξαζία T Υπώμα Ρν κνλσηηθφ ιάδη πξέπεη λα είλαη φζν ην δπλαηφλ πην αλνηρηφρξσκν θαη θαζαξφ. Ρν ρξψκα ηνπ κνλσηηθνχ ιαδηνχ νξπθηειαίνπ πξέπεη λα είλαη θίηξηλν αλνηρηφ θαη ε δηαθνξά απφ ιάδη ζε ιάδη είλαη κηθξή. Αληίζεηα κε ηα νξπθηέιαηα ηα θπηηθά έιαηα έρνπλ ρξψκα αλνηρηφ πξάζηλν. Γεληθά ηα ξεπζηά λένπ θπζηθνχ εζηέξα κπνξνχλ αξρηθά λα είλαη ειαθξψο ζθνπξφηεξα ζην ρξψκα, απφ ην θαζαξηζκέλν λέν νξπθηέιαην. Ρν ρξψκα ηνπ θάζε ηνπ ιαδηνχ είλαη θάπνην ζηνηρείν γηα λα εθηηκεζεί ε θαηάζηαζε ηνπ. Θάζε κεηαβνιή ηνπ ρξψκαηνο θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ ρξφλνπ ππνδειψλεη ππνβάζκηζε ή ξχπαλζε ηνπ κνλσηηθνχ ιαδηνχ. Ζ κεηαβνιή ηνπ ρξψκαηνο ηνπ ιαδηνχ πνπ ρξεζηκνπνηείηαη πηζαλφλ ζεκαίλεη νμείδσζε ή παξνπζία μέλσλ ζσκαηηδίσλ κέζα ζε απηφ. Δληνχηνηο, άιιεο δνθηκέο (φπσο ν παξάγνληαο δηαζθεδαζκνχ θαη ν αξηζκφο νπδεηεξνπνίεζεο) είλαη θαιχηεξα κέηξα ηεο επηδείλσζεο ή ηεο κφιπλζεο ηνπ ξεπζηνχ. Δηθόλα 4-1: Φξώκα ηνπ ειαίνπ θπηηθήο πξνέιεπζεο, Envirotemp FR3. 44

45 Δηθόλα 4-2: Τύπνη νξπθηειαίνπ κε δηαθνξέο ζηε παιαηόηεηα, ηε ρξήζε, ην ρξώκα θαη ηε κνλσηηθή ηνπο ηθαλόηεηα. Δκθαλήο είλαη ε δηαθνξά ηνπο ζην ρξώκα ζε ζύγθξηζε κε ην έιαην θπηηθήο πξνέιεπζεο Καθαπόηηηα Ρν κνλσηηθφ ιάδη πξέπεη λα είλαη δηαπγέο, λα κελ πεξηέρεη αησξνχκελα μέλα ζσκαηίδηα (ζθφλε, ίλεο), λα κελ έρεη βιαβεξέο πξνζκίμεηο, φπσο αιθάιηα, νμέα ή ειεχζεξν ζείν (πνπ θαη ζε ίρλε αθφκε επηδξά δηαβξσηηθά ζηηο γπκλέο κεηαιιηθέο επηθάλεηεο). Κπνξνχκε λα πξνζδηνξίζνπκε αλ ππάξρνπλ μέλα ζσκαηίδηα θαη λεξφ ζην ιάδη κε ηνλ έιεγρν ηεο δηειεθηξηθήο ηνπ αληνρήο. Ρα μέλα ζσκαηίδηα ζην ιάδη κεηψλνπλ ηηο απνζηάζεηο κφλσζεο γηαηί ζρεκάηηδαλ αγψγηκεο γέθπξεο κε απνηέιεζκα ηε κείσζε ηεο ηάζεο δηάζπαζεο. Δπίζεο ππάξρνπλ κέζνδνη πνπ απνζθνπνχλ ζηελ αλίρλεπζε ειεχζεξνπ ζείνπ ζηα κνλσηηθά ιάδηα βαζηδφκελεο ηελ ηδηφηεηά ηνπ λα πξνθαιεί δηάβξσζε ζην γπκλφ ραιθφ. Ζ θαηαζηξνθή πνπ ζα πξνθαιέζεη ην ζείν ζηα κέηαιια εμαξηάηαη απφ ηελ πνζφηεηα ηνπ, ηε ζεξκνθξαζία θαη ην ρξφλν ημεία ανάθλεξηρ και καύζευρ Ρν ζεκείν αλάθιεμεο είλαη ε ειάρηζηε ζεξκνθξαζία ζηελ νπνία θάησ απφ νξηζκέλεο ζπλζήθεο ην ιάδη αλαδίδεη αηκνχο, πνπ κε ηνλ αηκνζθαηξηθφ αέξα δεκηνπξγνχλ εχθιεθην κίγκα θαη αλαθιέγεηαη κε ζπηλζήξα. Πεκείν θαχζεο είλαη ε ζεξκνθξαζία ζηελ νπνία αξρίδεη ε ζπλερήο θαχζε ηνπ ιαδηνχ. Ρν ζεκείν αλάθιεμεο πξνζδηνξίδεηαη πεηξακαηηθά απφ ηε ζέξκαλζε ηνπ ιαδηνχ κέζα ζε θιεηζηφ δνρείν ή ζε αλνηρηφ δνρείν. Ρν ζεκείν θαχζεο πξνζδηνξίδεηαη κε 45

46 ηε βνήζεηα αλνηρηνχ δνρείνπ. Ρν ρξεζηκνπνηνχκελν ιάδη δελ πξέπεη λα έρεη ρακειφ ζεκείν αλάθιεμεο θαη ζπγθεθξηκέλα θάησ απφ 160 C. Νη θπζηθνί αζηέξεο έρνπλ πςειφηεξα ζεκεία αλάθιεμεο θαη θαχζεο απφ ηα νξπθηέιαηα θαη αιιά δηειεθηξηθά πγξά θαη μεπεξλνχλ ηνπο 300 C ην ζεκείν αλάθιεμεο θαη ηνπο 350 C ην ζεκείν θαχζεο. Πχκθσλα κε ην πξφηππν IEC θαηαηάζζνληαη ζηελ θαηεγνξία Θ. Δπνκέλσο, ελδείθλπηαη ε ρξήζε ηνπο ζε εθαξκνγέο φπνπ ν θίλδπλνο αλάθιεμεο επηβάιιεη πεξηνξηζκνχο. Ξξφζθαηεο κειέηεο, απφ κεγάιεο αζθαιηζηηθέο εηαηξείεο, αλαγλσξίδνπλ φηη έλα πνζνζηφ κεηαζρεκαηηζηψλ, ζα αζηνρήζνπλ «επεηζνδηαθά». Ζ ρξήζε ησλ θπηηθψλ ειαίσλ εμαζθαιίδεη φηη νη ζπλέπεηεο απηνχ ηνπ επεηζνδίνπ δελ ζα είλαη θαηαζηξνθηθέο γηα ηηο γεηηνληθέο εγθαηαζηάζεηο, θαζψο έρεη απνδεηρηεί κε πιήζνο πεηξακάησλ φηη ε ζηηγκηαία αλάθιεμε ησλ θπηηθψλ ειαίσλ δελ νδεγεί ζε παξαηεηακέλε θσηηά. Ρα θπηηθά έιαηα έρνπλ ηελ ηδηφηεηα ηεο «απηνθαηάζβεζεο», πξνθπιάζζνληαο έηζη ηνλ εμνπιηζκφ κηαο εγθαηάζηαζεο απφ πηζαλή βιάβε - αλάθιεμε ηνπ κεηαζρεκαηηζηή, ν νπνίνο ζχκθσλα κε ηηο ίδηεο πεγέο, απνηειεί ζηελ ζπληξηπηηθή πιεηνςεθία ησλ αηπρεκάησλ ην «ζχηε» θαη φρη ην «ζχκα». Δπνκέλσο, ε ρξήζε ησλ ιηγφηεξν εχθιεθησλ θπηηθψλ ειαίσλ, νδεγεί ζε κείσζε ηνπ ζπλνιηθνχ θφζηνπο εγθαηάζηαζεο, αθνχ νπζηαζηηθά θαηαξγεί ηελ αλάγθε παξνπζίαο ζπζηεκάησλ θαηάζβεζεο, ηα νπνία εθηφο ηνπ φηη έρνπλ έλα αξθεηά ζεκαληηθφ αξρηθφ θφζηνο αγνξάο, απαηηνχλ θαη ζπλερή ζπληήξεζε. Πίλαθαο 4-1: Σύγθξηζε ζεκείνπ αλάθιεμεο δηαθόξσλ δηειεθηξηθώλ ειαίσλ 46

47 Σρήκα 4-6: Σεκεία αλάθιεμεο θαη θαύζεο γηα νξπθηό θαη θπηηθό έιαην κεηαζρεκαηηζηή [27] Δπιθανειακή ηάζη Πην εζσηεξηθφ ηεο κάδαο νπνηνπδήπνηε πγξνχ, θάζε κφξην πεξηβάιιεηαη απφ άιια κφξηα θαη ππάξρνπλ δπλάκεηο έιμεο νκνηφκνξθα πξνο φιεο ηηο δηεπζχλζεηο. Νη δπλάκεηο είλαη γλσζηέο ζαλ δπλάκεηο ζπλνρήο. Δπεηδή ππάξρνπλ δπλάκεηο ζπλνρήο, ε εμσηεξηθή επηθάλεηα ηνπ ιαδηνχ ζπκπεξηθέξεηαη ζαλ ειαζηηθή κεκβξάλε ηνπ ηεληψλεηαη πξνο φιεο ηηο δηεπζχλζεηο. Ζ ηάζε απηή ηνπ επηθαλεηαθνχ ζηξψκαηνο ιέγεηαη επηθαλεηαθή ηάζε. Ζ επηθαλεηαθή ηάζε απνηειεί κνξηαθή ηδηφηεηα θαη κεηξηέηαη ζε dvn/cm. Ρα ζσκαηίδηα πνπ ππάξρνπλ ή πνπ δεκηνπξγνχληαη ζην κνλσηηθφ έιαην ηείλνπλ λα ζπγθεληξσζνχλ ζηελ επηθάλεηα πνπ δηαρσξίδεη απηφ απφ ην απνζηαγκέλν λεξφ. Ζ ζπγθέληξσζε απηή σο απνηέιεζκα ηε κείσζε ηεο επηθαλεηαθήο ηάζεο. Ν πξνζδηνξηζκφο ηεο επηθαλεηαθήο ηάζεο ηνπ ειαίνπ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ εμεχξεζε ηεο παξνπζίαο πξντφλησλ πνπ νθείινληαη ζε νμείδσζε. Δπίζεο ν πξνζδηνξηζκφο απηφο νδεγεί ζε ελδηαθέξνληα απνηειέζκαηα ζρεηηθά κε ηελ πνηφηεηα θαη ηελ εμέιημε ησλ ηδηνηήησλ ηνπ ειαίνπ. Ζ επηθαλεηαθή ηάζε είλαη ζπλάξηεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο, κεηψλεηαη φζν απμάλεηαη ε ζεξκνθξαζία θαη κεδελίδεηαη ζην θξίζηκν ζεκείν. Ζ επηθαλεηαθή ηάζε κπνξεί λα κελ έρεη ηφζν πνιχ εθαξκνγή γηα ηνπο θπζηθνχο εζηέξεο φπσο ζηα πεηξειαηνεηδή. Ιφγσ ηεο πςειήο πδξφθηιεο θχζεο ηνπ πγξνχ εζηέξα, ε επηθαλεηαθή ηάζε δελ είλαη πνιχ επαίζζεηε ζηηο αιιαγέο ζηελ πνηφηεηα ηνπ ειαίνπ. 47

48 4.2 Υημικέρ Ιδιόηηηερ Πηηο ρεκηθέο ηδηφηεηεο πεξηιακβάλνληαη ηδηφηεηεο φπσο ε νμείδσζε, ε νμχηεηα, ν βαζκφο εμνπδεηέξσζεο, ε αιθαιηθφηεηα, ε πγξαζία, ε απνξξφθεζε θαη έθιπζε αεξίσλ Οξείδυζη Νμείδσζε επέξρεηαη ζε κηα ζπζθεπή θαηά ηελ αηκνζθαηξηθή αλαπλνή. Ν θπζηθφο εζηέξαο έρεη ρακειφηεξε ζηαζεξφηεηα ζηελ νμείδσζε απφ ην νξπθηέιαην. Δληνχηνηο, αλάινγα κε ηνλ ηχπν θαη ηελ παξνπζία ή ηελ έιιεηςε αλαζηαιηηθνχ παξάγνληα, ε ζπκπεξηθνξά νμείδσζεο ησλ θπηηθψλ ειαίσλ κπνξεί λα είλαη πνιχ δηαθνξεηηθή. Ξαξαπξντφληα ηεο ρεκηθήο απνζχλζεζεο ηνπ ιαδηνχ ιφγσ ηεο νμείδσζεο είλαη νμέα, αιδεχδεο, θεηφλεο, λεξφ ην νπνίν παξακέλεη ζην ιάδη θαη κεηψλεη ηε δηειεθηξηθή ηνπ αληνρή θιπ. Ρα πξντφληα ηεο νμείδσζεο ζην νξπθηφ έιαην κπνξεί λα αληηδξνχλ γηα λα ζρεκαηίζνπλ ηδήκαηα ιάζπεο, ηα νπνία θξάδνπλ ηνπο νρεηνχο θπθινθνξίαο ηνπ ειαίνπ θαη παξεκπνδίδνπλ ηελ ςχμε ηεο ζπζθεπήο. Ρα ελδηάκεζα πξνηφληα νμεηδψζεσο πνπ παξάγνληαη πξνζβάιινπλ επίζεο ηα ζηεξεά κνλσηηθά, φπσο ην ραξηί θαη κεηψλνπλ ηε κεραληθή ηνπο αληνρή. Κε ηε ρξήζε αληηνμεηδσηηθψλ πξφζζεησλ κπνξεί λα αλαβιεζεί ε νμείδσζε ζην νξπθηέιαην. Ρέηνηεο νπζίεο είλαη ρεκηθέο ελψζεηο κε βάζε θαηλφιεο, ακίλεο θιπ. Δπνκέλσο, ηα αλαζηαιηηθά νμείδσζεο επηηαρχλνπλ ηελ σθέιηκε δηάξθεηα δσήο ηνπ ιαδηνχ. Αληίζεηα κε ηα νξπθηέιαηα, ηα πξντφληα ηεο νμείδσζεο ησλ θπηηθψλ ειαίσλ δελ ζρεκαηίδνπλ ηδήκαηα ιάζπεο, αιιά ην ιάδη αξρίδεη λα ππθλψλεη θαη ηειηθά γίλεηαη πνιπκεξηζκφο. Πηα πξψηα ζηάδηα ηεο νμείδσζεο ηνπ θπηηθνχ ειαίνπ παξαηεξείηαη αχμεζε ηνπ ημψδνπο. Ζ UV έθζεζε ησλ θπηηθψλ ειαίσλ επίζεο επηηαρχλεη ηνλ πνιπκεξηζκφ. Έηζη, ηα θπηηθά έιαηα είλαη ζρεδφλ βέβαην φηη δελ είλαη θαηάιιεια γηα ρξήζε ζε κεηαζρεκαηηζηέο ειεχζεξεο αλαπλνήο εμαηηίαο ησλ ελδερφκελσλ αιιαγψλ ηνπ ημψδνπο θαη πξέπεη λα απνκνλσζνχλ απφ ηελ άκεζε αηκνζθαηξηθή επαθή. Οξπθηέιαην Φπζηθόο εζηέξαο Σπλζεηηθόο εζηέξαο Δηθόλα 4-3: Σύγθξηζε πξντόλησλ νμείδσζεο γηα νξπθηέιαην, θπζηθό θαη ζπλζεηηθό εζηέξα [13]. Ζ παξνπζία ραιθνχ εληζρχεη ηελ ηάζε γηα νμείδσζε ζηνπο κεηαζρεκαηηζηέο. Ν ζπλππνινγηζκφο ηνπ ραιθνχ απμάλεη ην πνζνζηφ φμηλεο παξαγσγήο ζην 48

49 νξπθηέιαην, εληνχηνηο κείσζε ην πνζνζηφ φμηλεο παξαγσγήο ζην θπζηθφ εζηέξα. Ν ραιθφο δελ έρεη επηπηψζεηο ζην ζπλζεηηθφ εζηέξα, θαηαδεηθλχνληαο ηελ θαιή ρεκηθή ζηαζεξφηεηα. Ρειηθά, ε νμείδσζε είλαη κηα αλεζπρία, ηφζν γηα ηα νξπθηά έιαηα φζν θαη ηα θπηηθά, αιιά γηα δηαθνξεηηθνχο ιφγνπο. Σρήκα 4-7: Ομύηεηα εμαηηίαο ηεο γήξαλζεο παξνπζία νμπγόλνπ θαη γήξαλζεο παξνπζία νμπγόλνπ + ραιθνύ [17]. Δπιβπαδςνηέρ οξείδυζηρ Γηα λα βειηησζεί ε ζηαζεξφηεηα ησλ ιαδηψλ απέλαληη ζηελ νμείδσζε ρξεζηκνπνηνχληαη δηάθνξεο ρεκηθέο ελψζεηο, ηα αληηνμεηδσηηθά πξφζζεηα. Όπσο πξναλαθέξζεθε ν κεηαζρεκαηηζηήο πξέπεη λα είλαη απαιιαγκέλνο απφ ηελ πγξαζία θαη ην νμπγφλν. Ζ πγξαζία θαηαζηξέθεη ηελ θπηηαξίλε ζε αθφκα κεγαιχηεξν βαζκφ, παξνπζία νμπγφλνπ. Δπίζεο, ηα νμέα πνπ ζρεκαηίδνληαη ιφγσ νμείδσζεο ρεηξνηεξεχνπλ ηελ κφλσζε θαη ηα δηάθνξα κέηαιια, παξάγνληαο αθφκα πεξηζζφηεξα νμέα θαη πνιιέο θνξέο ηδήκαηα ιάζπεο. Ζ αληηκεηψπηζε απηνχ ηνπ δηαξθνχο απμαλφκελνπ πξνβιήκαηνο αληηκεησπίδεηαη κε ηελ πξνζζήθε αληηνμεηδσηηθψλ. Απηά είλαη νπζίεο πνπ πξνζηίζεληαη ζην ιάδη ζε ζπγθεθξηκέλεο πνζφηεηεο θαη δξνπλ φπσο ε ζπζηαδφκελε άλνδνο ζηα θπθιψκαηα γείσζεο. Έηζη, ην νμπγφλν θαηαζηξέθεη ην αληηνμεηδσηηθφ αληί γηα ηελ κφλσζε θπηηαξίλεο. Θαηά ηε δηάξθεηα δσήο ησλ κεηαζρεκαηηζηψλ, ηα πξφζζεηα ρξεζηκνπνηνχληαη θαη ζηαδηαθά εμαθαλίδνληαη νπφηε θαη πξέπεη λα αληηθαζίζηαληαη. Ρα επξχηεξα δηαδεδνκέλα αληηνμεηδσηηθά κέζα είλαη ε δηηξηηνγελήο βνπηπιηθή θαηλφιε (DBP) θαη ε δη-ηξηηνγελήο βνπηπιηθή παξαθξεζφιε (DBPC). Ζ απαηηνχκελε πνζφηεηα είλαη 0,3% ηνπ ζπλνιηθνχ βάξνπο ηνπ ιαδηνχ θαη θαζνξίδεηαη απφ ηελ πξνδηαγξαθή ASTM D3487. Ν ππνινγηζκφο ηεο ππνιεηπφκελεο πνζφηεηαο γίλεηαη βάζεη ηνπ πξνηχπνπ ASTM D Ζ πεξηεθηηθφηεηα ηνπ αληηνμεηδσηηθνχ ειέγρεηαη θάζε 3-5 ρξφληα. 49

50 4.2.2 Οξύηηηα Ζ θαιή πγξή κφλσζε είλαη ρεκηθά νπδέηεξε. Ζ χπαξμε επνκέλσο νμέσλ ζηα ιάδηα είλαη αλεπηζχκεηε. Ρα νμέα κπνξνχλ λα πξνθχςνπλ ζηα κνλσηηθά πγξά θαηά ηε δηάξθεηα ηεο επεμεξγαζίαο ή ηεο ιεηηνπξγίαο. Θαηά ηε δηάξθεηα ηεο ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο ε εκθάληζε νμέσλ δείρλεη ηελ ππνβάζκηζε ηεο πνηφηεηαο ηεο κφλσζεο. Απηά πξνθαινχλ δηαβξψζεηο ησλ κεηαιιηθψλ ζηνηρείσλ θαη κεηψλνπλ ηελ δηειεθηξηθή αληνρή ησλ ιαδηψλ. Ρν ππεξβνιηθφ πεξηερφκελν ηνπ νμένο δελ είλαη αλεθηφ. Ν αξηζκφο νμχηεηαο είλαη ην πφζν ησλ ρηιηνζηψλ ηνπ γξακκαξίνπ (mg) ηνπ πδξνμεηδίνπ (KOH) πνπ απαηηείηαη γηα λα εμνπδεηεξσζνχλ ηα ειεχζεξα νμέα πνπ πεξηέρνληαη ζε δείγκα ειαίνπ ελφο γξακκαξίνπ (g). Ζ νμχηεηα απμάλεηαη κε ηελ πεξηεθηηθφηεηα ζε εζηέξα. Πε θαλνληθέο ζπλζήθεο ε νμχηεηα ηνπ εζηέξα είλαη πςειφηεξε απφ ηνπ νξπθηέιαηνπ. Ζ αχμεζε ηεο νμχηεηαο ηνπ κίγκαηνο κε πεξηερφκελν εζηέξα νθείιεηαη ζηελ πςειή νμχηεηα ηνπ εζηέξα. Ρν πςειφηεξν πεξηερφκελν θπζηθνχ εζηέξα ζην κίγκα ζπκβάιιεη ζε πςειφηεξν νμχ ζην κίγκα νξπθηειαίνπ-εζηέξα. Ρν νμχ ζηνλ εζηέξα κπνξεί λα πξνθχςεη σο απνηέιεζκα ηεο νμείδσζεο πνπ απειεπζεξψλεη νμχ θαη λεξφ ζχκθσλα κε ηελ εμίζσζε: R-H (εζηέξαο) + Ν 2 νμχ + H 2 O Σρήκα 4-8: Ομύηεηα ζε ζπλάξηεζε κε ην πεξηερόκελν ζε εζηέξα [20]. Αθνινπζεί κηα δνθηκή γήξαλζεο δηαθνξεηηθψλ ηχπσλ ειαίνπ πνπ πξαγκαηνπνηήζεθε ζχκθσλα κε ην πξφηππν IEC C. Απηή είλαη δνθηκή αλαθνξάο γηα λα αμηνινγήζεη έλα λέν νξπθηέιαην. Ππλίζηαηαη ζηε γήξαλζε ηνπ ειαίνπ παξνπζία ελφο θαηαιχηε ραιθνχ ζε 120 C γηα 164 ψξεο κε έλα θαζνξηζκέλν πνζνζηφ ξνήο νμπγφλνπ. Απηέο νη δνθηκέο πξαγκαηνπνηήζεθαλ ζηα λέα έιαηα, φπσο ιακβάλνληαη απφ ηνλ πξνκεζεπηή. Κεηξήζεθε ε νμχηεηα ζχκθσλα κε ηηο πξνδηαγξαθέο IEC

51 Πίλαθαο 4-2: Έιαηα πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ ζηηο δνθηκέο [21]. Σρήκα 4-9: Μείσζε ηεο νμύηεηαο κεηά από γήξαλζε ζύκθσλα κε ην πξόηππν IEC C (120 C / 164 h) [21]. Ξαξαηεξνχκε φηη ν ζπλζεηηθφο εζηέξαο θξαηά κηα πνιχ ρακειή νμχηεηα κεηά απφ ηε γήξαλζε, ρακειφηεξε αθφκε θαη απφ απηή ηνπ νξπθηειαίνπ. Ρα ηξία θπηηθά έιαηα πνπ εμεηάζηεθαλ ην θαζέλα αληέδξαζε δηαθνξεηηθά φζνλ αθνξά ηε γήξαλζε: ην (veg. έιαην 2) κέλνληαο θάησ απφ ην φξην IEC πνπ απαηηείηαη γηα ην νξπθηέιαην (θφθθηλε γξακκή), ελψ άιιν (veg. έιαην 1) παξνπζηάδεη κεγάιε αχμεζε ηεο νμχηεηαο. Απηά ηα απνηειέζκαηα ζα κπνξνχζαλ λα ζπζρεηηζηνχλ κε ηελ παξνπζία ή ηελ έιιεηςε κηαο πξφζζεηεο νπζίαο, θαζψο επίζεο θαη ηε θχζε ηνπ ζπφξνπ πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε γηα λα παξαρζεί ην θπηηθφ έιαην. 51

52 4.2.3 Βαθμόρ εξοςδεηέπυζηρ Ν βαζκφο εμνπδεηέξσζεο απνηειεί κέηξν ηεο νμχηεηαο ηνπ ιαδηνχ. Καδί κε ηελ επηθαλεηαθή ηάζε δείρλεη εάλ ην κνλσηηθφ ιάδη ρξεηάδεηαη αλαγέλλεζε. Ζ εχξεζε ηνπ βαζκνχ εμνπδεηέξσζεο, ππνδειψλεη ηνλ αξηζκφ ησλ mg ΘΝΖ πνπ απαηηνχληαη γηα λα νπδεηεξνπνηήζνπλ έλα γξακκάξην ειεθηξνκνλσηηθνχ ειαίνπ. Ζ νμχηεηα εμαξηάηαη απφ ηα παξαπξντφληα γήξαλζεο, φπσο θαη απφ ηηο ζπγθεληξψζεηο ησλ πξφζζεησλ νπζηψλ, φπσο ε πηζαλή ζπγθέληξσζε PCBs ζην ζψκα ηνπ ειαίνπ κε ηηκή κεγαιχηεξε ησλ 50 ppm. Ζ νμχηεηα, πνπ κεηξάηαη ζηα κνλσηηθά έιαηα, πξαθηηθά, απνηειείηαη κφλν απφ ηελ νξγαληθή νμχηεηα, γηαηί ε αλφξγαλε είλαη ακειεηέα. Έρεη ζεκαζία ε παξαθνινχζεζε ηεο νμχηεηαο ηνπ ειαίνπ, γηαηί αχμεζε ηεο νμείδσζήο ηνπ, ζπλνδεχεηαη γεληθά θαη απφ αχμεζε ηεο νμχηεηάο ηνπ. Ρηκέο κεγαιχηεξεο απφ 0,3 ππνδειψλνπλ ηελ παξνπζία νξγαληθψλ νμέσλ ηα νπνία είλαη επηβιαβή γηα ην κνλσηηθφ ζχζηεκα. Ρα νμέα ελδέρεηαη λα δεκηνπξγνχλ δηάβξσζε, απμάλνπλ ηε δηαιπηφηεηα ηνπ λεξνχ ζην ιάδη θαη δξνπλ θαηαιπηηθψο ζηε δηαδηθαζία απνζχλζεζεο ηνπ ραξηηνχ. Πε πείξακα εξγαζηεξηαθήο γήξαλζεο έρεη παξαηεξεζεί φηη ε δηαδηθαζία ηεο πδξφιπζεο θαη ε δεκηνπξγία ησλ αιπζίδσλ ιηπαξψλ νμέσλ απμάλνπλ ζεκαληηθά ηνλ βαζκφ εμνπδεηέξσζεο αθφκα θαη ηνπ θπηηθνχ ειαίνπ. Σρήκα 4-10: Βαζκόο εμνπδεηέξσζεο ζε ζπλάξηεζε κε ην ρξόλν ζηνπο 150 C [3]. Ξαξφιε ηελ αχμεζε φκσο ηνπ βαζκνχ εμνπδεηέξσζεο, ην εζσηεξηθφ ηνπ δνθηκαζηηθνχ ζσιήλα δηαηεξήζεθε ζε άξηζηε θαηάζηαζε, απνδεηθλχνληαο ζηελ πξάμε φηη ηα νμέα πνπ δεκηνπξγνχληαη θαηά ηελ ππεξζέξκαλζε ησλ θπηηθψλ ειαίσλ είλαη αζζελή. Αληηζέησο, νη δνθηκαζηηθνί ζσιήλεο πνπ πεξηείραλ νξπθηέιαην παξνπζίαζαλ εθηεηακέλε δηάβξσζε. 52

53 Φπηηθό Έιαην Οξπθηέιαην Δηθόλα 4-4: Ο ραιύβδηλνο θύιηλδξνο πνπ πεξηέρεη ην θπζηθό εζηέξα (α) ήηαλ θαζαξόο κε ιίγν απνρξσκαηηζκό. Ο θύιηλδξνο πνπ πεξηέρεη ην νξπθηό έιαην (β) ήηαλ ηειείσο επηρξηζκέλνο κε ιάζπε από νξπθηέιαην [3] Αλκαλικόηηηα ή βαθμόρ ζαπυνοποιήζευρ Πηα θαηλνχξγηα ιάδηα ε αιθαιηθφηεηα πξέπεη λα είλαη ακειεηέα. Ύπαξμε φκσο ζεκαληηθήο αιθαιηθφηεηαο ζεκαίλεη κφιπλζε ηνπ ιαδηνχ θαη κεηψλεη ηε δηειεθηξηθή αληνρή ηνπ. Κέηξν ηεο αιθαιηθφηεηαο ηνπ ιαδηνχ είλαη ν βαζκφο ζαπσλνπνηήζεσο. Βαζκφο ζαπσλνπνηήζεσο είλαη ην πνζφ ησλ mg KOH πνπ ρξεηάδνληαη γηα ηελ πιήξε ζαπσλνπνίεζε 1g ιαδηνχ. Ν βαζκφο απηφο πξέπεη λα είλαη 0,3 0,6 mg KOH/g θαη φηαλ θηάζεη ην 1,5 mg KOH/g επηβάιιεηαη ε αληηθαηάζηαζε ηνπ ιαδηνχ Τγπαζία ( Πεπιεκηικόηηηα ζε νεπό) Ζ ζρεηηθή πγξαζία ελφο πγξνχ είλαη ε πεξηεθηηθφηεηα ζε δηαιπκέλν λεξφ ηνπ πγξνχ ζρεηηθά κε ηε κέγηζηε ρσξεηηθφηεηα πγξαζίαο πνπ κπνξεί λα θξαηήζεη ζηε ζπγθεθξηκέλε ζεξκνθξαζία. Ζ ζρεηηθή πγξαζία ζε κηα δεδνκέλε απφιπηε ζεξκνθξαζία, θαζνξίδεηαη σο ην πειίθν ηεο πεξηεθηηθφηεηαο ζε λεξφ ζην πγξφ πξνο ην φξην θνξεζκνχ ηνπ λεξνχ ζην ιάδη. Ρν φξην θνξεζκνχ ελφο κνλσηηθνχ πγξνχ εμαξηάηαη απφ ηνλ ηχπν κφλσζεο ηνπ πγξνχ, ηε ρεκηθή ζχλζεζή ηνπ, ην κέζν κνξηαθφ βάξνπο ηνπ θαη ηε ζεξκνθξαζία. Ζ ζρεηηθή πεξηεθηηθφηεηα ζε λεξφ w rel (%) θαζνξίδεηαη απφ ηε ζρέζε φπνπ w L είλαη ε πεξηεθηηθφηεηα θνξεζκνχ ζε λεξφ θαη w abs (ppm) είλαη ε πεξηεθηηθφηεηα ζε λεξφ. Νη ειεθηξηθέο παξάκεηξνη ηεο κφλσζεο είλαη έληνλα επεξεαζκέλεο απφ ηελ πεξηεθηηθφηεηα ζε λεξφ, θαη έλα επίπεδν πςειήο πγξαζίαο κεηψλεη ηε ιεηηνπξγηθή αζθάιεηα. Ζ ηάζε δηάζπαζεο θαη ε δηειεθηξηθή αληνρή ελφο ειαίνπ επεξεάδνληαη αξλεηηθά απφ ηελ παξνπζία λεξνχ. Ζ αχμεζε ηεο ζρεηηθήο πεξηεθηηθφηεηαο ζε 53

54 λεξφ κεηψλεη ηελ ηηκή ηεο ηάζεο δηάζπαζεο. Ζ παξνπζία πγξαζίαο ζην κνλσηηθφ ιάδη απνηειεί ζεκαληηθφ παξάγνληα ηεο κνλσηηθήο ηνπ ππνβάζκηζεο θαζψο ζρεκαηίδεη αγψγηκεο γέθπξεο πνπ κπνξνχλ λα επηθέξνπλ ηε δηάζπαζε ηνπ. Δπνκέλσο ε πγξαζία πξνθαιεί δξαζηηθή κείσζε ζηελ δηειεθηξηθή αληνρή ηνπ κνλσηηθνχ ιαδηνχ θαη αχμεζε ηνπ ζπληειεζηή απσιεηψλ ιφγσ ηεο αχμεζεο ηνπ ξεχκαηνο απσιεηψλ. Ζ πγξαζία απμάλεη ηνλ ειεθηξηθφ παξάγνληα αγσγηκφηεηαο θαη δηαζθεδαζκνχ θαη επηδεηλψλεη ηελ δηειεθηξηθή αληνρή. Σρήκα 4-11: Μείσζε ηεο δηειεθηξηθήο αληνρήο ηνπ κνλσηηθνύ ιαδηνύ αλάινγα κε ην πνζνζηό πγξαζίαο ζε απηό [5]. Ζ γήξαλζε ηνπ κνλσηηθνχ ραξηηνχ κεηψλεη ην βαζκφ πνιπκεξηζκνχ ηνπ κνλσηηθνχ ραξηηνχ θαη θαηά ζπλέπεηα ηε κεραληθή ηνπ αληνρή κέρξη θαη ην 20% ηεο αξρηθήο ηηκήο. Ζ ζπκβνιή ηεο πγξαζίαο ζηε γήξαλζε ηνπ κνλσηηθνχ ραξηηνχ, αιιά θαη ζηε κείσζε ηεο δηάξθεηαο δσήο ηνπ κεηαζρεκαηηζηή, έγθεηηαη ζην γεγνλφο φηη κεηψλεη ην βαζκφ πνιπκεξηζκνχ ιφγσ ηεο πδξφιπζεο πνπ πξνθαιεί ζε απηφ. Ζ αλακελφκελε δηάξθεηα δσήο ηνπ κνλσηηθνχ ραξηηνχ ζε ζρέζε κε ηελ πεξηερφκελε πγξαζία ζε απηφ παξνπζηάδεηαη ζηα παξαθάησ δηάγξακκα. Σρήκα 4-12: Αλακελόκελε δηάξθεηα δσήο ηνπ κνλσηηθνύ ραξηηνύ ζε ζρέζε κε ηελ πεξηερόκελε πγξαζία ζε απηό [12]. 54

55 Ρν λεξφ δηαλέκεηαη αλάκεζα ζην ραξηί θαη ην ιάδη αλάινγα κε ηε ζεξκνθξαζία ηνπ ζπζηήκαηνο κφλσζεο. Όζν ε ζεξκνθξαζία ηνπ ζπζηήκαηνο κφλσζεο απμάλεηαη λεξφ κεηαθηλείηαη απφ ην ραξηί ζην ιάδη ελψ φηαλ ε ζεξκνθξαζία ηνπ ζπζηήκαηνο κεηψλεηαη λεξφ κεηαθηλείηε απφ ην ιάδη ζην ραξηί. Ρέηνηεο κεηαβνιέο ζηελ πεξηερφκελε ζην ιάδη πγξαζία, ειάρηζηα επεξεάδνπλ ηελ πεξηερφκελε ζην ραξηί πγξαζία, ε νπνία παξακέλεη ζρεδφλ ζηαζεξή. Απηφ ζπκβαίλεη δηφηη πεξηζζφηεξν απφ ην 99% ηνπ ζπλνιηθνχ λεξνχ ηνπ κνλσηηθνχ ζπζηήκαηνο ηνπ κεηαζρεκαηηζηή, πεξηέρεηαη ζην ζηεξεφ κνλσηηθφ δειαδή ζην ραξηί. Ρν λεξφ ζην πγξφ εμηζνξξνπείηαη κε ην λεξφ πνπ δηαηεξείηαη ζηε κφλσζε ραξηηνχ ηνπ κεηαζρεκαηηζηή. Ν ζπζρεηηζκφο ηεο πεξηεθηηθφηεηαο ζε πγξαζία ησλ κνλσηηθψλ πγξψλ θαη ηνπ εκπνηηζκέλνπ ραξηηνχ παξνπζηάδεηαη ζην ζρήκα 4-13 ππνδεηγκαηηθά γηα ραξηί θπηηαξίλεο πνπ δηαπνηίδεηαη κε νξπθηέιαην, πγξφ ζηιηθφλεο θαη πγξφ εζηέξα. Σρήκα 4-13: Πνζνζηό πγξαζίαο γηα δηάθνξα πγξά ζηνπο 20 C [22]. πάξρνπλ δχν κεραληζκνί ψζηε ην έιαην λα απμήζεη ζηελ πεξηεθηηθφηεηα ζε λεξφ ζε έλαλ κεηαζρεκαηηζηή. Ν πξψηνο είλαη κέζσ ηεο απνξξφθεζεο απφ ηελ αηκφζθαηξα, απίζαλε εάλ ρξεζηκνπνηείηαη έλαο ζηεγλσηήξαο αέξα ή ν κεηαζρεκαηηζηήο ζθξαγίδεηαη, θαη ν δεχηεξνο ε γήξαλζε ηεο κφλσζεο θπηηαξίλεο πνπ δεκηνπξγεί λεξφ. Ζ ζεξκηθή θαηαπφλεζε ηεο κφλσζεο εμαηηίαο ηεο πςειήο ζεξκνθξαζίαο θαη ε νμείδσζε ιφγσ ηεο παξνπζίαο νμπγφλνπ, έρνπλ σο απνηέιεζκα ηε δεκηνπξγία θάπνησλ παξαπξντφλησλ κε πην ζεκαληηθφ απ φια ην λεξφ. Δπίζεο ε παξνπζία λεξνχ νθείιεηαη θαη ζηε γήξαλζε ηνπ κνλσηηθνχ ιαδηνχ. Απνηέιεζκα ηεο επαθήο ηνπ ιαδηνχ κε ηνλ αηκνζθαηξηθφ αέξα είλαη ε νμείδσζε πνπ πθίζηαηαη. Ρα θπξηφηεξα ηειηθά πξντφληα ηεο νμείδσζεο ηνπ ιαδηνχ είλαη δηνμείδην ηνπ άλζξαθα θαη λεξφ. Γη απηφ ην ιφγν φζν πεξηζζφηεξν 55

56 δηάζηεκα ρξεζηκνπνηείηαη ην κνλσηηθφ ιάδη ζε έλα κεηαζρεκαηηζηή ηφζν κεγαιχηεξε είλαη ε πνζφηεηα ηνπ λεξνχ πνπ βξίζθεηαη ζε απηφ. Ζ κέγηζηε επηηξεπηή ηηκή ηεο πεξηεθηηθφηεηαο λεξνχ ζηα ρξεζηκνπνηνχκελα ειεθηξνκνλσηηθά έιαηα είλαη ηα 35 ppm γηα ηελ πεξίπησζε ειεθηξηθψλ δηαηάμεσλ κε νλνκαζηηθή ηάζε κέρξη ηα 69 kv, ηα 25 ppm γηα νλνκαζηηθή ηάζε κέρξη 150 kv θαη ηα 20 ppm γηα δηαηάμεηο κε νλνκαζηηθή ηάζε κέρξη ηα 400 kv. Ζ πεξηεθηηθφηεηα ζε λεξφ ησλ πγξψλ θπζηθψλ εζηέξσλ κπνξεί λα δηαθέξεη ζεκαληηθά ηνπ νξπθηνχ ειαίνπ. Γεδνκέλνπ φηη νη εζηέξεο είλαη πνιχ πεξηζζφηεξν πγξνζθνπηθνί απφ ην νξπθηέιαην, ε πγξαζία αζθεί ιηγφηεξε επίδξαζε ζηε δηειεθηξηθή αληνρή ησλ εζηέξσλ απφ ην νξπθηέιαην. Ζ πεξηεθηηθφηεηα ζε πγξαζία ελφο δηειεθηξηθνχ ξεπζηνχ πξέπεη λα παξακείλεη αξθεηά θάησ απφ ηνλ θνξεζκφ γηα λα απνηξέςεη κείσζε ζηελ δηειεθηξηθή ηνπ αληνρή. Ν θπζηθφο εζηέξαο έρεη πνιχ πςειφηεξε πεξηεθηηθφηεηα θνξεζκνχ ζε λεξφ απφ ην νξπθηέιαην. Δπνκέλσο, ν εζηέξαο είλαη ζε ζέζε λα δηαιχζεη πνιχ πεξηζζφηεξν λεξφ έλαληη ηνπ νξπθηέιαηνπ πξνθεηκέλνπ λα απνθηεζεί ε ίδηα ζρεηηθή πεξηεθηηθφηεηα ζε λεξφ. Θαλνληθά, ν θπζηθφο εζηέξαο έρεη ρακειή ζρεηηθή πεξηεθηηθφηεηα ζε λεξφ. Απηφ είλαη έλαο ιφγνο γηα ηνλ νπνίν ε ηάζε δηάζπαζεο ηνπ θπζηθνχ εζηέξα είλαη πςειφηεξε απφ ην νξπθηέιαην. Ρν ζρήκα δείρλεη ηνλ θνξεζκφ χδαηνο ζε ζρέζε κε ηε ζεξκνθξαζία γηα ηα νξπθηά θαη θπηηθά έιαηα. Πε ζεξκνθξαζία δσκαηίνπ, ν θνξεζκφο ηνπ λεξνχ ηνπ νξπθηνχ ειαίνπ είλαη πεξίπνπ 60 mg / kg. Νη θπζηθνί εζηέξεο έρνπλ θνξεζκφ ζε ζεξκνθξαζία δσκαηίνπ πεξίπνπ 1000 mg / kg. Ζ δηειεθηξηθή αληνρή ελφο κνλσηηθνχ πγξνχ αξρίδεη λα κεηψλεηαη φηαλ ν ζρεηηθφο θνξεζκφο απμάλεηαη ζην 40-50%. Σξεζηκνπνηψληαο θνξεζκφ επί ηνηο εθαηφ αληί ηεο απφιπηεο πγξαζίαο επηηξέπεη λα γίλνπλ άκεζεο ζπγθξίζεηο κεηαμχ ησλ πγξψλ θπζηθψλ εζηέξσλ θαη ησλ νξπθηψλ ειαίσλ. Σρήκα 4-14: Κνξεζκόο ύδαηνο ζε ζρέζε κε ηε ζεξκνθξαζία γηα πγξά θπζηθνύ εζηεξα θαη ζπκβαηηθό ιάδη κεηαζρεκαηηζηή [8]. 56

57 Σρήκα 4-15: Κνξεζκόο ύδαηνο ζε ζρέζε κε ηε ζεξκνθξαζία γηα πγξό θπζηθνύ εζηέξα, ζπκβαηηθό ιάδη κεηαζρεκαηηζηή θαη πγξό ζπλζεηηθνύ εζηέξα Έκλςζη και αποππόθηζη αεπίυν Ρα κνλσηηθά πγξά θαηά ηε ιεηηνπξγία ησλ κεηαζρεκαηηζηψλ πθίζηαληαη ρεκηθέο κεηαβνιέο, ιφγσ ζεξκηθψλ θαη ειεθηξηθψλ θαηαπνλήζεσλ. Απνηέιεζκα απηψλ ησλ κεηαβνιψλ είλαη ε απνξξφθεζε θαη έθιπζε αεξίσλ. Ρα αέξηα πξνθαινχλ δπζιεηηνπξγίεο ζην έιαην κεηαβάιινληαο ηηο ειεθηξηθέο ηνπ ηδηφηεηεο. Νη θπζαιίδεο αεξίσλ κέζα ζην ιάδη ηνλίδνπλ θαη δεκηνπξγνχλ δξφκνπο γηα ηελ δηάζπαζε ησλ κνλψζεσλ. Γη απηφ νη ζπζθεπέο πξέπεη λα ζρεδηάδνληαη κε ηελ ειάρηζηε δπλαηφηεηα ζρεκαηηζκνχ αεξίσλ ζε ρακειή ζπλερή ηάζε. Ζ απνξξφθεζε θαη έθιπζε αεξίσλ απφ ην ιάδη εμαξηάηαη απφ ηε θχζε θαη ηελ πξνέιεπζε ηνπ ιαδηνχ. Ρν ζρήκα 4-16 παξνπζηάδεη ην πνζνζηφ αέξησλ πνπ παξάγνληαη ζε κηα δνθηκή πνπ δηεπζχλεηαη απφ ην Δξγαζηήξην εθαξκνζκέλεο κεραληθήο Doble ζην BIOTEMP θαη ηα ξεπζηά Envirotemp FR3 γηα 22 εκέξεο ζε 250 C. 57

58 Σρήκα 4-16: Πνζνζηά παξαγόκελσλ αεξίσλ γηα ηα ξεπζηά BIOTEMP θαη Envirotemp FR3 [19]. Ζ μερσξηζηή δηαθνξά ζηα πξντφληα απνζχλζεζεο, ζε ζχγθξηζε κε ηα ξεπζηά πδξνγνλάλζξαθα, είλαη ην κεγάιν πφζν CO θαη CO 2 πνπ δεκηνπξγνχληαη. Απηφ είλαη επεηδή, αληίζεηα απφ ηα ξεπζηά πδξνγνλάλζξαθα, ηα ξεπζηά εζηέξα πεξηέρνπλ κηα νκάδα θαξβνλχιηνπ COO, ε νπνία αλαιχεηαη γηα λα δψζεη CO θαη CO 2. Ρν πδξνγφλν δελ πξέπεη λα ζρεκαηηζηεί θαλνληθά απφ ηε ζεξκηθή απνζχλζεζε, αιιά νξηζκέλα ζπζηαηηθά ή πξφζζεηεο νπζίεο ζα κπνξνχζαλ λα παξάγνπλ πδξνγφλν, φπσο θαίλεηαη ζην FR3 ξεπζηφ. πφ ζπλζήθεο ζρεκαηηζκνχ ηφμνπ, ηα παξαρζέληα αέξηα είλαη θπξίσο πδξνγφλν θαη αζεηπιίλε γηα ην ιάδη κεηαζρεκαηηζηή βαζηζκέλν ζε νξπθηέιαην αιιά γηα ην θπηηθφ έιαην, επηπιένλ, ηα CO θαη CO 2 παξάγνληαη επίζεο ζε κεγάιεο πνζφηεηεο ιφγσ ηεο παξνχζαο νκάδαο εζηέξα. Ρν ζρήκα 4-17 παξνπζηάδεη ηε ζχγθξηζε παξαγσγήο αεξίνπ απφ ην θπηηθφ έιαην (BIOTEMP ) θαη απφ ην θαλνληθφ έιαην κεηαζρεκαηηζηψλ. Σρήκα 4-17: Παξαγόκελα αέξηα από θπηηθό έιαην θαη ην νξπθηό έιαην κεηαζρεκαηηζηή [19]. Κηα ζεκαληηθή εχξεζε είλαη φηη ην ζπλνιηθφ αέξην πνπ παξάγεηαη ήηαλ κφλν ην έλα ηέηαξην ηνπ αεξίνπ πνπ παξήρζε απφ ην θαλνληθφ έιαην κεηαζρεκαηηζηψλ. Απηφ παξνπζηάδεη ηε δπλαηφηεηα απφζβεζεο ηφμνπ ησλ θπηηθψλ ειαίσλ. 58

59 4.3 Ηλεκηπικέρ Ιδιόηηηερ Πηα ειεθηξηθά ραξαθηεξηζηηθά πεξηιακβάλνληαη ε εηδηθή αγσγηκφηεηα, ν ζπληειεζηήο ηζρχνο (απσιεηψλ), ε εηδηθή αληίζηαζε, ε δηειεθηξηθή ζηαζεξά θαη ε δηειεθηξηθή αληνρή Διδική αγυγιμόηηηα Δηδηθή αγσγηκφηεηα είλαη κέηξν ηεο επθνιίαο ή ηεο δπζθνιίαο κε ηελ νπνία άγεηαη ειεθηξηθφ ξεχκα δηά κέζνπ θάπνηνπ πιηθνχ αλεμάξηεηα απφ ηηο δηαζηάζεηο ηνπ. Ππκβνιίδεηαη ζπλήζσο κε ζ. Ζ κνλάδα κέηξεζεο ηεο εηδηθήο αγσγηκφηεηαο είλαη ην (Υ m -1 ). Ζ εηδηθή αγσγηκφηεηα ελφο πιηθνχ κε έλα θνξέα ειεχζεξνπ θνξηίνπ είλαη ην γηλφκελν ηεο ππθλφηεηαο θνξηίνπ ζην πιηθφ επί ηελ εηδηθή θηλεηηθφηεηα ηνπ θνξηίνπ κέζα ζην πιηθφ. Ζ ππθλφηεηα θνξηίνπ είλαη ην γηλφκελν ηεο ζπγθέληξσζεο θνξηίνπ επί ην ειεθηξηθφ θνξηίν ηνπ θάζε θνξέα. Ζ εηδηθή θηλεηηθφηεηα είλαη ν ιφγνο ηνπ γηλνκέλνπ ηνπ ειεθηξηθνχ θνξηίνπ ηνπ θάζε θνξέα επί ην κέζν ρξφλν νιίζζεζεο ηνπ θνξέα ζην πιηθφ πξνο ηελ ελεξγφ κάδα ηνπ θάζε θνξέα. Ν ηχπνο ηεο εηδηθήο αγσγηκφηεηαο είλαη ζ = Λ q η m Ρα ειεθηξνκνλσηηθά πιηθά έρνπλ κία πνιχ κηθξή εηδηθή ειεθηξηθή αγσγηκφηεηα πνπ εμαξηάηαη γεληθά απφ ηηο ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο ηνπο (ηηκή πεδηαθήο έληαζεο, ζεξκνθξαζία, πγξαζία θ.α.). θαη έρεη ηηκή κεγαιχηεξε απφ [Υcm] -1. Ζ εηδηθή αγσγηκφηεηα είλαη έλα πνιχ ζεκαληηθφ θξηηήξην αμηνιφγεζεο ησλ κνλσηηθψλ πιηθψλ, γηαηί εθθξάδεη ηνπο ειεχζεξνπο ειεθηξηθνχο θνξείο. Ζ εηδηθή αγσγηκφηεηα απμάλεηαη κε ηελ αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο. Απηφ ζπκβαίλεη γηαηί αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο απμάλεη ηελ θηλεηηθφηεηα ησλ ειεθηξνλίσλ θαη ζπλεπψο απμάλεηαη ην ειεθηξηθφ ξεχκα πνπ δηαξξέεη ην κνλσηηθφ ιάδη. πνβαζκίδεηαη έηζη ε κνλσηηθή ιεηηνπξγία ηνπ ιαδηνχ ςνηελεζηήρ απυλειών Ν ζπληειεζηήο απσιεηψλ αλαπαξηζηά ηηο δηειεθηξηθέο απψιεηεο ηνπ ιαδηνχ, ιφγσ ηνπ ξεχκαηνο δηαξξνήο δηα κέζσ απηνχ. Κε ηε κέηξεζε ηνπ ζπληειεζηή απσιεηψλ (tanδ) εθηηκάηαη ην ξεχκα δηαξξνήο δηα κέζσ ηνπ ιαδηνχ. Ρν ξεχκα δηαξξνήο είλαη κέηξν ηεο κφιπλζεο θαη δίλεη ηελ θαηάζηαζε ησλ κνλσηηθψλ ηνπ ηδηνηήησλ. ςειή ηηκή ηνπ ζπληειεζηή απσιεηψλ είλαη έλδεημε κφιπλζεο ή χπαξμεο πξντφλησλ ππνβάζκηζεο φπσο λεξφ, άλζξαθαο, κεηαιιηθνί ζάπσλεο θαη πξντφληα νμείδσζεο. Πε κηα κφλσζε ππάξρνπλ πάληνηε απψιεηεο ελέξγεηαο, νη νπνίεο ππφ ελαιιαζζφκελε ηάζε νθείινληαη : - ζηελ θαηαλάισζε ελέξγεηαο θαηά ηε δηαξθή ελαιιαγή ηεο θνξάο ηεο ειεθηξηθήο ελαιιαγήο ησλ δηπφισλ ζην ξπζκφ ελαιιαγήο ηεο πνιηθφηεηαο ηεο ελαιιαζζφκελεο ηάζεο. - ζηελ πνιχ κηθξή εηδηθή αγσγηκφηεηα πνπ έρνπλ ηα κνλσηηθά πιηθά. 59

60 Ν ηδαληθφο κνλσηήο είλαη έλα νκνηνγελέο πιηθφ πνπ δελ έρεη απψιεηεο. Ζ γσλία κεηαμχ ηάζεο θαη ξεχκαηνο είλαη 90, πξάγκα πνπ ζεκαίλεη κεδεληθέο απψιεηεο αθνχ cos90 =0. Ρν ηζνδχλακν θχθισκα ηνπ ηδαληθνχ κνλσηή είλαη κηα ρσξεηηθφηεηα C. Ξξαθηηθά φκσο δελ ππάξρεη ηδαληθφο κνλσηήο κε κεδεληθέο απψιεηεο. Ρν κνλσηηθφ πιηθφ έρεη έζησ έλα ειάρηζην ξεχκα δηαξξνήο, ιφγσ ηεο αγσγηκφηεηάο ηνπ. Ζ δηαθνξά θάζεο κεηαμχ ηεο ηάζεο θαη ηνπ ξεχκαηνο απνθιίλεη απφ ηηο 90 θαηά δ. Απηή ε γσλία δ ιέγεηαη γσλία απσιεηψλ θαη ην sinδ ιέγεηαη ζπληειεζηήο απσιεηψλ γηαηί ε ηζρχο πνπ δηαρέεηαη ζην δηειεθηξηθφ (απψιεηεο) είλαη : Ο = V I cos(90- δ )= V I sinδ Δπεηδή ε δ είλαη πνιχ κηθξή ηζρχεη sinδ= tanδ Ξαξαθάησ δίλεηαη ην ηζνδχλακν θχθισκα ηνπ πξαγκαηηθνχ ηδαληθνχ κνλσηή, φπνπ νη ηηκέο C θαη G ζεσξνχληαη ζηαζεξέο. Ν ζπληειεζηήο απσιεηψλ δίλεηαη απφ ηε ζρέζε : Σρήκα 4-19: Γηαλπζκαηηθό δηάγξακκα [29]. Όπνπ: Δ: ε εθαξκνδφκελε ηάζε δνθηκήο ζηε κφλσζε Cp: ε ηζνδχλακε παξάιιειε ρσξεηηθφηεηα Rp: ε ηζνδχλακε παξάιιειε αληίζηαζε I Ρ : ε ζπλνιηθή έληαζε πνπ δηαπεξλά ηε κφλσζε ιφγσ ηεο Δ Ic: ε θάζεηε ζπληζηψζα (ρσξεηηθή ζπληζηψζα) ηνπ Η Ρ I R : ε νκνπνιηθή ζπληζηψζα (ελεξγφο ζπληζηψζα) ηνπ Η Ρ ή ζπληζηψζα απσιεηψλ ηνπ Η Ρ ζ: ε θαζηθή γσλία ηνπ δηειεθηξηθνχ δ: ε γσλία δηειεθηξηθψλ απσιεηψλ 60

61 Πε φιεο ηηο πξαθηηθέο εθαξκνγέο ν ζπληειεζηήο ηζρχνο ηαπηίδεηαη κε ην ζπληειεζηή απσιεηψλ κέρξη ηελ ηηκή 0,1. Απφ ηελ ηηκή 0,1 θαη πάλσ νη δχν ζπληειεζηέο έρνπλ απφθιηζε κέρξη 30%. Ζ ηηκή ηεο tanδ ζπκπίπηεη κε ηνλ ζπληειεζηή ηζρχνο, εθφζνλ ε γσλία δ είλαη κηθξφηεξε απφ 10 κνίξεο. Ζ πιεηνλφηεηα ησλ δνθηκψλ κπνξεί λα πξαγκαηνπνηεζεί κε ρξήζε νπνηνπδήπνηε απφ ηνπο παξαπάλσ ζπληειεζηέο. Γεληθά ε κφλσζε κπνξεί λα αλαπαξαζηαζεί κε ην θχθισκα ηνπ ζρήκαηνο 4-19, δειαδή σο κηα ρσξεηηθφηεηα παξάιιεια ζπλδεδεκέλε κε κηα αληίζηαζε. Σρήκα 4-19: Ιζνδύλακν θύθισκα ζπζηήκαηνο κόλσζεο Ρν ζρεηηθφ πξφηππν IEEE/ ANSI C δελ νξίδεη αθξηβή φξηα γηα ηνλ ζπληειεζηή ηζρχνο ζηα κνλσηηθά ιάδηα. Ζ εηαηξία Doble Engineering ζπζηήλεη ηνλ επφκελν πίλαθα γηα ηελ εθηίκεζε ηεο θαηάζηαζεο ηεο κφλσζεο αλάινγα κε ηα απνηειέζκαηα ηεο δνθηκήο, Πίλαθαο 4-3: Γηάγλσζε ηεο θαηάζηαζεο ηεο κόλσζεο βάζε ηνπ ζπληειεζηή ηζρύνο [31]. Ν ζπληειεζηήο απσιεηψλ ελφο λένπ κεηαζρεκαηηζηή ρξεζηκνπνηείηαη σο έλδεημε φηη ε κφλσζε ζηεξεψλ απνμεξάλζεθε ηθαλνπνηεηηθά θαηά ηε δηάξθεηα ηεο δηαδηθαζίαο θαηαζθεπήο. Ξνιιά ιάδηα θξίλνληαη αθαηάιιεια φηαλ έρνπλ κεγάιν ζπληειεζηή απσιεηψλ. Πεκεηψλεηαη φηη ν tanδ δελ είλαη απνιχησο αλάινγνο κε ηελ αχμεζε ηνπ νμένο ιφγσ ησλ κε φμηλσλ πνιηθψλ ελψζεσλ πνπ ζρεκαηίδνληαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο ππνβάζκηζεο. πάξρεη κηα γεληθή ζρέζε πνπ αλ ε νμχηεηα ηνπ εζηέξα απμάλεηαη, ελψ ην tanδ είλαη αξθεηά ζηαζεξφ, απηφ κπνξεί λα νθείιεηαη ζηελ πδξφιπζε. Δλαιιαθηηθά, εάλ ε νμχηεηα παξακέλεη ζρεηηθά ζηαζεξφ, ελψ ν tanδ απμάλεηαη, απηφ κπνξεί λα νθείιεηαη ζηελ νμείδσζε. 61

62 Ν ζπληειεζηήο απσιεηψλ κεηαβάιιεηαη γξακκηθά ζε ζπλάξηεζε κε ηελ απνζχλζεζε ηνπ ιαδηνχ εμαηηίαο νμείδσζεο ή ζε ζπλάξηεζε κε ηα μέλα ζσκαηίδηα πνπ ππάξρνπλ ζην ιάδη. Ρν ζρήκα παξνπζηάδεη ηελ εμάξηεζε δηειεθηξηθνχ παξάγνληα απσιεηψλ (tan δ) ζηελ πεξηεθηηθφηεηα ζε εζηέξα κε ηε ζεξκνθξαζία 25 C θαη 100 C. Σρήκα 4-20: Μεηαβνιή παξάγνληα απσιεηώλ ζε ζρέζε κε ην πεξηερόκελν ζε εζηέξα [20]. Ρν ζρήκα 4-20 δείρλεη φηη ζηνπο 25 C ν ζπληειεζηήο απσιεηψλ απμάλεηαη ειαθξψο κε ηελ πεξηεθηηθφηεηα ζε εζηέξα. Πηνπο 100 C ν ζπληειεζηήο απσιεηψλ απμάλεηαη ζεκαληηθά κε ηελ πεξηεθηηθφηεηα ζε εζηέξα. Ν ζπληειεζηήο απσιεηψλ επεξεάδεηαη απφ ην βαζκφ πφισζεο ηνπ ειαίνπ. Ζ ρεκηθή δνκή έδεημε φηη ην νξπθηέιαην έρεη κηα ζπκκεηξηθή δνκή ελψ ν κεζπιηθφο εζηέξαο πεξηέρεη δνκή αληζνξξνπίαο. Απηή ε δνκή αληζνξξνπίαο ηνπ κεζπιηθνχ εζηέξα εληζρχεη ηνλ ζπληειεζηή απσιεηψλ ηνπ. Ν ζπληειεζηήο απσιεηψλ ηνπ θαζαξνχ κεζπιηθνχ εζηέξα απφ ην έιαην θνηλίθσλ είλαη πνιχ πςειφηεξνο απφ ην νξπθηέιαην. Ζ αληίζηαζε ησλ δίπνισλ θαηά ηε δηάξθεηα ηεο δηαδηθαζίαο πφισζεο αχμεζε ηηο απψιεηεο ζην έιαην δεηγκάησλ εζηέξα. Ν άιινο ιφγνο είλαη φηη ν κεζχιν-εζηέξαο πεξηέρεη πςειφηεξν απφιπην λεξφ. Ζ χπαξμε λεξνχ ζην κεζπιηθφ εζηέξα εληζρχεη ηνλ ζπληειεζηή απσιεηψλ. Νη εζηέξεο έρνπλ έλαλ πςειφηεξν παξάγνληα δηαζθεδαζκνχ, ην νπνίν ζα ζεκάλεη φηη νη ηηκέο ηνπ tanδ ζα είλαη γεληθά πςειφηεξεο γηα έλαλ κεηαζρεκαηηζηή γεκηζκέλν κε εζηέξα ζε ζπγθξίζηκεο ζπλζήθεο. Γηα ην νξπθηέιαην, κηα πςειφηεξε ηηκή ηνπ tanδ δείρλεη γεληθά ηε γήξαλζε ηνπ κεηαζρεκαηηζηή. Ρα απνηειέζκαηα πςειφηεξνπ ζπληειεζηή απσιεηψλ γηα νξηζκέλνπο απφ ηνπο θπζηθνχο εζηέξεο είλαη πην πηζαλφ λα νθείινληαη ζην πςειφηεξν πνιηθφ πεξηερφκελν ζε ζχγθξηζε κε εθείλε ησλ νξπθηψλ πεηξειαίνπ. 62

63 Ρα παθέηα αλαζηνιέα πνπ ρξεζηκνπνηείηαη είλαη επίζεο ελ κέξεη ππεχζπλα γηα ηελ αχμεζε ηνπ ζπληειεζηή ηζρχνο. Ν ζπληειεζηήο απσιεηψλ εμαξηάηαη απφ ηε ζεξκνθξαζία θαη ε αχμεζε ηνπ κε ηελ αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο, νθείιεηαη ζηελ αχμεζε ηεο αγσγηκφηεηαο ιφγσ ηεο απειεπζέξσζεο ηφλησλ θαη κηθξψλ ηεκαρίσλ ηεο επηθάλεηαο ηνπ πιηθνχ (ραξηί ή κέηαιιν). Αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο έρεη σο απνηέιεζκα αχμεζε ηνπ ζπληειεζηή απσιεηψλ άξα θαη ηελ κνλσηηθή ππνβάζκηζε ηνπ κνλσηηθνχ ιαδηνχ. Ξαξαθάησ θαίλεηαη ε εμάξηεζε ηνπ ζπληειεζηή απσιεηψλ απφ ηε ζεξκνθξαζία γηα δπν κνλσηηθά ιάδηα. Σρήκα 4-21: Δμάξηεζε ηνπ ζπληειεζηή απσιεηώλ από ηε ζεξκνθξαζία γηα δπν κνλσηηθά ιάδηα [29]. Σρήκα 4-22: Δμάξηεζε ηνπ ζπληειεζηή απσιεηώλ από ηε ζεξκνθξαζία γηα δηάθνξα κνλσηηθά ιάδηα [23]. 63

64 Αθνινπζεί κηα δνθηκή γήξαλζεο δηαθνξεηηθψλ ηχπσλ ειαίνπ πνπ πξαγκαηνπνηήζεθε ζχκθσλα κε ην πξφηππν IEC C. Απηή είλαη δνθηκή αλαθνξάο γηα λα αμηνινγήζεη έλα λέν νξπθηέιαην. Ππλίζηαηαη ζηε γήξαλζε ηνπ ειαίνπ παξνπζία ελφο θαηαιχηε ραιθνχ ζε 120 C γηα 164 ψξεο κε έλα θαζνξηζκέλν πνζνζηφ ξνήο νμπγφλνπ. Απηέο νη δνθηκέο πξαγκαηνπνηήζεθαλ ζηα λέα έιαηα, φπσο ιακβάλνληαη απφ ηνλ πξνκεζεπηή. Κεηξήζεθε ν παξάγνληαο απσιεηψλ ζχκθσλα κε ηηο πξνδηαγξαθέο IEC Σρήκα 4-23: Μεηαβνιή ζπληειεζηή απσιεηώλ γηα δηάθνξα έιαηα πξηλ θαη κεηά ηε γήξαλζε ζύκθσλα κε ην πξόηππν IEC 21125C [21]. Ρν ζρήκα 4-23 δείρλεη φηη ην tanδ ηνπ ζπλζεηηθνχ εζηέξα απμάλεηαη ζεκαληηθά κεηά απφ ηε γήξαλζε ζε ζχγθξηζε κε ην νξπθηέιαην θαη κεξηθά θπηηθά έιαηα. Έλα θπηηθφ έιαην (veg. έιαην 2) παξακέλεη θάησ απφ ηα φξηα IEC γηα ην νξπθηέιαην Διδική ανηίζηαζη Ζ εηδηθή αληίζηαζε (ξ) είλαη ην αληίζηξνθν κέγεζνο ηεο εηδηθήο αγσγηκφηεηαο (ζ) φπσο θαίλεηαη απφ ηνλ παξαθάησ ηχπν ξ= 1 ζ Κεγάιε εηδηθή αληίζηαζε ζεκαίλεη κηθξή πεξηεθηηθφηεηα ειεπζέξσλ ηφλησλ θαη ζσκαηηδίσλ πνπ ζρεκαηίδνπλ ηφληα, ζεκαίλεη δειαδή κηθξή αγσγηκφηεηα, πνπ είλαη επηζπκεηή ζηα κνλσηηθά πιηθά. Ζ εηδηθή αληίζηαζε ηνπ ιαδηνχ ειαηηψλεηαη φηαλ απμάλεηαη ε ζεξκνθξαζία ηνπ. Δπίζεο ειαηηψλεηαη φηαλ κέζα ζην ιάδη ππάξρνπλ μέλα ζσκαηίδηα θαη πξντφληα απνζπλζέζεσο ηνπ ιαδηνχ πνπ νθείινληαη ζηελ νμείδσζε ηνπ. Πεκαληηθή 64

65 ειάηησζε ηεο εηδηθήο αληίζηαζεο έρνπκε φηαλ ππάξρεη αδηάιπην λεξφ ζην ιάδη έζησ θαη ζε κηθξέο πνζφηεηεο. Ζ κέηξεζε ηνπ κεγέζνπο απηνχ, πνπ πξέπεη λα είλαη Υ m, είλαη έλα θξηηήξην ζρεηηθά κε ηελ θαηάζηαζε ηνπ ιαδηνχ σεηική Γιηλεκηπική ηαθεπά Ζ ζρεηηθή δηειεθηξηθή ζηαζεξά ε r (>1) είλαη έλαο ζπληειεζηήο, ε ηηκή ηνπ νπνίνπ δηαθέξεη ζε θάζε είδνο κνλσηηθνχ, θαη εμαξηάηαη απφ ηε ζηαηηζηηθφηεηα ησλ αλνκνηνγελεηψλ ζην πιηθφ. Ζ ζρεηηθή δηειεθηξηθή ζηαζεξά δίλεη ην πφζν κεγαιχηεξε είλαη ε ρσξεηηθφηεηα κηα δηάηαμεο ζπγθξηηηθά κε εθείλε ζην θελφ ή ζηνλ αέξα. Δίλαη ν ιφγνο ηεο εηδηθήο αγσγηκφηεηαο ηνπ ιαδηνχ πξνο ηελ εηδηθή αγσγηκφηεηα ηνπ θελνχ θάησ απφ ηηο ίδηεο ζπλζήθεο. Νη ζρεηηθέο δηειεθηξηθέο ζηαζεξέο δηαθφξσλ κνλσηηθψλ πνπ ζπλζέηνπλ κία κφλσζε ζα πξέπεη λα επηιέγνληαη θαηά ηξφπν ψζηε λα εμνκαιχλεηαη ην πεδίν ζηηο δηαρσξηζηηθέο επηθάλεηεο ηνπο, γηα λα κε δηεπθνιχλεηαη ε εθδήισζε κεξηθψλ εθθελψζεσλ. Ζ δηειεθηξηθή ζηαζεξά επεξεάδεηαη ειάρηζηα απφ ηελ αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ζηα θαζαξά ιάδηα θαη παξαηεξείηαη αχμεζε δηειεθηξηθήο ζηαζεξάο ειαθξψο κε ηελ πεξηεθηηθφηεηα ζε εζηέξα. Ν θπζηθφο εζηέξαο πεξηέρεη πςειφηεξν πνζνζηφ ζε λεξφ έλαληη ηνπ νξπθηειαίνπ. Δληνχηνηο, ε δηαιπηφηεηα λεξνχ ηνπ εζηέξα είλαη πνιχ πςειφηεξε απφ ηνπ νξπθηέιαηνπ. Ζ δηειεθηξηθή ζηαζεξά επεξεάδεηαη πνιχ απφ ηελ απφιπηε απνξξφθεζε λεξνχ ζην πγξφ. Δπνκέλσο, απμάλεηαη κε ηελ πεξηεθηηθφηεηα ζε εζηέξα. Ρν ζρήκα 4-24 παξνπζηάδεη ηελ εμάξηεζε ηεο δηειεθηξηθήο ζηαζεξάο ζηελ πεξηεθηηθφηεηα ζε εζηέξα ζε δηαθνξεηηθή ζεξκνθξαζία. Σρήκα 4-24: Μεηαβνιή δηειεθηξηθήο ζηαζεξάο ζε ζρέζε κε ην πεξηερόκελν ζε θπζηθό εζηέξα [20]. 65

66 4.3.5 Γιηλεκηπική ανηοσή Ζ δηειεθηξηθή αληνρή ελφο πγξνχ είλαη δείθηεο ηεο κνλσηηθήο ηνπ ηθαλφηεηαο. Κεγάιε ηηκή ηεο δηειεθηξηθήο αληνρήο ελφο ειαίνπ εμαζθαιίδεη θαιχηεξε κφλσζε ησλ ππφ ηάζε ζηνηρείσλ πνπ βξίζθνληαη κέζα ζε απηφ. Σακειέο ηηκέο είλαη απνηέιεζκα πγξαζίαο ή θαη χπαξμεο αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ, ηλψλ θαη αεξίσλ. Ζ δνθηκή εθηειείηαη κε ζπζθεπή ε νπνία απμάλεη ηελ ηάζε βαζκηαία, κέρξηο φηνπ επέιζεη δηάζπαζε ηνπ ιαδηνχ. Ζ ηάζε ζηελ νπνία γίλεηαη ε δηάζπαζε ιέγεηαη ηάζε δηάζπαζεο. Δπίζεο κπνξνχκε λα νξίζνπκε ζαλ δηειεθηξηθή αληνρή ηε κέγηζηε ηηκή ηεο ηάζεο πνπ εθαξκφδεηαη αλάκεζα ζε δπν ειεθηξφδηα πνπ είλαη κέζα ζην ιάδη, ρσξίο λα δεκηνπξγεζεί ηφμν. Ζ δηειεθηξηθή αληνρή κπνξεί λα νξηζηεί δηαθνξεηηθά σο ε κέγηζηε πεδηαθή έληαζε ηελ νπνία κπνξεί λα ππνζηεί έλα δηειεθηξηθφ ρσξίο λα απνιέζεη ηε κνλσηηθή ηνπ ηθαλφηεηα, δειαδή ρσξίο λα δηαζπαζηεί. Ζ δηειεθηξηθή αληνρή γεληθά εθθξάδεηαη ζε kv γηα νξηζκέλν δηάθελν. Ξαξάγνληεο πνπ επεξεάδνπλ ηελ δηειεθηξηθή αληνρή ηνπ ιαδηνχ: Α. γξαζία Όπσο έρεη ήδε αλαθεξζεί ε ηάζε δηάζπαζεο θαη ε δηειεθηξηθή αληνρή ελφο ειαίνπ επεξεάδνληαη αξλεηηθά απφ ηελ παξνπζία λεξνχ. Ζ αχμεζε ηεο ζρεηηθήο πεξηεθηηθφηεηαο ζε λεξφ κεηψλεη ηελ ηηκή ηεο ηάζεο δηάζπαζεο. Ζ παξνπζία πγξαζίαο ζην κνλσηηθφ ιάδη απνηειεί ζεκαληηθφ παξάγνληα ηεο κνλσηηθήο ηνπ ππνβάζκηζεο θαζψο ζρεκαηίδεη αγψγηκεο γέθπξεο πνπ κπνξνχλ λα επηθέξνπλ ηε δηάζπαζε ηνπ. Σρήκα 4-25: Τάζε δηάζπαζεο νξπθηνύ ειαίνπ θαη ειαίνπ θπζηθνύ εζηέξα ζε ζπλάξηεζε κε ηελ ζρεηηθή πεξηεθηηθόηεηα ζε λεξό [22]. Ρα έιαηα θπζηθνχ εζηέξα κπνξνχλ λα δηαιχζνπλ πνιχ πεξηζζφηεξν λεξφ έλαληη ηνπ νξπθηειαίνπ πξνθεηκέλνπ λα απνθηεζεί ε ίδηα ζρεηηθή πεξηεθηηθφηεηα ζε λεξφ. Δπνκέλσο, γηα ηελ ίδηα ηηκή ζρεηηθήο πεξηεθηηθφηεηαο ζε λεξφ έρνπκε 66

67 κηθξφηεξε ηάζε δηάζπαζεο γηα ην πγξφ θπζηθνχ εζηέξα ζε ζρέζε κε ην νξπθηέιαην. Δπίζεο, ε δηαθνξά ζηε ζπκπεξηθνξά έλαληη ηνπ νξπθηειαίνπ κπνξεί λα εμεγεζεί απφ ηε δηαθνξά ζηνλ ηξφπν απνξξφθεζεο ηνπ λεξνχ ή θαη ηηο θαηαζηάζεηο ηνπ λεξνχ ζε απηά ηα πγξά θαη ηελ επαθφινπζε αιιαγή ζηε κνξηαθή δνκή ηνπο, αλάινγα κε ηε ζεξκνθξαζία. Δπεηδή ε ειεθηξηθή δηάζπαζε ησλ πγξψλ ηεο κφλσζεο θαζνξίδεηαη απφ ηηο ειεθηξνληθέο δηαδηθαζίεο δηεμαγσγήο, ε κνξηαθή δνκή έρεη κηα ζεκαληηθή επίδξαζε ζην επίπεδν ηεο ηάζεο δηάζπαζεο. Β. Ξαξνπζία μέλσλ ζσκαηηδίσλ θαη αεξίσλ Η παξνπζία μέλσλ ζσκαηηδίσλ ζην ιάδη κεηώλεη ηελ ηηκή ηεο δηειεθηξηθήο ηνπ αληνρήο, θαζώο ζρεκαηίδνπλ αγώγηκεο γέθπξεο κε απνηέιεζκα ηελ κείσζε ηεο ηηκήο ηεο ηάζεο δηάζπαζεο. Τν ίδην ζπκβαίλεη θαη εμαηηίαο ησλ θπζαιίδσλ αέξα, γη απηό ζε θάζε δνθηκή δηάζπαζεο κεζνιαβεί έλαο ρξόλνο παύζεο ώζηε λα εμαθαληζηνύλ νη θπζαιίδεο. Δπίζεο, ηα πγξά κνλσηηθά νμεηδώλνληαη από ηνλ αέξα, κε απνηέιεζκα λα κεηώλεηαη ε δηειεθηξηθή ηνπο αληνρή. Γη απηό ε παξνπζία αέξα ζα πξέπεη λα απνθιείεηαη ζηηο θαηαζθεπέο πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη κνλσηηθά ιάδηα. Έηζη όηαλ γίλεηαη ε πιήξσζε ησλ δνρείσλ ειαίνπ ησλ κεηαζρεκαηηζηώλ ζην ζηάδην θαηαζθεπήο ηνπο, ε όιε δηαδηθαζία ιακβάλεη ρώξα ζην θελό αέξα, ώζηε λα απνθεπρζεί ε παξνπζία αέξα ζην δνρείν ιαδηνύ, γεγνλόο πνπ ζα κεηώζεη ηε δηειεθηξηθή αληνρή ηνπ ιαδηνύ. Τέινο, πξέπεη λα δίλεηαη πξνζνρή ζηελ θαηάζηαζε ηεο επηθάλεηαο ησλ ειεθηξνδίσλ, ώζηε λα είλαη θαζαξά, ρσξίο μέλα ζσκαηίδηα. Γ. Θεξκνθξαζία Έρεη παξαηεξεζεί φηη ε αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο δηεπθνιχλεη ηε δηαθπγή ησλ θπζαιίδσλ αέξα θαζψο κεηψλεη ην ημψδεο ηνπ ιαδηνχ. Πην πγξφ εζηέξα, ε αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο πξνψζεζε ην ζρεκαηηζκφ ππεξνμεηδίνπ, πνπ έρεη κηα πςειή ζπγγέλεηα κε ην αέξην πδξνγφλνπ θαη κείσζε ην ζρεκαηηζκφ θπζαιίδσλ ζην έιαην. Ζ δηάζπαζε ηνπ κνλσηηθνχ πγξνχ αξρίδεη ζπρλά απφ ηηο θπζαιίδεο. Δπνκέλσο, απμάλνληαο ηε ζεξκνθξαζία απμήζεθε ε ηάζε δηάζπαζεο. Δπηπιένλ, αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο έρεη σο ζπλέπεηα κηθξφηεξε απφιπηε πεξηεθηηθφηεηα ζε λεξφ, αιιά απμάλεη ηε δηαιπηφηεηα ζε λεξφ ηνπ πγξνχ. Δπηπιένλ, ε αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο κεηψλεη ζεκαληηθά ηε ζρεηηθή πεξηεθηηθφηεηα ζε λεξφ ζην έιαην. Άξα, ε δηειεθηξηθή αληνρή απμάλεηαη κε ηελ αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο. Ρέινο, έρεη παξαηεξεζεί φηη ν θπζηθφο εζηέξαο δηαηεξεί πςειφηεξε δηειεθηξηθή αληνρή, εηδηθά ζε ρακειέο ζεξκνθξαζίεο ιφγσ ηεο επλντθφηεξεο θακπχιεο θνξεζκνχ ζε ζχγθξηζε κε ην νξπθηέιαην. 67

68 Σρήκα 4-26: Δμάξηεζε ηεο ηάζεο δηάζπαζεο από ηε ζεξκνθξαζία γηα δηαθνξεηηθά πνζνζηά εζηέξα [20]. Γ. Ζ δηάηαμε ησλ ειεθηξνδίσλ Ζ δηειεθηξηθή αληνρή εμαξηάηαη επίζεο απφ ηνλ εθαξκνδφκελν πεδίν θαη ηε γεσκεηξία ησλ ειεθηξνδίσλ, ην κήθνο ηνπ δηαθέλνπ θαη ην εκβαδφλ ηεο επηθάλεηαο ησλ ειεθηξνδίσλ.. Απφ ηε γεσκεηξία εμαξηάηαη ε νκνηνγέλεηα ηνπ ειεθηξηθνχ πεδίνπ. Όζν πεξηζζφηεξν αλνκνηνγελέο ην πεδίν, ηφζν κεηψλεηαη ε ηάζε δηάζπαζεο. Δπίζεο, έρεη παξαηεξεζεί φηη ε αχμεζε ηνπ κήθνπο ηνπ δηαθέλνπ βνεζά ζηελ βειηίσζε ηεο δηειεθηξηθήο αληνρήο ηνπ ειαίνπ. Όζν κεγαιχηεξε είλαη ε επηθάλεηα ησλ ειεθηξνδίσλ, ηφζν κηθξφηεξε γίλεηαη ε δηειεθηξηθή αληνρή ηνπ ππφ εμέηαζε κνλσηηθνχ ιαδηνχ. Απηφ ζπκβαίλεη δηφηη κεγαιχηεξε επηθάλεηα ειεθηξνδίσλ αλακέλεηαη λα έρεη πεξηζζφηεξεο κηθξνεμνρέο θαη αλσκαιίεο. Δ. Γήξαλζε ηνπ ειαίνπ Ν ρξφλνο απνζήθεπζεο ηνπ ειαίνπ, ρσξίο απηφ λα θαηαπνλείηαη, δξα αξλεηηθά πάλσ ζηελ δηειεθηξηθή αληνρή θαζψο απμάλεηαη ην πνζνζηφ ηεο πγξαζίαο ζην έιαην. Κφλν κεηά απφ ζπλερείο θαη επαλαιακβαλφκελεο δηαζπάζεηο αξρίδεη λα απμάλεηαη ζηαδηαθά ε ηηκή ηεο ηάζεο δηάζπαζεο ηνπ ειαίνπ, θαζψο αξρίδεη λα ππνρσξεί ε πγξαζία. 68

69 Ε. Ξνηφηεηα θαη ηχπνο ειαίνπ Ζ δηειεθηξηθή αληνρή ηνπ ειαίνπ είλαη πνιχ επαίζζεηε ζηελ πνηφηεηα ηνπ ειαίνπ θαη κπνξεί λα επεξεαζηεί απφ ηελ παξνπζία αθαζαξζηψλ, ηελ πγξαζία, ηα κφξηα θαη ηα αέξηα. Αθφκα θη αλ ε ηάζε δηάζπαζεο πεξηζζφηεξν ζπλδέεηαη κε ηελ πνηφηεηα ειαίνπ θαη ηε ρεκεία ηνπ, γηα ηε ζχγθξηζε ησλ δηαθνξεηηθψλ ειαίσλ ειέγρεηαη θαιά ε πεξηεθηηθφηεηα ζε αθαζαξζίεο. Ν ηχπνο ηνπ ειαίνπ είλαη θαζνξηζηηθφο παξάγνληαο γηα ηελ δηειεθηξηθή αληνρή. Νη θπηηθνί εζηέξεο ηείλνπλ λα έρνπλ πςειφηεξε δηειεθηξηθή αληνρή απφ ηα νξπθηά έιαηα. Ρν πεηξακαηηθφ κέξνο πνπ αθνινπζεί εμεηάδεη ηνλ ηξφπν κε ηνλ νπνίν νη ζπγθεθξηκέλνη παξάγνληεο επεξεάδνπλ ηελ ηάζε δηάζπαζεο θαη θαη επέθηαζε ηε δηειεθηξηθή αληνρή. Ρν ζρήκα 4-27 παξνπζηάδεη ηελ εμάξηεζε ηεο ηάζεο δηάζπαζεο απφ ηελ πεξηεθηηθφηεηα ζε κεζπιηθφ εζηέξα ζε αξθεηή ζεξκνθξαζία. Γείρλεη φηη ε ηάζε δηάζπαζεο ηνπ κίγκαηνο κεηαμχ ηνπ νξπθηειαίνπ θαη ηνπ θπζηθνχ κεζπιηθνχ εζηέξα απφ έιαην θνηλίθσλ απμήζεθε κε ην πεξηερφκελν ηνπ κεζπιηθνχ εζηέξα. Απηφ επίζεο δείρλεη φηη ε ηάζε δηάζπαζεο ηνπ θαζαξνχ θπζηθνχ κεζπιηθνχ εζηέξα (δει. 100 ηνηο εθαηφ εζηέξα) είλαη ζεκαληηθά κεγαιχηεξε απφ ηνπ θαζαξνχ νξπθηέιαηνπ (δει. 0 ηνηο εθαηφ εζηέξα). Δπνκέλσο, ζε επίπεδν ηεο ηάζεο δηάζπαζεο ε αχμεζε ηεο πεξηεθηηθφηεηαο ζε κεζπιηθφ εζηέξα βειηίσζε ηελ πνηφηεηα ηνπ κίγκαηνο. Σρήκα 4-27: Μεηαβνιή ηεο ηάζεο δηάζπαζεο ζε ζρέζε κε ην πνζνζηό κεζπιηθνύ εζηέξα [20]. 69

70 Ζ. Ρν είδνο ηεο εθαξκνδφκελεο ηάζεο Ζ δηειεθηξηθή αληνρή ππφ θξνπζηηθή ηάζε είλαη κεγαιχηεξε απ φηη κε ελαιιαζζφκελε ηάζε 50 Hz ππφ 1 ιεπηφ. πφ ζπλερή ηάζε ε δηειεθηξηθή αληνρή είλαη κεγαιχηεξε απ φηη κε ελαιιαζζφκελε. Θ. Ξίεζε (εμσηεξηθή ή πδξνζηαηηθή) Ζ δηειεθηξηθή αληνρή απμάλεηαη απφηνκα ζηελ αξρή θαη κεηά ιηγφηεξν κε ηελ αχμεζε ηεο πίεζεο. Ξεξηζζφηεξε εμάξηεζε απφ ηελ πίεζε δείρλεη ε δηειεθηξηθή αληνρή ηνπ ιαδηνχ ζε ελαιιαζζφκελε ηάζε θαη αθνινπζεί ε ζπλερήο ηάζε, ελψ γηα θξνπζηηθή ε εμάξηεζε εμαθαλίδεηαη. 70

71 Με βάζη ηα παπαπάνυ καηαλήγοςμε ζηα εξήρ: Ξιενλεθηήκαηα ρξήζεο θπζηθψλ εζηέξσλ: 1. Δίλαη θηιηθνί πξνο ην πεξηβάιινλ, δελ δεκηνπξγνχλ ηνμηθά θαηάινηπα. 2. Έρνπλ πςειά πνζνζηά βηναπνηθνδνκήζηκφηεηαο. 3. Κπνξνχλ λα αλαθπθισζνχλ. 4. Ξαξάγνληαη απφ θπηηθά πξντφληα, δηαζέζηκα ζε αθζνλία. 5. Έρνπλ πςειά ζεκεία αλάθιεμεο θαη θαχζεο ζε ζρέζε κε ην νξπθηέιαην. 6. Γηαηεξνχλ ην ραξηί ηεο κφλσζεο θπηηαξίλεο ζε θαιχηεξε θαηάζηαζε, απμάλνληαο ηε δηάξθεηα δσήο ηνπ κεηαζρεκαηηζηή. 7. Ρα πξντφληα νμείδσζεο ηνπο δελ ζρεκαηίδνπλ ηδήκαηα ιάζπεο. 8. Γελ απμάλεηαη ε φμηλε παξαγσγή κε ηελ παξνπζία ραιθνχ. 9. Έρνπλ πςειφηεξε ηηκή ηάζεο δηάζπαζεο απφ ην νξπθηέιαην, ιφγσ ηεο ρακειήο ζρεηηθήο πεξηεθηηθφηεηαο ζε λεξφ. 10. Ζ πγξαζία αζθεί ιηγφηεξε επίδξαζε ζηε δηειεθηξηθή αληνρή ησλ εζηέξσλ. 11. Νη θπζηθνί εζηέξεο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ζε εθαξκνγέο retrofilling. Κεηνλεθηήκαηα ρξήζεο θπζηθψλ εζηέξσλ: 1. Έρνπλ κεησκέλε ζηαζεξφηεηα ελάληηα ζηελ νμείδσζε, αιιά απηφ αληηκεησπίδεηαη κε ρξήζε αληηνμεηδσηηθψλ πξφζζεησλ. 2. Έρνπλ πςειφηεξν ημψδεο απφ ην νξπθηέιαην. 3. Ζ νμχηεηα απμάλεηαη κε ηελ πεξηεθηηθφηεηα ζε εζηέξα. 4. Κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ κφλν ζε ζθξαγηζκέλνπο κεηαζρεκαηηζηέο. 5. Έρνπλ πςειφηεξν θφζηνο παξαγσγήο. 6. Ν παξάγνληαο απσιεηψλ απμάλεηαη κε ηελ πεξηεθηηθφηεηα ζε εζηέξα. 71

72 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 5 Σπόποι διάζπαζηρ ςγπών μονυηικών [2] Ρν γεληθφ ζηάδην γλψζεο επί ηεο ειεθηξηθήο δηάζπαζεο ζε πγξά είλαη ιηγφηεξν εμειηγκέλν απ φηη είλαη ζηελ πεξίπησζε ησλ αεξίσλ ή αθφκα θαη ησλ ζηεξεψλ. Ξνιιέο απφςεηο γηα ηε δηάζπαζε πγξψλ έρνπλ εξεπλεζεί θαηά ηηο ηειεπηαίεο δεθαεηίεο, αιιά ηα επξήκαηα θαη ηα ζπκπεξάζκαηα πνιιψλ εξεπλεηψλ δε κπνξνχλ λα ελαξκνληζηνχλ θαη λα παξάγνπλ, έηζη, κία γεληθή ζεσξία εθαξκφζηκε ζε πγξά, θαζψο ηα αλεμάξηεηα δεδνκέλα είλαη ζε δηάζηαζε θαη κεξηθέο θνξέο αληηθαηηθά. Ζ θχξηα αηηία γηα απηή ηελ θαηάζηαζε είλαη ε έιιεηςε αλαιπηηθήο ζεσξίαο φζνλ αθνξά ζηε θπζηθή βάζε ηεο πγξήο θαηάζηαζεο, ε νπνία ζεσξία ζα ζρεκάηηδε ηε ζθειεηηθή δνκή κε ηελ νπνία νη παξαηεξήζεηο ζα κπνξνχζαλ λα ζπγθξηζνχλ θαη λα ζπζρεηηζηνχλ. Ξνιινί εξεπλεηέο έρνπλ αζρνιεζεί κε ην ελ ιφγσ ζέκα θαη απηφ ζπλεηέιεζε ζηε δεκηνπξγία δχν ζρνιψλ απφςεσλ. Ζ κία εμ απηψλ επηρεηξεί λα εξκελεχζεη ηε δηάζπαζε πγξψλ κε έλα πξφηππν ην νπνίν είλαη κία επέθηαζε ηεο αέξηαο δηάζπαζεο, ζηεξηγκέλν ζηνλ ηνληζκφ ζηνηβάδαο ησλ αηφκσλ πνπ πξνθαιείηαη απφ θξνχζεηο ειεθηξνλίσλ κέζα ζην εθαξκνδφκελν πεδίν. Ρα ειεθηξφληα ζεσξνχληαη λα εγρένληαη απφ ηελ θάζνδν ζην πγξφ είηε κέζσ εθπνκπήο πεδίνπ (πεξίπησζε θαηά ηελ νπνία απηά ζεσξνχληαη λα εμνξχζζνληαη δηακέζνπ ηεο επηθάλεηαο ππνβνεζνχκελα απφ ην πεδίν), είηε κέζσ ζεξκηνληθνχ θαηλνκέλνπ (Schottky)εληζρπκέλνπ απφ ην πεδίν. Απηφο ν ηχπνο κεραληζκνχ δηάζπαζεο έρεη ζεσξεζεί φηη εθαξκφδεηαη ζε νκνγελή πγξά ππεξβνιηθήο θαζαξφηεηαο θαη δελ εθαξκφδεηαη ζε εκπνξηθά εθκεηαιιεχζηκε πγξή κφλσζε. Κειέηεο αγσγήο ζε πνιχ θαζαξά πγξά έδεημαλ φηη, ζε ρακειά πεδία ε αγσγή είλαη θαηά θχξην ιφγν ηνληθή εμαηηίαο απνζχλζεζεο ξχπσλ θη απμάλεη γξακκηθά κε ηελ πεδηαθή έληαζε. Απηή ε αγσγή θνξελλχεηαη ζε ελδηάκεζα πεδία. Πε πςειά πεδία, θαζψο πξνζεγγίδεηαη ε δηάζπαζε, ε αγσγή απμάλεη ηαρχηεξα θαη ηείλεη λα είλαη αζηαζήο. πάξρεη ε γλψκε φηη απηφ ην απμεκέλν ξεχκα πξνθαιείηαη απφ εθπνκπή ειεθηξνλίσλ ζηελ θάζνδν απφ έλαλ εθ ησλ παξαπάλσ, ή ακθφηεξνπο, ηνπο κεραληζκνχο θαη, ελδερνκέλσο, απφ απνζχλδεζε κνξίσλ ζην πγξφ ππνβνεζνχκελε απφ ην πεδίν. Έρεη επί καθξφλ αλαγλσξηζηεί φηη ε παξνπζία μέλσλ ζσκαηηδίσλ ζε πγξή κφλσζε έρεη ηζρπξή επίδξαζε ζηελ έληαζε δηάζπαζεο ησλ πγξψλ. Πε κία πξνζέγγηζε έρεη δηαηππσζεί αμησκαηηθά φηη ηα αησξνχκελα ζσκαηίδηα πνιψλνληαη θαη είλαη πςειφηεξεο δηαπεξαηφηεηαο απφ ην πγξφ. Υο απνηέιεζκα, απηά ππνβάιινληαη ζε κία ειεθηξηθή δχλακε θαηεπζπλφκελε πξνο ηε ζέζε κέγηζηεο έληαζεο. Κε ειεθηξφδηα νκνηφκνξθνπ πεδίνπ, ε θίλεζε ησλ ζσκαηηδίσλ εθιακβάλεηαη λα εθθηλεί απφ επηθαλεηαθέο αλσκαιίεο ησλ ειεθηξνδίσλ, νη νπνίεο εγείξνπλ ηνπηθέο πεδηαθέο βαζκψζεηο. Ζ ζπζζψξεπζε ζσκαηηδίσλ ζπλερίδεηαη θαη ηείλεη λα ζρεκαηίζεη κία δεχμε θαηά κήθνο ηνπ δηαθέλνπ, ε νπνία νδεγεί ζε έλαξμε δηάζπαζεο. 72

73 Νη ξχπνη κπνξεί επίζεο λα είλαη αέξηεο θπζαιίδεο ρακειφηεξεο έληαζεο δηάζπαζεο απφ ην πγξφ, πεξίπησζε θαηά ηελ νπνία ε δηάζπαζε ηεο θπζαιίδαο δχλαηαη λα ππξνδνηήζεη ηελ πιήξε δηάζπαζε ηνπ πγξνχ. Ζ δηάζπαζε, ινηπφλ επηηπγράλεηαη κε δηάθνξνπο ηξφπνπο φπσο: ε ειεθηξνληθή δηάζπαζε, ν κεραληζκφο αησξνχκελσλ ζηεξεψλ ζσκαηηδίσλ, ε δηάζπαζε θνηιφηεηαο θαη ηέινο, ε ειεθηξνκεηαθνξά θαη ην ειεθηξνυδξνδπλακηθφ πξφηππν δηειεθηξηθήο δηάζπαζεο. 5.1 Ηλεκηπονική διάζπαζη Βξίζθεη εθαξκνγή ζηα πγξά δηειεθηξηθά ηα νπνία είλαη θαζαξά (δελ είλαη κίμεηο). Ακθφηεξνη νη κεραληζκνί εθπνκπήο πεδίνπ θαη ζεξκηνληθήο εθπνκπήο εληζρπκέλεο απφ πεδίν, πνπ ζπδεηήζεθαλ λσξίηεξα, έρνπλ ζεσξεζεί ππεχζπλνη γηα ην ξεχκα ζηελ θάζνδν. Κειέηεο αγσγήο ζε κνλσηηθά πγξά γηα πςειά πεδία δείρλνπλ φηη ηα πεξηζζφηεξα πεηξακαηηθά δεδνκέλα γηα ξεχκα πξνζαξκφδνληαη ζηελ ηχπνπ Schottky εμίζσζε: (5.1) ζηελ νπνία ην ξεχκα είλαη εμαξηψκελν απφ ηε ζεξκνθξαζία. Κεηξήζεηο δηάζπαζεο δηεμαγκέλεο επί κίαο επξείαο πεξηνρήο ζεξκνθξαζηψλ, σζηφζν, δείρλνπλ κηθξή ζεξκνθξαζηαθή εμάξηεζε. Απηφ απνδεηθλχεη φηη ε θαζνδηθή δηαδηθαζία είλαη κάιινλ εθπνκπή πεδίνπ παξά ζεξκηνληθή εθπνκπή. Δίλαη πηζαλφλ φηη, ε επηζηξνθή ζεηηθψλ ηφλησλ θαη, ηδηαηηέξσο, ζεηηθά θνξηηζκέλσλ μέλσλ ζσκαηηδίσλ ζηελ θάζνδν πξνθαιεί αχμεζε ηνπηθνχ πεδίνπ θη εγείξεη ειεθηξνληθή εθπνκπή. Κφιηο ην ειεθηξφλην εγρπζεί κέζα ζην πγξφ θεξδίδεη ελέξγεηα απφ ην εθαξκνδφκελν πεδίν. Πηελ ειεθηξνληθή ζεσξία δηάζπαζεο εηθάδεηαη φηη κεξηθά ειεθηξφληα θεξδίδνπλ πεξηζζφηεξε ελέξγεηα απφ ην πεδίν απ φηη απηά απνιχνπλ ζε θξνχζεηο κε κφξηα. Απηά ηα ειεθηξφληα επηηαρχλνληαη κέρξη λα θεξδίζνπλ επαξθή ελέξγεηα γηα λα ηνλίζνπλ κφξηα επί θξνχζεσλ θαη λα εθθηλήζνπλ ζηνηβάδα. Ζ ζπλζήθε γηα ην μέζπαζκα ζηνηβάδαο ειεθηξνλίσλ ιακβάλεηαη εμηζψλνληαο ην θέξδνο ελέξγεηαο ελφο ειεθηξνλίνπ θαηά κήθνο ηνπ κέζνπ ειεχζεξνπ βήκαηφο ηνπ κε ηελ ελέξγεηα πνπ απαηηείηαη γηα ηνληζκφ ηνπ κνξίνπ, ήηνη :, (5.2) Όπνπ Δ είλαη ην εθαξκνδφκελν πεδίν, ι είλαη ην κέζν ειεχζεξν βήκα ειεθηξνλίνπ, hπ είλαη ην δηαθξηηφ πνζφ ελέξγεηαο πνπ απνιχεηαη θαηά ηνλ ηνληζκφ ηνπ κνξίνπ θαη c κία απζαίξεηε ζηαζεξά. Ρππηθέο αληνρέο γηα νξηζκέλα ιίαλ ακηγή πγξά πεξηιακβάλνληαη ζηνλ πίλαθα. 73

74 γξφ Έληαζε (MV/cm) Δμάλην Βελδφιην 1.1 Θαιφ έιαην Πηιηθφλε Νμπγφλν 2.4 Άδσην Πίλαθαο 5-1: Ηιεθηξηθή αληνρή θεθαζαξκέλσλ πγξώλ [2]. Ζ ειεθηξνληθή ζεσξία πξνβιέπεη ηθαλνπνηεηηθά ην ζρεηηθφ κέγεζνο ηεο έληαζεο δηάζπαζεο πγξψλ, αιιά νη παξαηεξνχκελεο ρξνληθέο πζηεξήζεηο ζρεκαηηζκνχ είλαη πνιχ καθξχηεξεο απφ φηη πξνβιέπνληαη απφ απηήλ. 5.2 Μησανιζμόρ αιυπούμενυν ζηεπεών ζυμαηιδίυν Πηεξενί ξχπνη κπνξνχλ λα είλαη παξφληεο ζην πγξφ, είηε σο ίλεο είηε σο δηεζπαξκέλα ζηεξεά ζσκαηίδηα. Αο ζεσξήζνπκε έλα ζθαηξηθφ ζσκαηίδην αθηίλαο rθαη δηαπεξαηφηεηαο ε λα αησξείηαη ζε δηειεθηξηθφ πγξφ δηαπεξαηφηεηαο. Ρφηε, εληφο ελφο πεδίνπ ην ζσκαηίδην ζα πνισζεί θαη ζα ππνζηεί κία δχλακε πνπ δίλεηαη απφ ηε ζρέζε (5.3) Απηή ε δχλακε θαηεπζχλεηαη πξνο ηε ζέζε κέγηζηεο έληαζεο αλ ε>, αιιά γηα θπζαιίδεο ε< θη απηή έρεη ηελ αληίζεηε θαηεχζπλζε. Ζ δνζείζα απφ ηελ εμ.(5.3) δχλακε απμάλεη θαζψο ε δηαπεξαηφηεηα (ε) ηνπ αησξνχκελνπ ζσκαηηδίνπ απμάλεη θαη γηα έλα αγψγηκν ζσκαηίδην, γηα ην νπνίν ε, ε δχλακε γίλεηαη (5.4) Έηζη, ε δχλακε παξνηξχλεη ην ζσκαηίδην λα θηλεζεί ζηελ πεξηνρή ηζρπξφηεξνπ πεδίνπ. Πε έλα δηάθελν νκνηφκνξθνπ πεδίνπ, ή δηάθελν ζθαηξψλ κηθξνχ κήθνπο, ην ηζρπξφηεξν πεδίν είλαη ζηελ νκνηφκνξθε πεξηνρή. Πε απηή ηε πεξηνρή ε πνζφηεηα grad(e) ηζνχηαη κε κεδέλ, έηζη ψζηε ην ζσκαηίδην παξακέλεη εθεί ζε ηζνξξνπία. Θαηά ζπλέπεηα, ηα ζσκαηίδηα ζχξνληαη ζηελ πεξηνρή νκνηφκνξθνπ πεδίνπ. Αλ ε δηαπεξαηφηεηα ηνπ ζσκαηηδίνπ είλαη 74

75 πςειφηεξε απφ απηή ηνπ κέζνπ, ηφηε ε παξνπζία ηνπ ζηε πεξηνρή νκνηφκνξθνπ πεδίνπ επηθέξεη ζπγθέληξσζε ειεθηξηθήο ξνήο ζηελ επηθάλεηά ηνπ. Δπηπξφζζεηα ζσκαηίδηα ζα ειθπζζνχλ ζηελ πεξηνρή πςειφηεξεο ζπγθέληξσζεο ξνήο θαη κε ηνλ ρξφλν ζα επζπγξακκηζηνχλ απφ ηελ θεθαιή πξνο ηα πίζσ ζρεκαηίδνληαο κία δεχμε θαηά κήθνο ηνπ δηαθέλνπ. Ρν πεδίν ζην πγξφ κεηαμχ ησλ ζσκαηηδίσλ ζα εληζρπζεί θη, αλ απηφ θηάζεη κία θξίζηκε ηηκή, έπεηαη δηάζπαζε. Ζ θίλεζε ειεθηξνλίσλ ιφγσ ειεθηξηθήο δχλακεο αληαγσλίδεηαη απφ ηελ νπηζζέιθνπζα ημψδνπο θαη, εθφζνλ ηα ζσκαηίδηα θηλνχληαη ζηελ πεξηνρή πςειήο έληαζεο, πξέπεη επίζεο λα ιεθζεί ππφςε ε δηάρπζε. Γηα έλα ζσκαηίδην αθηίλαο r βξαδέσο θηλνχκελν κε κία ηαρχηεηα π ζε έλα κέζν ημψδνπο ε, ε νπηζζέιθνπζα δχλακε δίλεηαη απφ ηε ζρέζε ηνπ Strokes. (5.5) Δμηζψλνληαο ηελ ειεθηξηθή δχλακε κε ηελ νπηζζέιθνπζα δχλακε ( ) ιακβάλνπκε Όπνπ (5.6) είλαη ε ηαρχηεηα ηνπ ζσκαηηδίνπ πξνο ηε πεξηνρή κέγηζηεο έληαζεο. Αλ ζπκπεξηιεθζεί ε δηαδηθαζία δηάρπζεο, ε ηαρχηεηα νιίζζεζεο ιφγσ δηάρπζεο ζα δίλεηαη απφ ηελ εμίζσζε (5.7) Ζ ζρέζε ζην δεμί κέινο ηεο εμίζσζεο απνξξέεη απφ ηε ζρέζε Strokes- Einstein, φπνπk είλαη ε ζηαζεξά Boltzmannθαη Ρ είλαη ε απφιπηε ζεξκνθξαζία. Ζ εμίζσζε ηεο κε ηε δίλεη (5.8) Απηή ε ζρέζε εηζάγεη εμάξηεζε ηεο έληαζεο δηάζπαζεο ζηνλ ρξφλν απφ ηε ζπγθέληξσζε Λ ησλ ζσκαηηδίσλ, ηελ αθηίλα ηνπο θαη ην ημψδεο ηνπ πγξνχ. Ζ θξίζηκε ηηκή εγθάξζηνπ πεδίνπ Δ(x), ήηνη ε ηηκή ηζνξξνπίαο πέξαλ ηεο νπνίαο αξγά ή γξήγνξα ζα ζπκβεί ε δηάζπαζε, κπνξεί λα ιεθζεί απφ νινθιήξσζε ηεο εμ. (5.8), δειαδή (5.9) 75

76 (5.10) Αλ ε αχμεζε ζηελ ειεθηξνζηαηηθή ελέξγεηα, φηαλ ηα ζσκαηίδηα νιηζζαίλνπλ πξνο ην κέξνο κέγηζηεο έληαζεο, είλαη πνιχ κηθξφηεξε απφ ηελ θηλεηηθή ηνπο ελέξγεηα, δειαδή, ε δσή ηεο κφλσζεο είλαη άπεηξε. Ρν θξηηήξην γηα ηε δηάζπαζε, πνπ πξνθχπηεη απφ θίλεζε ζσκαηηδίσλ πξνο ηελ πεξηνρή πςειήο έληαζεο, αληηζηνηρεί ζηε ζπλζήθε (5.11) Αλ ζεσξήζνπκε ηελ πεξίπησζε θαηά ηελ νπνία, ε αξρηθή κε-νκνηνκνξθία ηνπ πεδίνπ πξνθαιείηαη απφ έλα εκηζθαηξηθφ θχξησκα ηνπ ειεθηξνδίνπ θαη ππνζέζνπκε φηη έλα εθαξκνδφκελν πεδίν ζα νδεγήζεη ζε δηάζπαζε θαηφπηλ κηαο καθξνρξφληαο εθαξκνγήο, ηφηε ε κέγηζηε έληαζε ζηελ θνξπθή ηεο ζθαίξαο είλαη 3 ή, γεληθά, ε κέγηζηε έληαζε είλαη, φπνπ g είλαη έλαο γεσκεηξηθφο ζπληειεζηήο. Ρφηε, ε εμ. (5.11) κπνξεί λα γξαθηεί σο Γηα g=3 ιακβάλνπκε (5.12) (5.13) Κία πην πιήξεο ζεσξία δίλεη κηα ζρέζε ε νπνία ιακβάλεη ππφςε ηηο δηαπεξαηφηεηεο θαη είλαη ηεο κνξθήο Ζ εμίζσζε (5.13) δίλεη κία έληαζε δηάζπαζεο (5.14) κεηά απφ καθξχ ρξφλν φκσο σο κία ζπλάξηεζε ηνπ κεγέζνπο ησλ αησξνχκελσλ ξχπσλ. Απηή ε ζρέζε έρεη ειεγρζεί πεηξακαηηθά θαη έρεη ιεθζεί ινγηθή ζπκθσλία κε ππνινγηζκνχο. Ππλνςίδνληαο ζηε δηάζπαζε κέζσ αησξνχκελσλ ζσκαηηδίσλ (π.ρ. ζηαγφλεο λεξνχ) γίλεηαη πξνζαλαηνιηζκφο ησλ ζσκαηηδίσλ (ιφγσ ηεο εθαξκνγήο ηνπ πεδίνπ) θαη κε απηφ ηνλ ηξφπν δεκηνπξγείηαη αγψγηκνο δξφκνο (ππάξρεη ηφμν, ππάξρεη ξεχκα κέζα απφ ην δξφκν) κε απνηέιεζκα λα «ζπάεη» ην ιάδη. 5.3 Γιάζπαζη κοιλόηηηαρ Κνλσηηθά πγξά δχλαηαη λα πεξηέρνπλ αέξηα εγθιείζκαηα ππφ ηε κνξθή θπζαιίδσλ. Νη δηαδηθαζίεο κέζσ ησλ νπνίσλ ζρεκαηίδνληαη θπζαιίδεο πεξηιακβάλνπλ : i) ζπιάθηα αέξα ζηελ επηθάλεηα ειεθηξνδίσλ 76

77 ii) αιιαγέο ζηε ζεξκνθξαζία θαη ηελ πίεζε iii) απνζχλδεζε πξντφλησλ κέζσ ειεθηξνληθψλ θξνχζεσλ, δίλνληαο αθνξκή γηα ηνλ ζρεκαηηζκφ αέξησλ πξντφλησλ iv) εμάηκηζε πγξνχ απφ εθθελψζεηο ηχπνπ θνξψλαο ζε αθίδεο θαη αλσκαιίεο επί ησλ ειεθηξνδίσλ. Ρν ειεθηξηθφ πεδίν κέζα ζε κία θπζαιίδα αεξίνπ ε νπνία είλαη βπζηζκέλε ζε έλα πγξφ δηαπεξαηφηεηαο, δίλεηαη απφ ηε ζρέζε : φπνπ (5.15) είλαη ην πεδίν εληφο ηνπ πγξνχ απνπζία ηεο θπζαιίδαο. Όηαλ ην πεδίν γίλεηαη ίζν κε ην πεδίν ηνληζκνχ αέξηαο θάζεο, ιακβάλεη ρψξα εθθέλσζε, ε νπνία νδεγεί ζε απνζχλζεζε ηνπ πγξνχ θαη δχλαηαη λα αθνινπζήζεη δηάζπαζε. Ν Kao έρεη αλαπηχμεη κία πην αθξηβή έθθξαζε γηα ηελ πεδηαθή έληαζε δηάζπαζεο «θπζαιίδαο», ε νπνία είλαη ηεο κνξθήο (5.16) φπνπ ζ είλαη ε επηθαλεηαθή ηάζε ηνπ πγξνχ, θαη είλαη νη δηαπεξαηφηεηεο ηνπ πγξνχ θαη ηεο θπζαιίδαο, αληίζηνηρα, rείλαη ε αξρηθή αθηίλα ηεο θπζαιίδαο (αξρηθά ζθαηξηθή, ε νπνία ζεσξείηαη λα επηκεθχλεηαη ππφ ηελ επίδξαζε ηνπ πεδίνπ) θαη είλαη ε πηψζε ηάζεο κέζα ζηε θπζαιίδα. Απηή ε έθθξαζε καξηπξά φηη, ε θξίζηκε έληαζε ειεθηξηθνχ πεδίνπ πνπ απαηηείηαη γηα δηάζπαζε πγξνχ εμαξηάηαη απφ ην αξρηθφ κέγεζνο ηεο θπζαιίδαο, ην νπνίν επεξεάδεηαη απφ ηελ εμσηεξηθή πίεζε θαη ζεξκνθξαζία. Έρεη παξαηεξεζεί πεηξακαηηθά κία ηζρπξή εμάξηεζε ηεο έληαζεο δηάζπαζεο πγξνχ απφ ηελ εθαξκνδφκελε πδξνζηαηηθή πίεζε. Δκπνξηθά κνλσηηθά πγξά δε κπνξνχλ λα ππνβιεζνχλ εχθνια ζε πνιχ εμεδεηεκέλε επεμεξγαζία θάζαξζεο θαη ε έληαζε δηάζπαζεο εμαξηάηαη ζπλήζσο απφ ηε θχζε ησλ παξφλησλ ξχπσλ. 5.4 Ηλεκηπομεηαθοπά και ηλεκηποϋδποδςναμικό ππόηςπο διηλεκηπικήρ διάζπαζηρ H ζπνπδαηφηεηα ηεο ειεθηξνκεηαθνξάο ζε κνλσηηθά πγξά ππνβαιιφκελα ζε πςειέο ηάζεηο δελ επηδνθηκαδφηαλ κέρξη πξφζθαηα. Ζ πεξηζζφηεξε εξγαζία πξνέξρεηαη απφ ηνλ Felici θαη ηνπο ζπλεξγάηεο ηνπ. Πε άθξσο θεθαζαξκέλα δηειεθηξηθά πγξά ππνβαιιφκελα ζε πςειή ηάζε, ε ειεθηξηθή αγσγή απνξξέεη θπξίσο απφ θνξείο θνξηίνπ εγρεφκελνπο κέζα ζην πγξφ απφ ηελ επηθάλεηα ειεθηξνδίσλ. Ρν πξνθχπηνλ θνξηίν ρψξνπ εγείξεη δχλακε Coulomb, ε νπνία, ππφ νξηζκέλεο ζπλζήθεο, πξνθαιεί πδξνδπλακηθή αζηάζεηα πνπ παξάγεη κεηαδηδφκελν ξεχκα. Έπεηαη φηη, νζάθηο ε αγσγή ζε έλα ξεπζηφ ζπλνδεχεηαη απφ 77

78 ζρεκαηηζκφ ζεκαληηθνχ θνξηίνπ ρψξνπ, είλαη πνιχ πηζαλφ λα ζπκβεί θίλεζε κεηαθνξάο. Ν Lacroix θ.α. έρνπλ κειεηήζεη ηηο ζπλζήθεο ππφ ηηο νπνίεο εγθαζίζηαηαη ηπξβψδεο θίλεζε. Σξεζηκνπνηψληαο ειεθηξφδηα παξάιιεισλ πιαθψλ θη ειεγρφκελν ξεχκα έγρπζεο, απηνί έδεημαλ φηη ε έλαξμε αζηάζεηαο ζρεηίδεηαη κε κία θξίζηκε ηάζε. Ξαξαηήξεζαλ φηη, θαζψο ε εθαξκνδφκελε ηάζε απμάλεηαη πιεζίνλ ηεο θξίζηκεο ηάζεο, ε θίλεζε αξρηθά παξνπζηάδεη κία δνκή εμαγσληθψλ θπςειψλ. Κε κία επηπιένλ αχμεζε ζηελ ηάζε, ε θίλεζε γίλεηαη ηπξβψδεο. Έηζη, ε αιιειεπίδξαζε κεηαμχ ειεθηξηθνχ πεδίνπ θαη θνξηίνπ ρψξνπ γίλεηαη αθνξκή γηα δπλάκεηο πνπ πξνζδίδνπλ κία ζηξνβηιψδε θίλεζε ζην πγξφ. Έρεη απνδεηρζεί φηη ζε ηάζεηο πιεζίνλ ζηε δηάζπαζε, ε ηαρχηεηα απηήο ηεο θίλεζεο πιεζηάδεη κία ηηκή δνζείζα απφ ηε ζρέζε,φπνπ ε είλαη ε δηαπεξαηφηεηα ηνπ πγξνχ, p ε εηδηθή κάδα θαη Δ ε έληαζε ηνπ ειεθηξηθνχ πεδίνπ. Πε πγξά, ν ιφγνο απηήο ηεο ηαρχηεηαο πξνο ηελ ηνληθή ηαρχηεηα νιίζζεζεο ΘΔ (Θ νχζα ε θηλεηηθφηεηα) δειαδή, ν ιφγνο, είλαη πάληα κεγαιχηεξνο ηεο κνλάδαο θαη κεξηθέο θνξέο πάξα πνιχ κεγαιχηεξνο απφ απηή. Ν ιφγνο Κ ζεσξείηαη φηη παίδεη έλαλ θπξίαξρν ξφιν ζηε ζεσξία ειεθηξνκεηαθνξάο. Έηζη, ε κεηαθνξά θνξηίνπ γίλεηαη θπξίσο απφ θίλεζε πγξνχ θαη φρη απφ ηνληθή νιίζζεζε. Ζ ζπλζήθε θιεηδί γηα ηελ έλαξμε αζηάζεηαο είλαη λα ππεξβεί ε ηαρχηεηα ηνπηθήο ξνήο νιίζζεζεο(u>θδ). ηελ ηνληηθή ηαρχηεηα γξφ Ηφλ Πρεηηθή δηαπεξαηφηεηα Αξηζκφο Κ Κεζαλφιε Δζαλφιε Ληηξνβελδφιην Ξνιπαλζξαθηθά Έιαην κεηαζρεκαηηζηή 2.3 Αέξαο Θ.Θ.Ξ Πίλαθαο 5-2: Οη πεηξακαηηθέο ηηκέο ηνπ Μ γηα δηάθνξα ξεπζηά [2]. Νη πεηξακαηηθέο ηηκέο ηνπ Κ γηα δηάθνξα ξεπζηά κέζα θαη ζπλήζε ηφληα, εηιεκκέλεο απφ ηνλ Lacroix θ.α., πεξηιακβάλνληαη ζηνλ πίλαθα 5-2. Ν πίλαθαο πεξηέρεη επίζεο ηελ ηηκή γηα αέξα ζε Θ.Θ.Ξ. (Θαλνληθή Θεξκνθξαζία θαη Ξίεζε). Φαίλεηαη φηη ζε απηή ηελ πεξίπησζε θαη ν ξπζκφο ειεθηξνκεηαθνξάο είλαη ακειεηένο. Ξεηξάκαηα δείρλνπλ φηη ε ειεθηξνκεηαθνξά είλαη επηθξαηνχζα ζε φιεο ηηο πεηξακαηηθέο δηαηάμεηο φπνπ δηειεθηξηθά πγξά ππνβάιινληαη ζε 78

79 ειεθηξηθά πεδία, άζρεηα απφ ηηο γεσκεηξίεο δηαθέλνπ, ππφ ηελ πξνυπφζεζε φηη ε εθαξκνδφκελε ηάζε είλαη αξθεηά πςειή. Απηφ είλαη αιεζέο αθφκα θαη ζε απνιχησο απηνληζκέλα πγξά, ιφγσ επαξθνχο ηξνθνδνζίαο ηφλησλ απφ ηηο δηαδηθαζίεο πςεινχ πεδίνπ ζηα ειεθηξφδηα. Ν Cross θ.α. κειέηεζαλ ηελ επαγφκελε θίλεζε απφ ειεθηξηθή έληαζε ζε έιαην κεηαζρεκαηηζηή, ππφ θαηαπνλήζεηο ζπλερνχο ηάζεο θαη 60 Hz. Σξεζηκνπνηψληαο πςειήο ηαρχηεηαο θσηνγξάθεζε κε ηε κέζνδν Schlieren, απηνί βξήθαλ φηη ε ηπξβψδεο θίλεζε νθεηιφηαλ ζε έγρπζε ζεηηθψλ θνξηίσλ απφ έλα ειεθηξφδην. Απηφ πηζηνπνηήζεθε γηα ακθφηεξεο ηηο θαηαπνλήζεηο ζπλερνχο ηάζεο θαη 60 Hz. Απηνί παξαηήξεζαλ, επίζεο, φηη ε ρξνληθή θαζπζηέξεζε ζηελ έλαξμε αζηάζεηαο ζρεηίδεηαη κε ηε ζπλζήθε έγρπζεο ή δεκηνπξγίαο θνξηίσλ ζηελ επηθάλεηα ηνπ ειεθηξνδίνπ. Ζ ρξνληθή θαζπζηέξεζε βξέζεθε λα κεηψλεηαη ξαγδαία απμάλνληαο ηελ πεδηαθή έληαζε, θιηκαθνχκελε απφ κεξηθά δεπηεξφιεπηα ζηα V/m έσο κεξηθά ρηιηνζηνδεπηεξφιεπηα ζηα V/m. Δπίζεο, θαζψο ε ζεξκνθξαζία ηνπ πγξνχ απμαλφηαλ, ε ρξνληθή θαζπζηέξεζε γηα έλα δεδνκέλν κεησλφηαλ. πφ ηάζε 60 Hz, ε ρξνληθή θαζπζηέξεζε βξέζεθε λα πιεζηάδεη κία ειάρηζηε ηηκή, πξνζεγγηζηηθά 4 ms, ην νπνίν είλαη αλακελφκελν, θαζψο έλα θχκα 60 Hz απαηηεί 4.17 ms γηα λα ιάβεη ηελ ηηκή θνξπθήο. Απφ απηέο ηηο παξαηεξήζεηο θαη ππνινγηζκνχο, ν Cross θ.α. ζπλήγαγαλ φηη, ππφ απηέο ηηο ζπλζήθεο ζπκβαίλεη αζηάζεηα φηαλ ε έληαζε έγρπζεο, ε νπνία είλαη ν ιφγνο ηνπ πεδίνπ θνξηίνπ ρψξνπ πξνο ην εθαξκνδφκελν πεδίν, θζάλεη κία αξθεηά κεγάιε ηηκή γηα λα αλαπηπρζεί κηα θξίζηκε ηάζε θαηά κήθνο ηνπ ζηξψκαηνο θνξηίνπ ρψξνπ εληφο ελφο εκηθπθιίνπ ηεο πεξηφδνπ. Ζ θαηψηαηε ηηκή ηεο θξίζηκεο ηάζεο ζπκβαίλεη εθεί φπνπ νη νξηαθέο ζπλζήθεο γηα ην θνξηίν ρψξνπ επηθξαηνχλ ζην ειεθηξφδην έγρπζεο. 79

80 ΚΔΦΑΛΑΙΟ Γήπανζη ηος ζςζηήμαηορ μόνυζηρ Ζ καθξνρξφληα κειέηε ησλ κεηαζρεκαηηζηψλ θαη νη δνθηκέο ειέγρνπ έρνπλ αλαδείμεη ηνπο εμήο ηξεηο βαζηθνχο παξάγνληεο πνπ νδεγνχλ ζηελ ππνβάζκηζε ηεο κφλσζεο θαη γεληθφηεξα ησλ πιηθψλ. Δίλαη ε ζεξκνθξαζία, ε πγξαζία θαη ην νμπγφλν. Ζ επίδξαζε ηνπο ζηε ιεηηνπξγία ηνπ κεηαζρεκαηηζηή είλαη ζεκαληηθή, γηα απηφ θαη ζπρλά νη επηηξεπφκελεο ηηκέο ηνπο θαζνξίδνληαη κε αθξίβεηα γηα ηελ εθηέιεζε δνθηκψλ. Νη ζπλέπεηεο ησλ ηξηψλ παξακέηξσλ είλαη δηαθνξεηηθέο γηα ηα επί κέξνπο ηκήκαηα ηνπ ζπζηήκαηνο κφλσζεο (ραξηί θαη κνλσηηθφ ιάδη), γηα απηφ ην ιφγν θαη εμεηάδνληαη ρσξηζηά. Ξξέπεη λα ζεκεησζεί φηη ε ρξήζε ησλ θπηηθψλ ειαίσλ επηβξαδχλεη ην ξπζκφ γήξαλζεο ηνπ κνλσηηθνχ ραξηηνχ ζε ζρέζε κε ηε ρξήζε νξπθηειαίσλ, ελψ ζπγρξφλσο ηα θπηηθά έιαηα έρνπλ κεγαιχηεξε δηάξθεηα δσήο Δπίδπαζη θεπμοκπαζίαρ: α) Δπίδξαζε ζην ραξηί Ρν ραξηί παξνπζηάδεη αζηάζεηα ζηε ζεξκνθξαζία. Ρν ζεξκηθψο αλαβαζκηζκέλν ραξηί επεξεάδεηαη ιηγφηεξν απφ ηε ζεξκνθξαζία ζε ζρέζε κε ην ραξηί kraft αιιά θαη απηφ φηαλ εθηεζεί ζε πςειέο ζεξκνθξαζίεο ππνβαζκίδεηαη. Ηζρχεη ν λφκνο κείσζεο ηεο δσήο ηνπ ζην 50%, φηαλ ε ζεξκνθξαζία ιεηηνπξγίαο απμεζεί θαηά 6-8ºC. β) Δπίδξαζε ζην ιάδη Έλαο πεξηνξηζκφο πνπ ηίζεηαη ζηε ρξεζηκνπνίεζε κνλσηηθψλ ιαδηψλ είλαη ε κέγηζηε επηηξεπηή ζεξκνθξαζία ιεηηνπξγίαο ηνπο. Ν πεξηνξηζκφο απηφο ηίζεηαη, αθ ελφο κελ γηαηί ε πςειή ζεξκνθξαζία ζπληειεί ζηελ ηαρεία απνζχλζεζε ησλ ιαδηψλ θαη αθ εηέξνπ, επεηδή ζε ζρεηηθά πςειέο ζεξκνθξαζίεο ππάξρεη θίλδπλνο δεκηνπξγίαο εθξεθηηθψλ αηκψλ θαη ηειηθά αλαθιέμεσο Δπίδπαζη ςγπαζίαρ: α) Δπίδξαζε ζην ραξηί Ρν ζεξκηθψο αλαβαζκηζκέλν ραξηί επεξεάδεηαη ιηγφηεξν απφ ηελ πγξαζία ζε ζρέζε κε ην ραξηί kraft. Πε θάζε πεξίπησζε ε επίδξαζε ηνπ λεξνχ ζην ραξηί είλαη ζεκαληηθή θαη αλάινγε κε ηελ πεξηερφκελε πνζφηεηα. Κε κείσζε ζην 50% ηεο πεξηερφκελεο πγξαζίαο δηπιαζηάδεηαη ε δηάξθεηα δσήο ηνπ ραξηηνχ. β) Δπίδξαζε ζην ιάδη Ρν ιάδη επεξεάδεηαη ιίγν απφ ηελ πεξηερφκελε πγξαζία. Ρν κφξην ηνπ λεξνχ πεξηέρεη νμπγφλν πνπ επηηαρχλεη ηε γήξαλζε ηνπ ιαδηνχ. Υζηφζν, ε πνζφηεηα ηνπ νμπγφλνπ δελ είλαη ζεκαληηθή ζπγθξηηηθά κε άιιεο πεγέο νμπγφλνπ. Ξαξαθάησ εμεγείηαη αλαιπηηθά ε δηαθνξεηηθή επίδξαζε πνπ αζθεί ε πγξαζία ζε ζπζηήκαηα κφλσζεο κε θπηηθφ θαη κε νξπθηφ ιάδη. 80

81 6.1.3 Δπίδπαζη οξςγόνος: α) Δπίδξαζε ζην ραξηί Ρν ραξηί επεξεάδεηαη απφ ηε παξνπζία ηνπ νμπγφλνπ. Ρν αλαβαζκηζκέλν ραξηί επεξεάδεηαη ιηγφηεξν απφ ην ραξηί kraft. Ζ επίδξαζε ηνπ νμπγφλνπ θαζνξίδεηαη απφ ηελ πνζφηεηά ηνπ. β) Δπίδξαζε ζην ιάδη Ρν ιάδη επεξεάδεηαη ζεκαληηθά απφ ηελ παξνπζία νμπγφλνπ, εηδηθά φηαλ ε ζεξκνθξαζία είλαη πςειή. Ν ξπζκφο παξαγσγήο πξντφλησλ νμείδσζεο είλαη αλάινγνο πξνο ην πεξηερφκελν νμπγφλν. Ρν ιάδη ηνπ κεηαζρεκαηηζηή κπνξεί λα παξακείλεη ζηαζεξφ επί ρξφληα κε ζεξκνθξαζία ιεηηνπξγίαο ηεο ηάμεο ησλ 120ºC, εθφζνλ δελ ππάξρεη νμπγφλν. Κε ηε δηείζδπζε νμπγφλνπ, ην ιάδη γεξάζθεη γξήγνξα θαη είλαη δπλαηφλ λα ππνβαζκηζηεί ζε ψξεο ή θαη εκέξεο. 6.2 Δπγαζηηπιακή γήπανζη σαπηιού - ελαίος με οπςκηέλαιο και θςζικό εζηέπα Ξαξαζέηνπκε ηα απνηειέζκαηα ελφο πεηξάκαηνο πνπ πξαγκαηνπνηήζεθε πξνθεηκέλνπ λα δηαπηζησζεί εάλ νη θπζηθνί εζηέξεο παξνπζηάδνπλ επαξθή ζηαζεξφηεηα ζην δηάζηεκα ηεο δσήο ελφο κεηαζρεκαηηζηή αιιά θαη γηα λα κειεηεζνχλ νη κεραληζκνί αιιειεπίδξαζεο ραξηηνχ - θπηηθνχ ειαίνπ ζε ζρέζε κε ην νξπθηέιαην. Δξκεηηθά θιεηζηνί δνθηκαζηηθνί ζσιήλεο απφ ράιπβα, πνπ πεξηείραλ 24,8 g κνλσηηθφ ραξηί ζε ζρεηηθή πγξαζία 0,76% θαηά βάξνο, ραιθφ, αινπκίλην θαη 350 ml ιάδη, ζεξκάλζεθαλ ζε ζεξκνθξαζία 150 C γηα 500, 1000, 2000 θαη 4000 ψξεο. Ζ ζεξκηθή απνζχλζεζε ηνπ ραξηηνχ κεηξήζεθε κε ηε βνήζεηα ησλ θξηηεξίσλ ηεο Ξαξακέλνπζαο Δπηθαλεηαθήο Ράζεο, ηνπ Βαζκνχ Ξνιπκεξηζκνχ θαη ηεο παξνπζίαο Φνπξαλίσλ ζην έιαην. Ππγθξίζεθαλ ηα πνζνζηά πγξαζίαο ζην ραξηί θαη ζηα έιαηα. Ρν ραξηί πνπ εκβαπηίζηεθε ζε νξπθηέιαην έθηαζε ζην ηέινο ηεο δσήο ηνπ κέζα ζηηο πξψηεο 1000 ψξεο ηνπ πεηξάκαηνο. Αληίζεηα, ην ραξηί πνπ εκβαπηίζηεθε ζε θπηηθφ έιαην δελ έθηαζε ζην ηέινο ηεο δσήο ηνπ αθφκα θαη κεηά απφ 4000 ψξεο γήξαλζεο. Ν κεησκέλνο ξπζκφο γήξαλζεο ηνπ ραξηηνχ ζην θπηηθφ έιαην, απνδίδεηαη ζην φηη ην θπηηθφ έιαην δηαηήξεζε ην ραξηί ζε εμαηξεηηθά ζηεγλή θαηάζηαζε. Κεηά απφ 1000 ψξεο γήξαλζεο, ην ραξηί πνπ εκβαπηίζηεθε ζε νξπθηέιαην είρε ζθνχξν θαθεηί ρξψκα θαη ήηαλ πνιχ εχζξαπζην. Ρν ραξηί πνπ εκβαπηίζηεθε ζε θπηηθφ έιαην ήηαλ ειαθξψο ρξσκαηηζκέλν. Κεηά απφ 2000 θαη 4000 ψξεο γήξαλζεο ηα ραξηηά πνπ εκβαπηίζηεθαλ ζε νξπθηέιαην έγηλαλ πνιχ εχζξαπζηα θαη δχζθνια ζηε ρξήζε, ζε αληίζεζε κε ηα ραξηηά πνπ εκβαπηίζηεθαλ ζε θπηηθφ έιαην. 81

82 Νη αιιαγέο ζηελ εκθάληζε θαη ην ρξψκα ησλ ηειεπηαίσλ, ζπκθσλνχλ απνιχησο κε ηηο κεηξνχκελεο αιιαγέο ζηελ παξακέλνπζα επηθαλεηαθή ηάζε ηνπο θαη ηνλ βαζκφ πνιπκεξηζκνχ. Δηθόλα 6-1: Τα ραξηηά ζηα αξηζηεξά ζηηο θσηνγξαθίεο a-d εκβαπηίζηεθαλ ζε θπηηθό έιαην, ελώ ηα ραξηηά ζηα δεμηά ζηηο θσηνγξαθίεο a-d εκβαπηίζηεθαλ ζε νξπθηό έιαην [8]. Δπηθαλεηαθή ηάζε: Ζ επηθαλεηαθή ηάζε παξνπζίαζε αξρηθά κία ζεκαληηθή κείσζε θαη ζην ραξηί πνπ εκβαπηίζηεθε ζε θπηηθφ έιαην αιιά θαη ζην ραξηί πνπ εκβαπηίζηεθε ζε νξπθηέιαην. Ζ κεγαιχηεξε ηηκή ζην ξπζκφ κείσζεο ηεο επηθαλεηαθήο ηάζεο ζεκεηψζεθε ζηηο πξψηεο 500 ψξεο γήξαλζεο. Ν ξπζκφο απηφο κεηψζεθε ζεκαληηθά κεηά ηηο 1000 ψξεο. Ζ παξακέλνπζα επηθαλεηαθή ηάζε ηνπ ραξηηνχ πνπ εκβαπηίζηεθε ζε νξπθηέιαην, έπεζε θάησ απφ ην 50% κέζα ζε 500 ψξεο, ελψ βξέζεθε θάησ απφ ην 20% ζην ηέινο 1000 σξψλ γήξαλζεο. Ρα απνηειέζκαηα απηά ζπκθσλνχλ κε αληίζηνηρεο έξεπλεο πνπ έρνπλ δεκνζηεπηεί ζην παξειζφλ. Αληίζεηα κε ην ραξηί πνπ εκβαπηίζηεθε ζε θπηηθφ έιαην, ε παξακέλνπζα επηθαλεηαθή ηάζε δελ έπεζε θάησ απφ ην 50% αθφκα θαη κεηά ην ηέινο ηνπ πεηξάκαηνο δηάξθεηαο 4000 σξψλ. Βαζκφο πνιπκεξηζκνχ: Έλα δεχηεξν θξηηήξην κέηξεζεο ηεο ζεξκηθήο απνζχλζεζεο ηνπ ραξηηνχ είλαη ν βαζκφο πνιπκεξηζκνχ. Ζ κεηαβνιή ζην βαζκφ 82

83 πνιπκεξηζκνχ, θαη ζηα δχν δείγκαηα, αθνινχζεζε πνξεία παξφκνηα κε απηή ηεο επηθαλεηαθήο ηάζεο. Ρν ραξηί πνπ εκβαπηίζηεθε ζε νξπθηέιαην έθηαζε ζε βαζκφ πνιπκεξηζκνχ θάησ ηνπ 200, ιίγν κεηά ηηο πξψηεο 500 ψξεο γήξαλζεο, απνηέιεζκα πνπ ζπκθσλεί κε αληίζηνηρεο έξεπλεο πνπ έρνπλ δεκνζηεπηεί ζην παξειζφλ. Αληίζεηα γηα ην ραξηί πνπ εκβαπηίζηεθε ζε θπηηθφ έιαην ε ηηκή απηή δελ έπεζε θάησ ηνπ 200 αθφκα θαη κεηά απφ 4000 ψξεο γήξαλζεο. Φνπξάληα: Ζ πεξηεθηηθφηεηα ηνπ δηειεθηξηθνχ ζε θνπξάληα ρξεζηκνπνηείηαη πξνθεηκέλνπ λα εθηηκεζεί ε θαηάζηαζε ηνπ κνλσηηθνχ ραξηηνχ ζε κεηαζρεκαηηζηέο ελ ρξήζεη. Όπσο θαίλεηαη θαη ζηνλ πίλαθα κεηά απφ 4000 ψξεο γήξαλζεο ε πεξηεθηηθφηεηα ζε θνπξάληα ζην νξπθηέιαην είλαη 10 θνξέο κεγαιχηεξε απφ ηελ αληίζηνηρε πεξηεθηηθφηεηα ζην θπηηθφ έιαην. Ξεξηεθηηθφηεηα ζε λεξφ: Ζ πεξηεθηηθφηεηα ζε λεξφ ηνπ ραξηηνχ ζην νξπθηέιαην απμήζεθε ζεκαληηθά θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ πεηξάκαηνο. Αληίζεηα, ε πεξηεθηηθφηεηα ζε λεξφ ηνπ ραξηηνχ πνπ εκβαπηίζηεθε ζην θπηηθφ έιαην κεηψζεθε. Κεηά απφ ηηο 4000 ψξεο γήξαλζεο, ε δηαθνξά ήηαλ ζπληξηπηηθή : ην πνζνζηφ ηνπ λεξνχ ζην ραξηί ζε νξπθηέιαην ήηαλ 3,36%, ελψ ε αληίζηνηρε ηηκή γηα ην ραξηί ζην θπηηθφ έιαην ήηαλ 0,05%. Αληίζηνηρε ηάζε παξνπζίαζε θαη ην πνζνζηφ ηνπ λεξνχ ζην ίδην ην νξπθηέιαην θαη ζην θπηηθφ ιάδη. Ζ ζρεηηθή πγξαζία ηνπ νξπθηέιαηνπ κεηά απφ ηηο 4000 ψξεο ήηαλ 75% ελψ ηνπ θπηηθνχ ειαίνπ κφιηο 2%. Απηφ εμεγείηαη σο εμήο: Έλα πξντφλ ηεο απνδφκεζεο ηνπ ραξηηνχ είλαη ην λεξφ, ην νπνίν ρξεζηκεχεη γηα ηελ επηηάρπλζε ηεο γήξαλζεο ηνπ ίδηνπ ηνπ ραξηηνχ. Ζ βξαδχηεξε ππνβάζκηζε ηνπ ραξηηνχ ζην πγξφ θπζηθνχ εζηέξα εμεγείηαη απφ κηα ζεηξά κεραληζκψλ, πνπ αξρίδεη κε ην πδαηηθφ ηζνδχγην. Νη θπζηθνί εζηέξεο κπνξεί λα δηαιχζνπλ πνιχ πεξηζζφηεξν λεξφ απφ φηη ην νξπθηέιαην, αθνχ έρνπλ πνιχ πςειφηεξν ζεκείν θνξεζκνχ γηα κηα δεδνκέλε ζεξκνθξαζία θαη είλαη πεξηζζφηεξν πδξφθηινη. Γηα λα επηηεπρζεί ηζνξξνπία, ρξεηάδεηαη κηα κεγαιχηεξε πνζφηεηα λεξνχ ζην πγξφ θπζηθνχ εζηέξα ζε ζρέζε κε ην νξπθηέιαην. Απηφ κεηψλεη ην λεξφ ζην ραξηί, κε απνηέιεζκα ηε κείσζε ηεο γήξαλζεο ιφγσ ηνπ λεξνχ. Απηή ε κεηαηφπηζε ηεο ηζνξξνπίαο απνηειεί ηνλ θχξην ζπληειεζηή ζην κεησκέλν ζπληειεζηή γήξαλζεο θαη ζην κεησκέλν ξπζκφ απνζχλζεζεο ηνπ ραξηηνχ. Κφιηο δηαιπζεί ζηνλ εζηέξα, ην λεξφ κπνξεί λα πδξνιχεη ηνλ εζηέξα γηα λα δηακνξθψζεη ειεχζεξα ιηπαξά νμέα. Απηά ηα ιηπαξά νμέα κπνξνχλ ζηε ζπλέρεηα λα αληηδξάζνπλ κε ηα κφξηα ηνπ ραξηηνχ ζε κηα ρεκηθή αληίδξαζε πνπ νλνκάδεηαη «trans-εζηεξνπνίεζε», θαη λα ελεξγνχλ γηα λα παξέρνπλ έλα κηθξφ πνζφ επηπιένλ πξνζηαζίαο ηεο θπηηαξίλεο απφ ηελ πδξνιπηηθή επίζεζε. Ζ αληίδξαζε δεκηνπξγεί αιπζίδεο κνξίσλ ιηγφηεξν επάισηεο ζηελ ζεξκηθή απνζχλζεζε ιφγσ πδξφιπζεο. Ρν ζσξεπηηθφ απνηέιεζκα είλαη λα επηβξαδχλεη ηνλ ξπζκφ ηεο γήξαλζεο ηνπ ραξηηνχ. 83

84 Πίλαθαο 6-1: Απνηειέζκαηα πεηξάκαηνο γήξαλζεο [3]. 84

85 Ζ δηαθνξά ζηα πνζνζηά γήξαλζεο κεηαθξάδεηαη ζε 21 C πςειφηεξε επηηξεπφκελε ζεξκνθξαζία ιεηηνπξγίαο γηα ην θπζηθφ εζηέξα / ζεξκηθά αλαβαζκηζκέλν ζχζηεκα ραξηηνχ Kraft. Σξεζηκνπνηψληαο ηνλ IEEE πξφηππν νδεγφ, ε κφλσζε ζα έρεη ηελ ίδηα δηάξθεηα δσήο ζε κηα άλνδν ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ ζεκείνπ hot spot ησλ 86 C ζε θπζηθφ εζηέξα, φπσο θαη ζε κηα άλνδν ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ ζεκείνπ hot spot ησλ 65 C ζε νξπθηέιαην. Σρήκα 6-1: Κακπύιεο θνξεζκνύ γηα νξπθηέιαην θαη θπηηθό έιαην [3]. Ξξέπεη επίζεο λα ηνληζηεί ζην ζεκείν απηφ ην εμήο: Δίλαη γλσζηφ φηη ε ζρεηηθή πγξαζία απνηειεί θξίζηκν παξάγνληα γηα ηελ δηειεθηξηθή αληνρή ηνπ ειαίνπ. Ρφζν γηα ηα νξπθηέιαηα, φζν θαη γηα ηα θπηηθά έιαηα, ε δηειεθηξηθή αληνρή κεηψλεηαη ζεκαληηθά, φηαλ ην πνζνζηφ ζρεηηθήο πγξαζίαο ηνπο μεπεξλά ην 50% πεξίπνπ. Ζ δηαθνξά αλάκεζα ζηα δχν έιαηα είλαη φηη ζε ζεξκνθξαζία πεξηβάιινληνο, 50% πγξαζία ζην νξπθηέιαην κεηαθξάδεηαη θαη απφιπην ηηκή ζε πεξίπνπ 30 mg/kg ελψ ζηα θπηηθά έιαηα ε ίδηα ηηκή είλαη πεξίπνπ 550 mg/kg. Γειαδή πεξίπνπ 20 θνξέο κεγαιχηεξε. Ρν ζρήκα 6-2 παξνπζηάδεη ηε ζρέζε ηεο δηειεθηξηθήο αληνρήο νξπθηέιαηνπ θαη θπηηθνχ ειαίνπ κε ηελ πγξαζία.

86 Σρήκα 6-2: Γηειεθηξηθή αληνρή (kv) ζε ζρέζε κε ηελ πγξαζία (ppm) [3]. Ζ πνηφηεηα ηνπ ειαίνπ έρεη επηπηψζεηο άκεζα ζηηο ζπλζήθεο ηεο κφλσζεο θπηηαξίλεο θαη θαζψο ε πγξαζία θαη ην φμηλν πεξηερφκελν έρεη επηπηψζεηο ζην πνζνζηφ ππνβάζκηζεο ηεο θπηηαξίλεο. Νη θπζηθνί εζηέξεο κπνξνχλ λα επεθηείλνπλ ηελ δσή ελφο κεηαζρεκαηηζηή κε ηελ πξνζηαζία ηεο κφλσζεο θπηηαξίλεο. πνηίζεηαη φηη νη θπζηθνί εζηέξεο κεηψλνπλ ην πνζνζηφ ηεο θπηηαξίλεο πνπ γεξλά κε ηελ αθαίξεζε ηνπ λεξνχ απφ ηελ θπηηαξίλε θαη ηεο πξαφηεηαο ησλ ελψζεσλ πνπ δεκηνπξγνχληαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο γήξαλζεο ηνπ ειαίνπ. Νμέα πνπ δεκηνπξγνχληαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο νμείδσζεο ηνπ ειαίνπ έρνπλ επηπηψζεηο ζην πνζνζηφ ππνβάζκηζεο ηεο θπηηαξίλεο. Ρα νμέα πνπ δηακνξθψλνληαη ζην νξπθηέιαην είλαη θαηαζηξεπηηθά, ελψ ηα νμέα πνπ παξάγνληαη απφ ηνπο εζηέξεο είλαη επεξγεηηθά. Απηφ νθείιεηαη ζηηο δηαθνξέο ζηηο ρεκηθέο δνκέο ησλ νμέσλ πνπ δηακνξθψλνληαη απφ ηνπο εζηέξεο θαη απφ ην νξπθηέιαην. Θαηαιήγνπκε επνκέλσο ζην ζπκπέξαζκα φηη ε ρξήζε ησλ θπηηθψλ ειαίσλ επηβξαδχλεη ην ξπζκφ γήξαλζεο ηνπ κνλσηηθνχ ραξηηνχ, πξνζηαηεχνληαο ην απφ ηε ζεξκηθή απνζχλζεζε. Γεδνκέλνπ φηη ε ππεξθφξησζε ελφο κεηαζρεκαηηζηή έρεη ζπλέπεηεο πξψηα απ φια ζηε δσή ηνπ κνλσηηθνχ ραξηηνχ, ππνζηεξίδεηαη απφ ηα πεηξακαηηθά δεδνκέλα φηη ε ρξήζε ησλ θπηηθψλ ειαίσλ θαζηζηά δπλαηή ηε ιεηηνπξγία ηνπ κεηαζρεκαηηζηή ζε ζπλζήθεο ππεξθνξηίζεσο ρσξίο ζπλέπεηεο ζην πξνζδφθηκν ηεο δσήο ηνπ. Δλαιιαθηηθά βέβαηα θαη ζηελ πεξίπησζε πνπ δελ ηίζεηαη δήηεκα ππεξθνξηίζεσο, ν κεηαζρεκαηηζηήο θπηηθνχ ειαίνπ πξνβιέπεηαη λα έρεη ηνπιάρηζηνλ ηελ δηπιάζηα δσή απφ φηη έλαο κεηαζρεκαηηζηήο ζπκβαηηθνχ νξπθηέιαηνπ. 86

87 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 7 Δθαπμογή Retrofilling Κηα εθαξκνγή πνπ παξνπζηάδεη ηδηαίηεξν ελδηαθέξνλ γηα ηα θπηηθά έιαηα, είλαη απηή ηεο αληηθαηάζηαζεο ηνπ νξπθηειαίνπ ζε έλαλ κεηαζρεκαηηζηή, κε ζηφρν αθ ελφο ηε βειηίσζε ηεο αζθάιεηαο έλαληη ηεο πηζαλφηεηαο θσηηάο, ιφγσ ηνπ πςεινχ ζεκείνπ αλάθιεμεο ηνπ θπηηθνχ ειαίνπ, αιιά θαη ελδερνκέλσο ηελ επέθηαζε ηεο απνκέλνπζαο ζεξκηθήο δσήο ηνπ, κέζσ ηεο βειηίσζεο ηεο θαηάζηαζεο ηνπ κνλσηηθνχ ραξηηνχ. Ξξέπεη λα ζεκεησζεί ζε απηφ ην ζεκείν, φηη ηα θπηηθά έιαηα είλαη απνιχησο ζπκβαηά κε ηα νξπθηέιαηα θαη θαλέλα ιεηηνπξγηθφ πξφβιεκα δελ παξνπζηάδεηαη κε ηελ αλάκεημή ηνπο. Κεξηθά απφ ηα αξρηθά νξπθηέιαηα ζα παξακείλνπλ ζηε κνλάδα ηνπ κεηαζρεκαηηζηή αλεμάξηεηα απφ ην πνζφ μεπιχκαηνο πνπ γίλεηαη. Σαξαθηεξηζηηθά ην αλακελφκελν ππφινηπν έιαην πξέπεη λα είλαη ιηγφηεξν απφ 4%, ην πεξηζζφηεξν απφ ηα νπνίν βξίζθεηαη ζην εκπνηηζκέλν ραξηί ηεο κφλσζεο. Αθφκε θαη ρσξίο μέπιπκα, ην ππφινηπν έιαην πξέπεη ζπάληα, λα ππεξβεί ην 6%. Ξεξαηηέξσ δε, έλα θπηηθφ έιαην δηαηεξεί ην πςειφ ζεκείν αλάθιεμήο ηνπ αθφκα θαη κε ηελ παξνπζία έσο θαη 7,5% νξπθηειαίνπ (ζρήκα 7-1 ). Απηφ ην θαζηζηά ηδαληθφ γηα εθαξκνγέο Retrofill, φπνπ είλαη δεδνκέλν φηη έλα πνζνζηφ νξπθηειαίνπ ζα παξακείλεη ζην κεηαζρεκαηηζηή, αθφκα θαη κεηά απφ πνιχ πξνζεθηηθφ πιχζηκν. Ρα ζρήκαηα παξνπζηάδνπλ ηηο ηδηφηεηεο ησλ κηγκάησλ ζηα δηάθνξα πνζνζηά ηνπ ζπκβαηηθνχ νξπθηειαίνπ πνπ αλακηγλχεηαη ζην θπζηθφ ξεπζηφ εζηέξα. Σρήκα 7-1: Σεκεία αλάθιεμεο θαη θαύζεο ζε ζρέζε κε ην πνζνζηό νξπθηειαίνπ ζην θπηηθό έιαην [24]. 87

88 Σρήκα 7-2: Ιμώδεο ζε ζρέζε κε ην πνζνζηό νξπθηειαίνπ ζην θπηηθό έιαην [24]. Σρήκα 7-3: Σεκεην ξνήο ζε ζρέζε κε ην πνζνζηό νξπθηειαίνπ ζην θπηηθό έιαην [24]. 88

89 Σρήκα 7-4: Δπηθαλεηαθή ηάζε ζε ζρέζε κε ην πνζνζηό νξπθηειαίνπ ζην θπηηθό έιαην [24]. Σρήκα 7-5: Παξάγνληαο δηαζθεδαζκνύ ζηνπο 25 C ζε ζρέζε κε ην πνζνζηό νξπθηειαίνπ ζην θπηηθό έιαην [24]. 89

90 Σρήκα 7-6: Τάζε δηειεθηξηθήο αληνρήο ζε ζρέζε κε ην πνζνζηό νξπθηειαίνπ ζην θπηηθό έιαην [24]. Δλψ ε κείσζε ηνπ ζεκείνπ αλάθιεμεο είλαη ζπλεπήο κε ηηο πξνζδνθίεο θαζψο ε αλαινγία ηνπ ειαίνπ ζην θπζηθφ εζηέξα απμάλεηαη, ην ζεκείν θαχζεο δελ κεηψλεηαη ζεκαληηθά κέρξη κηα ηηκή θαηψηαησλ νξίσλ πνπ επηηπγράλεηαη πεξηεθηηθφηεηα ζε νξπθηέιαην κεηαμχ επηά θαη νθηψ ηνηο εθαηφ. Απηφ επηηξέπεη retrofilling ηνπ νξπθηειαίνπ κε ην θπζηθφ εζηέξα πνπ εγγπάηαη φηη ην ζεκείν αλάθιεμεο ζα παξακείλεη αξθεηά παξαπάλσ απφ ηε ιηγφηεξν-εχθιεθηε απαίηεζε ησλ 300ºC, αθφκα θαη κεηά απφ ηνλ παξαηαζέληα ρξφλν. Δηθόλα 7-1: Απνηειέζκαηα πεηξάκαηνο γήξαλζεο: ραξηί αξρηθά εκβαπηηζκέλν ζε νξπθηέιαην πνπ αληηθαζίζηαηαη από θπηηθό έιαην [3]. 90