V t li u cách đi n ậ ệ ệ
Khái ni m và đ c tính c a ch t cách đi n ệ ặ ủ ấ ệ
V t li u cách đi n ho c ch t đi n môi là ch t dùng nó đ th c hi nậ ệ ệ ặ ấ ệ ấ ể ự ệ cách đi n cho các ph n d n đi n c a các chi ti t trong thi t b đi n ệ ầ ẫ ệ ủ ế ế ị ệ
Vật liệu cách điện có khả năng tạo ra một môi trường cách điện hiệu quả, giúp ngăn chặn sự truyền tải điện năng Đặc tính của chất cách điện là khả năng tích lũy năng lượng trong trường điện, từ đó duy trì sự ổn định và an toàn cho các hệ thống điện.
1.1.2 Phân lo i các ch t đi n môi:ạ ấ ệ
+ Theo tr ng thái v t th ch t đi n môi g m: ch t khí, l ng và r nạ ậ ể ấ ệ ồ ấ ỏ ắ + Theo b n ch t hóa h c,ch t đi n môi đả ấ ọ ấ ệ ược chia ra: ch t vô c và h uấ ơ ữ cơ
+ Theo kh năng ch u nhi t ch t đi n môi đả ị ệ ấ ệ ược phân thành các c p: Y,ấ
1.1.3 Tính ch t chung c a v t li u cách đi n:ấ ủ ậ ệ ệ a Tính hút m:ẩ
Hút m: ẩ Là kh năng hút m t môi trả ẩ ừ ường xung quanh.
+ Tác h i:tăng dòng đi n rò, t n hao đi n môi và gi m đi n áp phóngạ ệ ổ ệ ả ệ đi nệ
+ Bi n pháp kh c ph c: th c hi n s n ph trên b m t đi n môi.ệ ắ ụ ự ệ ơ ủ ề ặ ệ
Tính th m th u: là kh năng cho h i nẩ ấ ả ơ ước xuyên qua v t li u.ậ ệ
Lượng khí m trong thời gian đi qua mặt phẳng S (cm²) của lớp vật liệu cách điệu có chiều dày h (cm) dưới tác động của hiệu suất áp suất P1 và P2 (mmHg) hai phía bề mặt vật liệu được tính theo công thức sau:
Trong đó: là đ th m m c a v t li uộ ấ ẩ ủ ậ ệ
+ Tác h i: tạ ương t nh tính hút m.ự ư ẩ
Tính dính ước: Kh năng hình thành màng m trên b m t v t li u khi bả ẩ ề ặ ậ ệ ề m t v t li u đ t trong môi trặ ậ ệ ặ ường có đ m cao.ộ ẩ
+ Tác h i: tăng dòng đi n rò và gi m đáng k đi n áp phóng đi n.ạ ệ ả ể ệ ệ
+ Bi n pháp kh c ph c: th c hi n s n ph trên b m t đi n môi.ệ ắ ụ ự ệ ơ ủ ề ặ ệ b Tính c h c:ơ ọ Đ b n kéo, nén và u n trong các đi n môi khác nhau r t nhi u: Độ ề ố ệ ấ ề ộ b n ph thu c r t nhi u vào ti t di n c a m u v t li u ề ụ ộ ấ ề ế ệ ủ ẫ ậ ệ
* Ví dụ: s i thu tinh khi đợ ỷ ường kính gi m thì đ b n c h c tăng, khiả ộ ề ơ ọ đường kính gi m t i 0,01 mm thì đ t đả ớ ạ ược gi i h n b n nh dây đ ng Đớ ạ ề ư ồ ộ b n c h c gi m khi nhi t đ tăng.ề ơ ọ ả ệ ộ
Tính giòn là khả năng của vật liệu chịu lực tác động, thể hiện qua các biểu thị khả năng của vật liệu khi bị nén Đặc điểm này liên quan đến việc vật liệu có thể bị gãy hoặc nứt khi chịu áp lực, thường xảy ra ở những vật liệu có kích thước nhỏ hơn.
Ngoài ra đ i v i các ch t l ng ho c n a l ng nh : d u, s n, h n h pố ớ ấ ỏ ặ ử ỏ ư ầ ơ ỗ ợ các ch t tráng, t m thì đ nh t là m t đ c tính quan tr ng.ấ ẩ ộ ớ ộ ặ ọ c Tính ch t hoá h c và kh năng ch u phóng x c a đi n môi:ấ ọ ả ị ạ ủ ệ
Khi làm việc lâu dài với các sản phẩm kim loại, cần đảm bảo rằng chúng không bị ăn mòn khi tiếp xúc với môi trường Điều này đặc biệt quan trọng đối với các sản phẩm có tính chất hóa học khác nhau, như axit, để duy trì độ bền và hiệu suất của kim loại Việc chọn lựa và xử lý đúng cách các vật liệu này sẽ giúp ngăn chặn sự hư hỏng và kéo dài tuổi thọ của sản phẩm.
Khi sản xuất các chi tiết, có thể sử dụng các hóa chất khác nhau như chất kết dính và chất hòa tan trong các điều kiện môi trường khác nhau Hiện tượng đánh thùng diễn ra trong môi trường và đặc biệt cần chú ý đến cách điều chỉnh để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Khi cường độ điền trộm đường cao hơn giới hạn, sẽ xảy ra đánh thùng điền môi Đánh thùng là quá trình ảnh hưởng tiêu cực đến chất điền môi, làm mất đi tính chất cách điền chặt chẽ của nó.
Truyền áp lực là quá trình tạo ra áp suất trong môi trường, được xác định bởi độ ẩm và nhiệt độ của không khí Độ ẩm không khí có thể được tính toán bằng công thức cụ thể, giúp xác định chính xác điều kiện môi trường.
Trong đó: d: chi u dày ch t đi n môi ch đánh th ng, mm.ề ấ ệ ở ỗ ủ e Đ b n đi n:ộ ề ệ Đ c tr ng b ng giá tr đi n áp l n nh t đ t vào b m t c a v t li uặ ư ằ ị ệ ớ ấ ặ ề ặ ủ ậ ệ mà v t li u v n đ m b o tính cách đi n.ậ ệ ẫ ả ả ệ
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của vật liệu cách nhiệt bao gồm nhiệt độ và áp suất Nếu áp suất giảm, độ bền của vật liệu sẽ tăng, trong khi nếu áp suất tăng, độ bền sẽ giảm Tính chịu nhiệt của vật liệu được đánh giá qua khả năng chống lại nhiệt độ cao trong thời gian ngắn và dài hạn, cũng như khả năng duy trì tính chất ban đầu dưới tác động của nhiệt độ Đối với vật liệu cách nhiệt, độ bền chịu nhiệt được xác định bởi nhiệt độ mà tại đó vật liệu bắt đầu có sự thay đổi tính chất.
Ch t cách đi n th khí ấ ệ ể
Không khí phì đại là yếu tố quan trọng trong việc tham gia vào các thiết bị điện, đóng vai trò như vật liệu cách điện cho các vật liệu cách nhiệt Tuy nhiên, việc tạo ra không khí trong vật liệu cách điện có thể gây ra những khoảng rỗng trong các cuộn dây của máy điện và thiết bị điện, dẫn đến tình trạng suy giảm hiệu suất cách điện.
1.2.2 Nit :ơ Đôi khi được dung thay không khí đ l p đ y các t đi n khí, cũng nhể ấ ầ ụ ệ ư trong các trường h p khác, b i vì nó có nh ng đ c tính cách đi n g n gi ngợ ở ữ ặ ệ ầ ố v i không khí, l i không có ch a 0ớ ạ ứ 2 là ch t có th gây tác d ng oxy hóa trênấ ể ụ các v t li u ti p xúc v i nó.ậ ệ ế ớ
Elaga là một loại vật liệu chịu nhiệt, có khả năng chịu được nhiệt độ sôi lên đến 64°C và áp suất tối đa 20at mà không bị hóa lỏng Nó không độc hại và không bị phân hủy khi đun nóng đến 800°C, cho phép sử dụng trong nhiều ứng dụng như tủ điện, cáp và máy cắt với hiệu quả cao.
1.2.4 Hydrô: Đó là m t ch t khí nh , có nh ng đ c tính r t thu n l i đ dùng làmộ ấ ẹ ữ ặ ấ ậ ợ ể môi trường làm mát thay cho không khí S làm mát máy đi n đự ệ ược c i thi nả ệ h n nhi u khi ta s d ng hyđrô Dùng hyđrô thay cho không khí s gi m đơ ề ử ụ ẽ ả ược nhi u t n th t công su t do ma sát c a roto v i ch t khí và do qu t gió gây ra,ề ổ ấ ấ ủ ớ ấ ạ b i vì t n hao y g n nh t l v i t tr ng c a ch t khí.ở ổ ấ ầ ư ỷ ệ ớ ỷ ọ ủ ấ
Do không có tác động oxy hóa của ôxy trong không khí, việc sử dụng hyđrô làm chất đốt trong dây chuyền máy điện giúp nâng cao hiệu suất hoạt động Hyđrô không chỉ cải thiện khả năng hòa tan mà còn tạo điều kiện làm việc ổn định trong môi trường này Sử dụng hyđrô làm nguồn năng lượng cho phép tăng công suất và hiệu quả công tác của máy điện, đặc biệt là trong các máy phát điện và máy bù công suất.
M t s khí – ch y u là các h p ch t halogen (Flo, Clo,…) có kh iộ ố ủ ế ợ ấ ố lượng phân t và t tr ng cao, năng lử ỷ ọ ượng ion hóa l n, có đ b n đi n caoớ ộ ề ệ h n h n không khí.ơ ẳ
Mặt trời khí là hydrocacbon flo hóa như CF4, C2F6 và hydrocacbon clo hóa như C7H14, C8F16 Những khí này có đặc tính bền vững trong không khí và sự phát thải của chúng vào môi trường làm tăng đáng kể nồng độ khí nhà kính.
Các lo i khí tr nh : Neon, Acgon… cũng nh h i th y ngân có đạ ơ ư ư ơ ủ ộ b n đi n th p đề ệ ấ ược dùng đ l p đ y các d ng c đi n chân không các bóngể ấ ầ ụ ụ ệ đèn.
Ch t cách đi n th l ng ấ ệ ể ỏ
1.3.1 D u m cách đi n (d u máy bi n áp):ầ ỏ ệ ầ ế
Là vật liệu cách điện hiệu quả trong ngành điện, chất liệu này có vai trò quan trọng trong việc làm mát và cách điện cho máy biến áp Nó cũng giúp cách điện và giảm thiểu hiện tượng phóng điện trong máy cắt điện, đảm bảo hiệu suất và độ an toàn trong hệ thống điện.
Tính chất của dầu: Tính chất có trong dầu làm giảm sút rất lớn đến nấc ủ ầ ạ ấ ầ ả ấ ớ ế, do đó trước khi cho dầu vào máy, phải làm sạch ả ạ và khuấy trong chân không Điện trở suất của dầu không dưới 10 ấ ệ ở ấ ủ ầ ả 4 – 10 6 ( cm), làm việc dài hơn nhiệt độ 90 – 95 ệ ạ ở ệ ộ 0 C Dầu điện: Có đặc tính cách điện cao, trong trường hợp dầu chất lượng cao có thể đạt tới 160 kV/cm, với ạớ = 2,2 – 2,3 Vì là chất lỏng nên dầu có tính ỏ ầ ph c h i cách điện cao, có thể thâm nhập vào các khe rãnh h p.
Nhược điểm của việc sử dụng nhiên liệu cao với các tập chất và đậm đặc có thể dẫn đến việc phát sinh khí thải độc hại Nhiệt độ cao trong quá trình đốt cháy tạo ra các khí sinh ra độc hại, làm giảm hiệu suất cách nhiệt và làm mát của hệ thống Ngoài ra, khi cháy xảy ra, khói đen và khí độc hại có thể hòa lẫn vào không khí, gây ảnh hưởng xấu đến môi trường và sức khỏe con người.
Là lo i d u dùng đ t m các t đi n gi y, đ c bi t là t đi n đ ngạ ầ ể ẩ ụ ệ ấ ặ ệ ụ ệ ộ l c đ bù trong các tr m phân ph i đi n.ự ể ạ ố ệ
Khi cách điền băng giấy của tấm đệm được cải tiến, độ bền và khả năng chịu lực của nó cũng tăng lên Do đó, kích thước, trọng lượng và giá thành của tấm đệm cũng được điều chỉnh phù hợp.
Các đ c tính c a d u t đi n r t gi ng v i d u bi n áp Đ b n đi nặ ủ ầ ụ ệ ấ ố ớ ầ ế ộ ề ệ c a t đã đủ ụ ược làm khô ph i l n h n 20 kV/mm.ả ớ ơ
1.3.3 D u cáp đi n:ầ ệ Được dùng trong vi c t m cáp đi n l c có công d ng làm mát và tăngệ ẩ ệ ự ụ đ b n đi n Có nhi u loài d u khác nhau:ộ ề ệ ề ầ
Lo i cáp ch a d u làm vi c đi n cao áp trên 110kV, ngạ ứ ầ ệ ở ệ ười ta dùng lo i d u có đ nh t th p ạ ầ ộ ớ ấ 3,5 mm 2 /s nhi t đ 100Ở ệ ộ 0 C, nhi t đ 50ở ệ ộ 0 C
Lõi cáp chờ đu làm việc điện áp trên 35kV thường được làm từ nhôm hoặc chì, với các đặc tính chịu nhiệt cao, không nhỏ hơn 23 mm²/s nhiệt độ 100 độ C Để tăng độ dẫn điện, người ta thường thêm nhựa thông vào lõi cáp.
Trong nh ng năm g n đây ngữ ầ ười ta đã đi u ch ra đề ế ược nhi u lo i v tề ạ ậ li uệ cách đi n l ng t ng h p có m t vài tính ch t t t h n d u m cách đi n:ệ ỏ ổ ợ ộ ấ ố ơ ầ ỏ ệ
Ch t cách đi n h u c ấ ệ ữ ơ
Trong các lo i v t li u cách đi n, v t li u cách đi n h u c đóng m tạ ậ ệ ệ ậ ệ ệ ữ ơ ộ vai trò quan tr ng, nó tham gia vào h u h t cách đi n c a các thi t b đi n.ọ ầ ế ệ ủ ế ị ệ
Cacbon là nguyên tố quan trọng trong việc hình thành các hợp chất hữu cơ, có khả năng tạo ra nhiều loại cấu trúc phân tử khác nhau Nó tham gia vào việc tạo ra các chất có cấu trúc phân tử đa dạng như chuỗi, nhánh hoặc vòng Cấu trúc phân tử của cacbon ảnh hưởng lớn đến tính chất của các hợp chất hữu cơ, làm cho chúng có nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghiệp.
Mẫu vật liệu cách điệu là những chất có phân tử lớn, thường được sử dụng trong lĩnh vực xây dựng Chúng có số lượng nguyên tố tham gia vào phân tử không nhiều, nhưng lại có vai trò quan trọng trong việc tạo ra các hợp chất chất lượng cao Những chất này có khả năng tạo ra các sản phẩm với tính năng vượt trội, nhờ vào cấu trúc phân tử đặc biệt của chúng.
Trong t nhiên ta g p m t s v t li u thu c v các v t li u h u cự ặ ộ ố ậ ệ ộ ề ậ ệ ữ ơ cao phân t , chúng có t m quan tr ng r t l n đ i v i k thu t nh : t t m,ử ầ ọ ấ ớ ố ớ ỹ ậ ư ơ ằ cao su,…
Dựa vào nguồn gốc của các vật liệu hư cấu cao phân, người ta có thể phân thành 2 loại: Loại thứ nhất là vật liệu nhân tạo, được sản xuất ra bằng cách chế biến hóa học những chất cao phân có sẵn trong thiên nhiên.
Lõi thép là một thành phần quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau Nó được tạo ra từ các vật liệu cao phân tử, giúp cải thiện độ bền và tính năng của sản phẩm Quá trình sản xuất lõi thép thường bao gồm việc tổng hợp từ các chất thô, mang lại hiệu suất tối ưu cho các ứng dụng kỹ thuật.
Những hợp chất cao phân tử đóng vai trò quan trọng nhất trong việc bền vững hóa học, bao gồm các chất trùng hợp hay polymer Đây là những chất mà các phân tử của chúng được coi là sự kết hợp mạnh mẽ giữa các nhóm nguyên tử có cấu trúc tương tự nhau.
Theo cấu trúc phân tử, các polymer được chia thành hai nhóm chính: polymer chuỗi thẳng và polymer không gian Polymer chuỗi thẳng có hình dáng giống như một chuỗi xích, trong khi polymer không gian phát triển theo nhiều hướng khác nhau.
Theo s bi n đ i tính ch t dự ế ổ ấ ưới tác d ng nhi t c a polime ngụ ệ ủ ười ta chia thành 2 nhóm: các v t li u nhi t d o và các v t li u nhi t c ng.ậ ệ ệ ẻ ậ ệ ệ ứ
Các vật liệu nhiệt dẻo khi được đốt nóng sẽ chuyển trạng thái từ rắn sang lỏng, và khi nguội đi, chúng sẽ trở lại trạng thái rắn Chúng có khả năng hòa tan trong các dung môi phù hợp Tính chất đặc biệt của các vật liệu này là khi được đốt nóng đến nhiệt độ nhất định, chúng không gây ra sự biến đổi không mong muốn về tính chất Khi nhiệt độ tăng, các vật liệu nhiệt dẻo sẽ thay đổi tính chất, trở nên dẻo hơn và có tính hòa tan tốt hơn, từ đó cải thiện khả năng chế biến và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.
Tóm lại, các chất cách điện khi vận hành đòi hỏi phải có độ bền cao mà không bị hóa dẻo, không biến dạng và giữ được tính ổn định khi tiếp xúc với dung môi Vật liệu nhựa có độ co dãn tốt hơn và ít giòn hơn so với vật liệu kim loại, ít bị hóa già và trong nhiều trường hợp, công nghệ chế tạo các vật liệu nhựa dẻo cũng đang dần tiến bộ.
S n và êmay cách đi n ơ ệ
Sơn là vật liệu quan trọng trong kỹ thuật điển, với khả năng tạo ra các lớp sơn (như nhựa, bitum, dầu khô) hòa tan trong dung môi hữu cơ Khi sơn bay hơi, dung môi sẽ chuyển đổi sơn sang trạng thái rắn, tạo thành màng sơn có đặc tính cách điện và rắn chắc.
Theo công d ng chia ra 3 nhóm:ụ
Sản phẩm được sử dụng trong cách điển hình như giày, các tông, bông, và nhiều vật liệu khác để tạo ra các cuộn dây của dây quấn máy điện và thiết bị điện Sản phẩm này giúp cải thiện các lớp trong vật liệu cách điện, các khoảng rỗng giữa vòng dây và các lớp dây quấn Khi khô, các vật liệu này sẽ trở nên có độ bền cao hơn, giúp cho sản phẩm đạt được hiệu suất tốt hơn Hơn nữa, sản phẩm còn làm tăng khả năng chống ẩm, thấm mồ hôi, và nâng cao độ bền cho sản phẩm.
Sản phẩm ủ Dùng đ ph lên bề mặt vật liệu học sản phẩm có màng nhẵn bóng, chịu mài mòn và độ bền cao Sản phẩm giúp nâng cao độ bền và bảo vệ chất lượng của sản phẩm, do đó tăng độ áp phóng và bảo vệ chống lại các tác động từ môi trường Nó cũng có khả năng chống lại các chất có hoạt tính hóa học và xâm thực, đồng thời cải thiện tính thẩm mỹ của bề mặt sản phẩm.
Sản phẩm phủ kim loại có nhiều loại, bao gồm sơn mài và sơn các loại khác Men màu cũng thuộc loại sơn phủ, nó được sử dụng để tăng cường chất lượng bề mặt, giúp cải thiện tính thẩm mỹ và độ bám dính.
+ Dùng đ dán các v t li u cách đi n v i nhau và v i các kim lo i,ể ậ ệ ệ ớ ớ ạ ngoài kh năng v cách đi n nó còn c n đ bám dính cao.ả ề ệ ầ ộ
+ Theo ch đ s y ngế ộ ấ ười ta chia s n thành các lo i nh sau: S n s yơ ạ ư ơ ấ nóng, s n s y ngu i.ơ ấ ộ
S n nh aơ ự : Là dung d ch c a nh a (t nhiên, nhân t o và nh a t ngị ủ ự ự ạ ự ổ h p) hoà tan trong các dung môi h u c d bay h i.ợ ữ ơ ễ ơ
S n d uơ ầ : Đượ ạc t o ra t d u khô, đ gi m đ nh t và nâng cao t cừ ầ ể ả ộ ớ ố đ khô c a s n ngộ ủ ơ ười ta thường pha thêm vào s n dung môi và ch t làm khô.ơ ấ
S n d u nh a:ơ ầ ự Là s n d u có pha thêm nh a t ng h p nh m c iơ ầ ự ổ ợ ằ ả thi n đ c tính c a màng s n.ệ ặ ủ ơ
S n d u Bitum:ơ ầ Thành ph n ngoài Bitum còn có c d u khô, nó đầ ả ầ ược dùng khá r ng rãi.ộ
S n Bitum đen:ơ màng s n kém ch u tác d ng c a xăng, d u.ơ ị ụ ủ ầ
V t li u cách đi n d ng x ậ ệ ệ ạ ơ
Là lo i v t li u r t phù h p v i k thu t l nh R t nhi u lo i g có đạ ậ ệ ấ ợ ớ ỹ ậ ạ ấ ề ạ ỗ ộ b n c h c cao nhi t đ th p đ c bi t khi đ m nh Mô đun đàn h i vàề ơ ọ ở ệ ộ ấ ặ ệ ộ ẩ ỏ ồ đ b n nén đ u tăng khi nhi t đ gi m Đ b n nén c a g t 800kg/cmộ ề ề ệ ộ ả ộ ề ủ ỗ ừ 2 ở
Gi y và cáctông đấ ược s n xu t ch y u t xenlulo và đả ấ ủ ế ừ ược hòa tan trong dung d ch ki m.(Trong th c t có nh ng lo i gi y không có ch aị ề ự ế ữ ạ ấ ứ xenlulo)
Gi y và cáctông cách đi n đấ ệ ược s n xu t t xenlulo natron Có đả ấ ừ ộ b n c cao, ch u nhi t t t, đ b n đi n tề ơ ị ệ ố ộ ề ệ ương đ i cao.ố
Nhược đi m: Nhể ược đi m l n nh t c a gi y và cáctông là hút mể ớ ấ ủ ấ ẩ l n.ớ
Giấy cáp là vật liệu quan trọng trong ngành điện, được sử dụng để cách điện cho cáp điện lực Giấy cách điện thường được áp dụng để bảo vệ cáp điện trong các hệ thống điện Ngoài ra, giấy tẩm dầu cũng được sử dụng để cách điện cho các thiết bị điện.
Cáctông có hai loại chính: loại dùng cho cách điện ngoài không khí và loại ngâm trong dầu Loại đầu tiên thường được sử dụng để lót cho các máy điện quay, giúp bảo vệ và cách điện hiệu quả Loại thứ hai, ngâm trong dầu, được sử dụng chủ yếu trong các thiết bị máy móc có áp suất cao, đảm bảo tính ổn định và an toàn trong quá trình vận hành.
Trong kỹ thuật cách điện, người ta sử dụng sợi tĩnh điện làm cách điệu cho việc bảo vệ dây dẫn và dây cáp, nhằm giảm thiểu phức tạp trong quản lý và thi công Vải và băng dính được dùng để đảm bảo phần cách điện chủ yếu của máy điện và thiết bị điện, giúp bảo vệ chúng khỏi các tác động có hại từ phía ngoài.
M t s lo i v i và băng thộ ố ạ ả ường dùng:
V i s n là v i đả ơ ả ượ ẩc t m s n nh m đ m b o đ b n c h c và đ mơ ằ ả ả ộ ề ơ ọ ả b o cho v t li u có đ b n cách đi n cao.ả ậ ệ ộ ề ệ
Tu theo lối s n t m, các đặc tính của vật liệu có sự khác nhau Nếu sử dụng s n d u v i có màu vàng, loại này chủ yếu là dầu và dung môi h u c, nhưng có khuynh hướng già hóa do nhiệt Đặc điểm điện của vật liệu này nằm trong khoảng 30-50 KV/mm, trong khi tính chất tổng hợp đạt từ 50 đến 90 KV/mm.
N u dùng s n Bitum thì v i s n có màu đen, ch u m t t, song kémế ơ ả ơ ị ẩ ố ch u tác d ng c a dung môi (xăng, d u…) đ b n đi n cao kho ng 50 ị ụ ủ ầ ộ ề ệ ả 60 KV/mm. b Công d ng: ụ
V i s n dùng làm cách đi n cho cáp, cho máy đi n và thi t b đi n, làmả ơ ệ ệ ế ị ệ l p lót cách đi n.ớ ệ
V t li u cách đi n d ng d o ậ ệ ệ ạ ẻ
Màng dẻo và màng mỏng có độ dày khoảng 0,02mm và được sản xuất từ các sản phẩm bằng Polymer Chúng được thiết kế với khả năng chịu lực cao, có đặc điểm nổi bật, và thường được sử dụng làm chất cách điện cho máy điện, dây curoa, cáp, và các thiết bị điện khác Điển hình là các màng Ête xenlulo được dán lên các tông, tạo nên vật liệu có độ bền cao Các màng trung tính như PE, PS, PP và Politetrafloêtylen có giá trị cao trong kỹ thuật điện.
Chất dẻo là các vật liệu được sử dụng để sản xuất hàng loạt các sản phẩm có hình dáng và kích thước khác nhau, được định hình qua khuôn ép Trong kỹ thuật, chất dẻo được ứng dụng rộng rãi, với nhiều loại có tính chất cơ học cao, khả năng chịu nhiệt tốt và độ bền cao.
Chất dẻo được chia thành hai thành phần chính: chất kết dính và chất độn Chất kết dính thường là hợp chất hữu cơ (như nhựa tự nhiên hoặc nhựa tổng hợp), có thể bao gồm cả chất vô cơ (như thủy tinh, ximăng) Chất kết dính quyết định về độ bền và công nghệ chế tạo các sản phẩm bằng chất dẻo, trong đó các yếu tố như nhiệt độ và áp suất được ép nóng đóng vai trò quan trọng.
Chất độn thạch anh là các loại bột, dăm xay, dăm tẩm (bột gỗ, xơ bông, bột đá, amiăng, xỉ thu tinh) giúp giảm đáng kể giá thành của vật tư xây dựng, tăng cường tính nhựa cho sản phẩm Chúng có khả năng làm giảm độ hút ẩm và tính chất thể rắn của vật liệu Trong ngành xây dựng, chất độn thạch anh thường được sử dụng kết hợp với chất kết dính để tạo ra các sản phẩm đa dạng như tấm ốp và gạch lát.
V t li u cách đi n t Mica ậ ệ ệ ừ
Mica là một khoáng chất tự nhiên có thành phần hóa học chủ yếu là nhôm silicat Khoáng chất này được khai thác từ thiên nhiên và có nhiều ứng dụng trong công nghiệp Mica có khả năng chịu nhiệt tốt, với nhiệt độ nóng chảy từ 1250 đến 1300 độ C, làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các sản phẩm yêu cầu tính bền vững và độ bền cao.
Micanít là vật liệu được tạo ra từ việc kết hợp các tấm mica với nhau bằng keo dán hoặc nhựa khô Công dụng của micanít rất đa dạng, giúp tăng cường độ bền và khó tách rời khi sử dụng Micanít có đặc tính nhiệt cao, thuộc nhóm vật liệu bền vững và thân thiện với môi trường.
Có các lo i micanít sau:ạ
Micanit là vật liệu lý tưởng cho vành góp, được chế tạo từ mica flogopit có khả năng chống mòn tốt Nó có đặc tính cách điện vượt trội, không bị ảnh hưởng dưới áp suất lớn và nhiệt độ cao, giúp tăng cường hiệu suất cho máy điện.
+ Micanit dùng đ lót để ược ch t o dùng đ lót cách đi n và làm vòngế ạ ể ệ đ m… Thành ph n chính là Muscovit và flogopit là lo i mica c ng.ệ ầ ạ ứ
Mica hình đ t o là loại mica có thành phần chính từ 80-95% mica, được sản xuất theo hình dạng định sẵn và không bị biến dạng khi nguội Loại mica này thường được sử dụng để làm vành góp, khung cuộn dây và các sản phẩm định hình khác Đặc biệt, mica hình đ t o có độ bền điện trung bình khoảng 13 kV/mm, mang lại hiệu suất cao trong các ứng dụng điện.
Micanit m m là loại khoáng sản chủ yếu bao gồm Muscovit và Flogopit, có chất kết dính là bitum Loại này không chứa chất làm khô và có khả năng chịu nhiệt tốt ở nhiệt độ bình thường Micanit được sử dụng rộng rãi trong nhiều bộ phận khác nhau của máy móc, bao gồm các tấm lót và cách điền rãnh.
Ngoài các lo i trên còn có micanit ch u nhi t và Băng mica…ạ ị ệ
Sản xuất băng cách nung mica và xử lý hóa học thu được chất nền kết hợp với bột giấy tạo thành giấy mica Giấy này được ép lại với nhau bằng chất kết dính để sản phẩm gọi là Sluddinit.
+ Sluddinit có đ c tính g n gi ng Micanit song u vi t h n là b m tặ ầ ố ư ệ ơ ề ặ r t đ ng đ u có đ b n c và ch u nóng cao song nhấ ồ ề ộ ề ơ ị ược đi m là ch u mể ị ẩ th p đ dài khi đ t nh h n Micanit.ấ ộ ứ ỏ ơ
Thủy tinh mica là sự kết hợp giữa thủy tinh và mica, tạo ra một vật liệu có chất lượng cao Nó có khả năng chịu đựng nhiệt độ cao, độ bền tốt, đặc biệt là độ bền uốn và va đập Thủy tinh mica còn có khả năng truyền ánh sáng quang học, có thể được gia công cơ khí dễ dàng.
+ Dùng đ ch t o ra các cách đi n có công su t l n, gía đ t đi nể ế ạ ệ ấ ớ ỡ ụ ệ không khí, lõi cu n c m và các chi ti t chác.ộ ả ế
+ Mica th y tinh ch u đủ ị ượ ẩc m nh ng kém b n v i axit cũng nh cácư ề ớ ư ch t ki m.ấ ề
S cách đi n ứ ệ
V t li u cách đi n b ng g m, s là nh ng v t li u vô c , có th s nậ ệ ệ ằ ố ứ ữ ậ ệ ơ ể ả xu t ra các s n ph m có hình dáng b t k , sau đó đấ ả ẩ ấ ỳ ược nung nhi t đ cao.ở ệ ộ
Tùy thuộc vào thành phần cấu tạo, công nghệ chế tạo cần lựa chọn vật liệu phù hợp để đảm bảo độ bền cao, khả năng chịu nhiệt tốt, và tính năng chống ăn mòn Việc sử dụng các vật liệu này giúp giảm thiểu tổn thất năng lượng trong môi trường làm việc khắc nghiệt, đồng thời tăng cường độ ổn định và tuổi thọ của sản phẩm Chọn lựa vật liệu đúng cách không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn bảo vệ môi trường và tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp.
Sản xuất gạch men được thực hiện từ nguyên liệu chính là cao lanh, khoáng thạch anh (SiO2) và fenspat Những nguyên liệu này được nhào trộn với nước, sau đó định hình thành sản phẩm khô, được tráng men và nung ở nhiệt độ cao Lớp men ngoài bề mặt gạch không chỉ giúp ngăn ngừa độ ẩm và nước thấm vào, mà còn giảm bám bẩn và tăng độ bền cho sản phẩm Hơn nữa, lớp men còn có tác dụng làm giảm độ rò rỉ điện và tăng cường khả năng chống điện.
Trong k thu t cách đi n v t li u cách đi n b ng s r t đa d ng vàỹ ậ ệ ậ ệ ệ ằ ứ ấ ạ được dùng r ng rãi nh :ộ ư
+ S đứ ường dây g m có s treo cho đi n áp cao h n 35 kV, s đ dùngồ ứ ệ ơ ứ ỡ cho đi n áp th p h n.ệ ấ ơ
+ S dùng trong các tr m đi n g m có s xuyên và s đ ứ ạ ệ ồ ứ ứ ỡ
+ S tham gia vào k t c u c a các thi t b nh máy bi n áp, máy c tứ ế ấ ủ ế ị ư ế ắ d u, dao cách ly, ch ng sét.v.v…ầ ố
+ S đ nh v g m có các lo i nh s puli nh ng linh ki n đui đènứ ị ị ồ ạ ư ứ ữ ệ ở trong công t c, c u chì, c u dao, phích c m, s thông tin v.v….ắ ầ ầ ắ ứ
V t li u d n đi n ậ ệ ẫ ệ
V t li u d n đi n ậ ệ ẫ ệ
Theo thuy t phân vùng năng lế ượng
Kho ng cách gi a vùng l p đ y và vùng t do r t nh ả ữ ấ ầ ự ấ ỏ
Trong trường h p này , dợ ưới tác d ng c a chuy n đ ng ụ ủ ể ộ nhi t , đi n t vùng l p đ y d dàng nh y lên vùng t do và ệ ệ ử ở ấ ầ ễ ả ự th thành đi n t t do tham gia d n đi n ể ệ ử ự ẫ ệ W 0.2eV
Vì v y , đ i v i v t li u này tính d n đi n cao và đi n tr su t ậ ố ớ ậ ệ ẫ ệ ệ ở ấ = 10 6
Vật liệu điện dẫn là vật liệu có khả năng dẫn điện trong trạng thái bình thường, thường gặp trong các lĩnh vực có các điện tích chuyển động tự do Khi đặt vật liệu này vào trong một điện trường, các điện tích sẽ chuyển động theo hướng nhất định của điện trường và tạo ra dòng điện Do đó, vật liệu này có tính dẫn điện.
2.1.2 Tính ch t c a v t li u d n đi n:ấ ủ ậ ệ ẫ ệ Đi n tr R: ệ ở là m i quan h gi a hi u đi n th không đ i đ t haiố ệ ữ ệ ệ ế ổ ặ ở đ u dây d n và cầ ẫ ường đ dòng đi n t o nên trong dây d n.ộ ệ ạ ẫ
R = U/I ( ). Đi n tr dây d n còn đệ ở ẫ ược tính theo công th c: R = ứ l/s ( ).
Điện trở suất (ρ) là đại lượng đặc trưng cho điện trở của vật liệu, được tính theo công thức G = 1/R, trong đó G là độ dẫn điện Điện trở suất của dây dẫn được xác định khi có chiều dài 1m và tiết diện ngang 1mm², đơn vị đo là ohm.cm.
+ Đi n d n su t ệ ẫ ấ là đ i lạ ượng ngh ch đ o c a ị ả ủ : = 1/ m/ mm 2 2.1.3 Các tác nhân môi trường nh hả ưởng đ n v t li u d n đi n:ế ậ ệ ẫ ệ
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng Trong điều kiện nhiệt độ không ổn định, quan hệ giữa nhiệt độ và sự phát triển của cây trồng có thể thay đổi đáng kể Để tính toán ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phát triển, có thể sử dụng công thức: T = 0 (1 + t), trong đó T đại diện cho nhiệt độ và t là thời gian Việc hiểu rõ mối quan hệ này giúp nông dân tối ưu hóa điều kiện canh tác và nâng cao năng suất cây trồng.
0 đi n tr su t c a v t li u nhi t đ ban đ u (tệ ở ấ ủ ậ ệ ở ệ ộ ầ o ). h s nhi t c a đi n tr su t.ệ ố ệ ủ ệ ở ấ
Môi trường axit, ki m:ề Đ i v i m t s v t d n kim lo i khi đ t trong môi trố ớ ộ ố ậ ẫ ạ ặ ường m có h iẩ ơ axit, ki m s b ôxi hóa b m t làm gi m tính ti p xúc cũng nh d n đi nề ẽ ị ề ặ ả ế ư ẫ ệ c a chúng.ủ
Đ ng ồ
2.2.1 T ng quan:ổ Đ ng là v t li u quan tr ng nh t trong t t c nh ng v t li u d n đi nồ ậ ệ ọ ấ ấ ả ữ ậ ệ ẫ ệ dùng trong k thu t đi n Nó có đi n d n su t và nhi t d n su t l n ch đ ngỹ ậ ệ ệ ẫ ấ ệ ẫ ấ ớ ỉ ứ
Kẽm là một kim loại hiếm, chiếm khoảng 0,01% trong lòng đất Nó có khả năng chống ăn mòn cao và đặc biệt nổi bật với tính đàn hồi tốt Tính chất này làm cho kẽm trở thành một vật liệu quan trọng trong nhiều ứng dụng công nghiệp.
B ng 1 Các lo i đ ng tinh ch ả ạ ồ ế
CuE 99,95 Đ ng đi n phân, dây d n đi n, h p kim nguyênồ ệ ẫ ệ ợ ch t m n.ấ ị
Cu9 99,90 Dây d n đi n, h p kim d dát m ng, bán thànhẫ ệ ợ ễ ỏ ph m v i nh ng yêu c u đ c bi t.ẩ ớ ữ ầ ặ ệ
Cu5 99,5 Bán thành ph m nh : t m, thanh, ng Đ ngẩ ư ấ ố ồ thau dát m ng v i t l dỏ ớ ỷ ệ ưới 60% Cu
CuO 99,0% là một hợp chất có ứng dụng quan trọng trong ngành công nghiệp, đặc biệt là trong sản xuất gốm và rót Hợp chất này thường được chiết xuất từ các nguồn tài nguyên thiên nhiên như cancopirit (CuFeS2), covelit (CuS) và cupric (Cu2O) Những chi tiết này cho thấy tính chất độc đáo và khả năng ứng dụng đa dạng của CuO trong các lĩnh vực khác nhau.
B ng 2 Tính ch t v t lý, hoá h c chính c a đ ngả ấ ậ ọ ủ ồ Đ c tínhặ Đ n v đoơ ị Ch tiêuỉ
Tr ng lọ ượng riêng 20 ở o C Kg/dm 3 8,96 Đi n tr su t 20 ệ ở ấ ở o C.
Đồng 45 là một loại kim loại có màu đồng sáng rực rỡ, với khả năng dẫn điện và nhiệt tốt Nó có độ bền cao, khả năng chống ăn mòn và chịu va đập tốt, đồng thời cũng có khả năng gia công dễ dàng Đồng 45 có tính chất cơ học ổn định và khả năng tạo thành hợp kim tốt, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng trong nhiều ứng dụng công nghiệp.
Đặc tính và ứng dụng của dây dẫn điện rất phong phú trong kỹ thuật điện, từ việc sử dụng trong các thiết bị điện và máy biến thế đến việc làm dây dẫn cho đường dây trên không và đường dây tải điện cho các phương tiện vận tải bằng điện.
Ngoài ra, do tính chất cứng cáp, đồng còn được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực kỹ thuật lạnh và điều hòa không khí, chẳng hạn như chế tạo đường ống dẫn gas, ngưng tụ, làm dàn nóng và dàn lạnh trong máy lạnh.
Nhôm
Sau đùn thì nhôm là vật liệu quan trọng thứ hai trong đồ dùng rất phổ biến trong kỹ thuật điển Nhôm có tính dẫn điện tốt, trọng lượng nhẹ, và khả năng chống ăn mòn cao, giúp nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho nhiều ứng dụng kỹ thuật Tuy nhiên, việc thực hiện tiếp xúc với nhôm cũng gặp khó khăn do tính chất của nó.
Nhôm có c u trúc tinh th là l p phấ ể ậ ương th tâm.ể
D a trên hàm lự ượng t p ch t có trong nhôm ta chia nhôm thành các lo iạ ấ ạ sau:
Hàm l ượ ng t p ch t% (Max) ạ ấ
Fe Si Fe+Si Cu
Nhôm tinh khi t cao ế Nh ng d ng c hóa h c đ c bi t ữ ụ ụ ọ ặ ệ
Nh ng đi n c c c a t đi n đi n ữ ệ ự ủ ụ ệ ệ phân.
Nh ng yêu c u và m c đích khác ữ ầ ụ
Nhôm v i đ tinh khi t thông d ng ớ ộ ế ụ
Cáp và dây d n đi n , h p kim ẫ ệ ợ nhôm đ c bi t dùng cho công ặ ệ nghiêp hoá ch t ấ
Hàm l ượ ng t p ch t% (Max) ạ ấ
Fe Si Fe+Si Cu
Cáp và dây d n đi n, h p kim ẫ ệ ợ nhôm dùng cho nhà b p, các bình, ế ca
B ng 4 ả M t s tính ch t v t lý hóa h c c a nhôm (99, 5% Al).ộ ố ấ ậ ọ ủ
Tính ch tấ Đ n v đoơ ị Ch tiêuỉ
Tr ng lọ ượng riêng 20 ở o C. Đi n tr su t 20 ệ ở ấ ở o C. Đi n d n su t 20 ệ ẫ ấ ở o C.
S c b n đ t khi kéo.ứ ề ứ Đ giãn dài riêng khi kéo ộ
Nhôm là kim lo i có màu tr ng b c, sau m t th i gian tr thành tr ngạ ắ ạ ộ ờ ở ắ vì oxy hóa b m t.ề ặ
D đánh m ng, vu t giãn, gia công d dàng khi nóng và ngu i.ễ ỏ ố ễ ộ
Là kim lo i m m, ít ch u va ch m và xây sát cũng nh kéo và khi c t.ạ ề ị ạ ư ắ
Có s c b n v i s ăn mòn (do có l p màng oxít b o v ).ứ ề ớ ự ớ ả ệ
L p màng m ng oxít có đi n tr l n nên nó c n tr vi c ti p xúc t tớ ỏ ệ ở ớ ả ở ệ ế ố gi a các dây d n.ữ ẫ
Do tính ch t có v đi n, do có s c b n đ i v i th i ti t x u và nhômấ ỏ ệ ứ ề ố ớ ờ ế ấ là kim lo i có trong thiên nhiên khá nhi u đạ ề ược dùng đ ch t o: cáp đi n,ể ế ạ ệ ng n i. ố ố
Các lá nhôm đ làm ng d n, cánh t n nhi t,…trong máy l nh (hìnhể ố ẫ ả ệ ạ 1.2)
Rôto c a đ ng c đi n không đ ng b ủ ộ ơ ệ ồ ộ
M t s kim lo i d n đi n khác ộ ố ạ ẫ ệ
Sắt có màu trắng bạc và có độ cứng cao, nhưng lại dễ bị ăn mòn thông qua hiện tượng rỉ sét ngay cả trong điều kiện bình thường Dòng điện xoay chiều đi qua dây dẫn thép sẽ tăng so với dòng điện một chiều trong cùng một dây dẫn, tạo ra sự khác biệt đáng kể về hiệu suất.
S t đắ ượ ử ục s d ng làm dây d n trong m t s trẫ ộ ố ường h p sau: khi dòngợ đi n nh , khi yêu c u đ b n c h c c a dây d n cao, …ệ ỏ ầ ộ ề ơ ọ ủ ẫ
Chì là kim loại nặng, có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tốt Chì có tính chất vật lý đặc biệt, giúp nó chịu được các tác động từ môi trường và nhiều hóa chất khác Với khả năng dẫn điện và nhiệt tốt, chì thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và xây dựng.
Chì đượ ức ng d ng làm v cáp đ ch ng m cho cách đi n, dùng làmụ ỏ ể ố ẩ ệ dây ch y c u chì, làm đi n c c c quy, ả ầ ệ ự ắ
Kim loại mạ niken không bị oxy hóa trong không khí và không phản ứng với nước Tuy nhiên, nó có thể bị ăn mòn bởi axit loãng.
Thi c đế ược dùng làm l p b c b o v kim lo i, làm h p kim dùng đớ ọ ả ệ ạ ợ ể hàn, làm b n c c c a t đi n.ả ự ủ ụ ệ
K m nhi t đ bình thẽ ở ệ ộ ường khá giòn, khi b đ t nóng đ n 100ị ố ế 0 C nó tr nên d o và d vu t, n u ti p t c nung nóng đ n 200ở ẻ ễ ố ế ế ụ ế 0 C nó tr l i nên giòn.ở ạ
K m nóng ch y nhi t đ 420ẽ ả ở ệ ộ 0 C, k m đẽ ược s d ng làm l p mử ụ ớ ạ b o v , đi n c c c a pin, dây ch y c a c u chì h áp, ả ệ ệ ự ủ ả ủ ầ ạ
2.4.2 So sánh đ c tính c a: s t, chì, thi c, k m v i đ ng và nhôm:ặ ủ ắ ế ẽ ớ ồ
B ng 5 ả Đi n tr su t và các đ c tính v t lí c a các kim lo i ch y u dùngệ ở ấ ặ ậ ủ ạ ủ ế trong k thu t đi n.ỹ ậ ệ
Kh i ố l ượ ng riêng, g/cm 3
H s ệ ố nhi t ệ đi n tr ệ ở su t, ấ , độ 1
Công thoát đi n ệ t , ử eV Đ ng ồ
D a vào b ng các thông s c a kim lo i ta th y đự ả ố ủ ạ ấ ượ ực s khác bi t gi aệ ữ các kim lo i s t, chì, thi c, k m, đ ng và nhôm v i nhau (b ng 5)ạ ắ ế ẽ ồ ớ ả
Các h p kim có đi n tr su t cao ợ ệ ở ấ
Các hợp kim có điện trở cao được sử dụng trong các ứng dụng đo điện, điện trở nhiệt ở nhiệt độ cao, biến trở, và các ứng dụng có độ nóng bừng điện Trong các ứng dụng này, yêu cầu về độ bền và độ ổn định của điện trở là rất quan trọng Khi sử dụng trong các ứng dụng đo, điện trở cần có độ ổn định càng cao càng tốt Đối với các ứng dụng có độ nóng bừng, điện trở cũng cần phải chịu được nhiệt độ làm việc lâu dài trong không khí, với mức nhiệt độ lên đến 1000 độ C.
Manganin là h p kim g c đ ng, thành ph n c a nó g m đ ng,ợ ố ồ ầ ủ ồ ồ mangan, niken Manganin có = 0,42 0,48 mm 2 m, nh nên đi n trỏ ệ ở c a nó n đ nh cao.ủ ổ ị
Manganin được s n xu t thành t m m ng 0,01 đ n 1mm r ng 10 ả ấ ấ ỏ ế ộ 300mm nó cũng được kéo thành các s i m nh đợ ả ường kính đ n 0,02mm Nóế được dùng trong các d ng c đo và đi n tr m u.ụ ụ ệ ở ẫ
Là h p kim Đ ng – Niken, hàm lợ ồ ượng Niken trong h p kim quy t đ nhợ ế ị tr s l n nh t và ị ố ớ ấ nh nh t.ỏ ấ
Conxtantan có th kéo thành s i, cán thành t m nh manganin Nóể ợ ấ ư được dùng làm dây bi n tr , d ng c đ t nóng b ng đi n có tế ở ụ ụ ố ằ ệ lv không quá
Conxtantan không nên sử dụng trong các dụng cụ đo lường do khả năng tương tác của nó với các kim loại khác, dẫn đến hiện tượng tiếp xúc mạnh và gây sai số cho kết quả đo.
Conxtantan thích ng trong vi c s d ng làm c p nhi t ng u đ đoứ ệ ử ụ ặ ệ ẫ ể nhi t đ không quá vài trăm đ ệ ộ ộ
H p kim này có kh năng ch u nóng cao đ n 1000, 1100ợ ả ị ế 0 C trong không khí.
Các h p kim này dùng trong các d ng c đ t nóng b ng đi n: thi t bợ ụ ụ ố ằ ệ ế ị nung, b p đi n, m hàn, Nó thế ệ ỏ ường được ch t o d ng s i (đế ạ ở ạ ợ ường kính 0,02mm tr lên).ở
2.5.4 H p kim Crôm – nhôm:ợ Được dùng trong các thi t b đ t nóng b ng đi n công su t l n và lòế ị ố ằ ệ ấ ớ đi n công nghi p So v i h p kim crôm – Niken, h p kim nay c ng và giònệ ệ ớ ợ ợ ứ h n, nó khó kéo thành s i m nh đơ ợ ả ược.
Dây d n làm dây qu n máy đi n (dây đi n t ) ẫ ấ ệ ệ ừ
* Thông s c a m t s lo i dây: ố ủ ộ ố ạ Đ ươ ng ̀ kinh ruôt ́ ̣ dân ̃
Bê day ̀ ̀ l p s n ơ ́ ơ nho ̉ nhât ́ Đ ươ ng ̀ kinh ́ ngoai l n ̀ ơ ́ nhât ́ Điên tr ̣ ở ruôt dân ̣ ̃ l n nhât ơ ́ ́ (200C)
Bê day ̀ ̀ l p s n ơ ́ ơ nho ̉ nhât ́ Đ ươ ng ̀ kinh ́ ngoai l n ̀ ơ ́ nhât ́ Điên tr ̣ ở ruôt dân ̣ ̃ l n nhât ơ ́ ́ (200C) mm mm mm mm M Ω mm mm mm M Ω
53.2645.8439.87 Đ ươ ng ̀ kinh ruôt ́ ̣ dân ̃
Bê day ̀ ̀ l p s n ơ ́ ơ nho ̉ nhât ́ Đ ươ ng ̀ kinh ́ ngoai l n ̀ ơ ́ nhât ́ Điên tr ̣ ở ruôt dân ̣ ̃ l n nhât ơ ́ ́ (200C)
Bê day ̀ ̀ l p s n ơ ́ ơ nho ̉ nhât ́ Đ ươ ng ̀ kinh ́ ngoai l n ̀ ơ ́ nhât ́ Điên tr ̣ ở ruôt dân ̣ ̃ l n nhât ơ ́ ́ (200C) mm mm mm mm M Ω mm mm mm M Ω
V t li u bán d n ậ ệ ẫ
Ch t bán d n đi n là ch t có đ d n đi n (đi n tr su t) n m gi aấ ẫ ệ ấ ộ ẫ ệ ệ ở ấ ằ ữ ch t d n đi n và ch t cách đi n C th là: ấ ẫ ệ ấ ệ ụ ể
Ch t d n đi n (kim lo i) có đi n tr su t ấ ẫ ệ ạ ệ ở ấ = (10 6 10 4 ) cm
Ch t bán d n có đi n tr su t ấ ẫ ệ ở ấ = (10 4 10 4 ) cm
Ch t cách đi n có đi n tr su t ấ ệ ệ ở ấ > 10 4 cm, nó có th đ t t i ể ạ ớ >
Điện năng có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố bên ngoài như nhiệt độ, ánh sáng, điện trường và lực cơ học Ngoài ra, lượng chất dẫn điện trong chất bán dẫn cũng đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh điện năng, ảnh hưởng đến hiệu suất và tính ổn định của thiết bị.
V t li u bán d n s d ng trong th c t có th chia ra: Bán d nậ ệ ẫ ử ụ ự ế ể ẫ nguyên ch t (bán d n thu n), bán d n h p ch t hóa h c, bán d n ph c t p.ấ ẫ ầ ẫ ợ ấ ọ ẫ ứ ạ
+ Các bán d n thu n, trong đó các ch t giecmani, silic và sêlen có ýẫ ầ ấ nghĩa đ c bi t quan tr ng trong k thu t hi n đ i.ặ ệ ọ ỹ ậ ệ ạ
Các bán dẫn hợp chất hóa học là hợp chất của các nguyên tố thuộc các nhóm khác nhau trong bảng tuần hoàn của Mendeleev Chúng có các dạng phân loại chính như Aổ ư IV B IV, A III B V, A II B VI, cùng với một số oxit như CuO và một số hợp chất có thành phần phức tạp khác.
Trong k thu t hi n đ i v t li u bán d n ngày càng đỹ ậ ệ ạ ậ ệ ẫ ượ ức ng d ngụ m t cách r ng rãi, đ ng th i cũng thu độ ộ ồ ờ ược nhi u thành t u to l n.ề ự ớ
Các thi t b d ng c ch t o b ng v t li u bán d n có u đi m:ế ị ụ ụ ế ạ ằ ậ ệ ẫ ư ể
+ Th i gian làm vi c lâu dài (tu i th l n)ờ ệ ổ ọ ớ
+ Kích thước và tr ng l n nh , g n.ọ ợ ỏ ọ
+ Làm vi c ch c ch n, tin c y, đ b n c h c l n.ệ ắ ắ ậ ộ ề ơ ọ ớ
+ Tiêu th công su t nh ,…ụ ấ ỏ
1 V t li u cách đi n là gì? Hãy trình bày các tính ch t chung c a v t li uậ ệ ệ ấ ủ ậ ệ cách đi nệ
2 Nêu tính ch t và công d ng c a m t s ch t khí đang đấ ụ ủ ộ ố ấ ượ ử ục s d ng r ngộ rãi trong k thu t đi nỹ ậ ệ
3 Trình bày đ c tính và công d ng c a d u máy bi n ápặ ụ ủ ầ ế
4 Nêu đ c tính và công d ng c a m t s v t li u cách đi n l ng t ng h pặ ụ ủ ộ ố ậ ệ ệ ỏ ổ ợ
5 Trình bày khái ni m v v t li u d n đi n? Nêu tính ch t c a v t li u d nệ ề ậ ệ ẫ ệ ấ ủ ậ ệ ẫ đi n? ệ
6 Trình bày đi n tr và đi n tr su t? Cho bi t nhi t đ nh hệ ở ệ ở ấ ế ệ ộ ả ưởng nh thư ế nào đ n đi n tr c a v t li u? ế ệ ở ủ ậ ệ
7 Các tác nhân c a môi trủ ường nh hả ưởng nh th nào đ n v t li u d nư ế ế ậ ệ ẫ đi n? ệ
8 Nêu các tính ch t chung c a kim lo i và h p kim? ấ ủ ạ ợ
9 Nêu nh ng h h ng thữ ư ỏ ường g p c a v t li u d n đi n, nguyên nhân vàặ ủ ậ ệ ẫ ệ bi n pháp kh c ph c? ệ ắ ụ
10 Nêu tính ch t, đ c đi m và công d ng c a đ ng và h p kim đ ng, nhômấ ặ ể ụ ủ ồ ợ ồ và h p kim nhôm, chì và h p kim chi? ợ ợ
11 Nêu nh ng h p kim có đi n tr cao và ch u nhi t? Nêu m t s h p kimữ ợ ệ ở ị ệ ộ ố ợ đi n hình?ể
* Bài t p th c hành c a h c sinh, sinh viên: ậ ự ủ ọ Nh n bi t v t li u cách đi nậ ế ậ ệ ệ và v t li u d n đi n: ậ ệ ẫ ệ
Chia l p thành nhi u nhóm, m i nhóm t (5 ÷ 7) h c sinhớ ề ỗ ừ ọ
Chu n b các m u v t li u cách đi n và v t li u d n đi n thôngẩ ị ẫ ậ ệ ệ ậ ệ ẫ ệ d ng nh : Đ ng, nhôm, s , mica, k m, s t, …ụ ư ồ ứ ẽ ắ
Hướng d n h c sinh phân bi t và nh n bi t đẫ ọ ệ ậ ế ược các lo i v t li u kạ ậ ệ ỹ thu t đi n:ậ ệ
+ Nh n d ng v t li u cách đi n, v t li u d n đi nậ ạ ậ ệ ệ ậ ệ ẫ ệ
+ Ki m tra các tính ch t hút m, đ c ng, đ b n c a v t li u cáchể ấ ẩ ộ ứ ộ ề ủ ậ ệ đi n.ệ
+ Đo đi n tr cách đi n.ệ ở ệ
+ Đo điên tr va kiêm tra môt sô tinh chât vât ly cua vât liêu dân điên.̣ ở ̀ ̉ ̣ ́ ́ ́ ̣ ́ ̉ ̣ ̣ ̃ ̣
K năngỹ Nh n d ng đúng v t li u cách đi n, d n đi n, đo ậ ạ ậ ệ ệ ẫ ệ được đi n tr c a chúngệ ở ủ 4
Thái độ N p bài t p đúng h n (1 tu n v nhà), v bài t p ộ ậ ạ ầ ề ở ậ 1 nghiêm túc, s ch sạ ẽ
Trình bày được tính ch t, công d ng c a các lo i v t li u l nh, v tấ ụ ủ ạ ậ ệ ạ ậ li u cách nhi t và các lo i d u bôi tr n;ệ ệ ạ ầ ơ
Nh n bi t, phân lo i đậ ế ạ ược các lo i v t li u l nh, v t li u cách nhi tạ ậ ệ ạ ậ ệ ệ và các lo i d u bôi tr n;ạ ầ ơ
Trình bày được tính ch t và công d ng c a các lo i v t li u cách m,ấ ụ ủ ạ ậ ệ ẩ hút m;ẩ
Nh n bi t đậ ế ược các lo i v t li u cách m, hút m; s d ng đúngạ ậ ệ ẩ ẩ ử ụ trong các trường h p c th ợ ụ ể
Nghiêm túc tìm hi u v các đ c tính c a các v t li u đ s d ngể ề ặ ủ ậ ệ ể ử ụ đúng m c đích.ụ
V t li u k thu t l nh ậ ệ ỹ ậ ạ
V t li u kim lo i ậ ệ ạ
Sắt và gang là hai loại vật liệu kim loại có tính chất khác nhau, với sắt có độ bền cao và gang có khả năng chống ăn mòn tốt Do đó, gang thường được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng và thậm chí có thể thay thế thép trong một số điều kiện nhất định.
Gang là h p kim Fe – C v i lợ ớ ượng cacbon vượt quá 2,14%
Do lượng cacbon cao nên nhi t đ nóng ch y c a gang cao h n thépệ ộ ả ủ ơ nhi u, do v y n u ch y gang d th c hi n h n.ề ậ ấ ả ễ ự ệ ơ
Hai nguyên tố khác thường gặp trong thành phần của gang là mangan và silic, với tỷ lệ từ 0,5 đến 2% Phospho và lưu huỳnh cũng là hai nguyên tố quan trọng nhưng với lượng ít hơn, chỉ từ 0,05 đến 0,5% Trong đó, lưu huỳnh được xem là nguyên tố có ảnh hưởng lớn đến tính chất của gang.
Gang là một loại vật liệu có độ bền kéo thấp và độ giòn cao Xêmentit là pha rất cứng và giòn, ảnh hưởng đến tính chất của gang với một lượng lớn và tập trung trong gang Điều này làm cho gang trở thành vật liệu dễ bị ảnh hưởng dưới tác dụng của tải trọng kéo.
Gang xám, gang dẻo và gang cầu là những loại gang chứa graphit, có ảnh hưởng lớn đến tính chất cơ lý của vật liệu Sự hiện diện của graphit trong gang không chỉ làm tăng khả năng chống mài mòn do ma sát mà còn cải thiện độ dẻo và độ bền của sản phẩm Điều này giúp gang có khả năng chịu tải tốt hơn và giảm thiểu hiện tượng rung động trong quá trình sử dụng.
Theo t ch c t vi ngổ ứ ế ười ta chia ra các lo i gang: tr ng, xám, c u vàạ ắ ầ d o:ẻ
+ Gang tr ng là lo i gang trong đó t t c cacbon n m d ng liên k tắ ạ ấ ả ằ ở ạ ế trong h p ch t xêmentit Feợ ấ 3 C
+ Gang xám, c u, d o là lo i gang trong đó ph n l n hay toàn bầ ẻ ạ ầ ớ ộ cacbon d ng t do – graphit v i các hình d ng khác nhau: t m, c u, c m.ở ạ ự ớ ạ ấ ầ ụ
Gang có graphit được cấu tạo từ hai phần chính: phần không chứa graphit, bao gồm các bon pha graphit, và phần kim loại, bao gồm ferit và xêmentit Cấu trúc này ảnh hưởng đến tính chất cơ học và khả năng ứng dụng của gang trong nhiều lĩnh vực.
Gang có tính đúc và tính gia công cao, với các loại gang thường sử dụng có thành phần hợp kim và cấu trúc tinh thể đặc trưng Chúng có khả năng chịu nhiệt tốt và độ chảy loãng cao, đây là những yếu tố quan trọng trong tính đúc Graphit trong các loại gang xám ảnh hưởng đến độ bền và khả năng gia công, giúp giảm thiểu hiện tượng gãy vỡ khi thực hiện các quá trình như tiện, phay, và bào.
Gang có tính năng tổng hợp không cao như thép, nhưng lại có tính đúc tốt và khả năng gia công dễ dàng Vì lý do này, các loại gang chứa graphit được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Gang được dùng đ ch t o các chi ti t ch u t i tr ng tĩnh và ít ch uể ế ạ ế ị ả ọ ị va đ p nh b máy, v , n p, các b ph n ít h i di chuy n.ậ ư ệ ỏ ắ ộ ậ ả ể
Thép là hợp kim của sắt và carbon với tỷ lệ carbon không vượt quá 2,14% Đây là vật liệu có tính ứng dụng cao nhất trong tất cả các loại vật liệu, thường được sử dụng để chế tạo các chi tiết máy móc và trong các điều kiện khắc nghiệt Dựa trên thành phần hóa học, thép được chia thành hai loại chính: thép carbon và thép hợp kim.
Thép cacbon là loại thép phổ biến, chủ yếu bao gồm sắt và cacbon, cùng với các nguyên tố hợp kim như mangan, silic, phốt pho và lưu huỳnh.
Tính ch t: Thép cacbon chi m t i 80% kh i lấ ế ớ ố ượng thép đang dùng do chúng có nh ng tính ch t sau:ữ ấ
+ Đ b n cao, có kh năng ch u kéo, nén, u n, xo n t t.ộ ề ả ị ố ắ ố
+ Đ c ng tộ ứ ương đ i cao, có th nhi t luy n đ nâng cao c tính.ố ể ệ ệ ể ơ
+ Đ d o khá t t, có kh năng ch u độ ẻ ố ả ị ược va ch m nh t là lo i thép ít C.ạ ấ ạ + Có kh năng ch ng l i s mài mòn, có tính đàn h i t t.ả ố ạ ự ồ ố
+ Có tính công ngh t t, r ti n.ệ ố ẻ ề
Thép hợp kim là loại thép được chế tạo bằng cách thêm vào các nguyên tố hợp kim như Cr, Mn, Si, Ni, W, V, Mo, Ti, Cu và B, nhằm cải thiện tính chất cơ học và hóa học của thép So với thép cacbon, thép hợp kim có nhiều đặc tính vượt trội, giúp nâng cao độ bền, độ dẻo và khả năng chống ăn mòn.
+ V c tính: có đ b n cao h n h n so v i thép cacbon, đi u này thề ơ ộ ề ơ ẳ ớ ề ể hi n đ c bi t rõ ràng sau khi nhi t luy n tôi và ram.ệ ặ ệ ệ ệ
+ Tính ch u nhi t đ cao: Khác v i thép cacbon, thép h p kim gi đị ệ ộ ớ ợ ữ ược c tính cao c a tr ng thái tôi nhi t đ cao h n 200ơ ủ ạ ở ệ ộ ơ 0 C.
Chất lý hóa đặc biệt không bị ảnh hưởng bởi không khí và không bị ăn mòn trong các môi trường axit, bazơ, muối Nó có tính chất dãn nở đặc trưng và có khả năng chịu được nhiệt độ cao.
Phân lo i: theo công d ng ngạ ụ ười ta chia thép h p kim thành 3 nhóm:ợ + Thép k t c u h p kim.ế ấ ợ
1.1.3 S ph thu c c a các tính ch t c lý c a v t li u vào đ l nh:ự ụ ộ ủ ấ ơ ủ ậ ệ ộ ạ
Các tính chất cơ lý của vật liệu luôn phụ thuộc vào nhiệt độ Khi sử dụng vật liệu nhiệt độ dưới 40 độ C, cần đặc biệt chú ý đến sự thay đổi của các tính chất cơ lý, đặc biệt là tính chất cơ học.
Khi nhiệt độ tăng, độ bền kéo và giới hạn kéo của các kim loại đen và màu giảm, nhưng không gây ra hiện tượng giãn nở đáng kể Ngược lại, khi nhiệt độ giảm, độ bền kéo và giãn nở của chúng tăng nhanh Tuy nhiên, tốc độ giảm độ bền phụ thuộc vào từng loại vật liệu cụ thể Các loại thép cacbon giảm rất nhanh, trong khi nhôm và các hợp kim không giảm mà có xu hướng tăng độ bền kéo và giới hạn kéo.
B ng 6 Đ b n d o va đ p c a m t s kim lo i nhi t đ th pả ộ ề ẻ ậ ủ ộ ố ạ ở ệ ộ ấ
TT V t li u ậ ệ Đ b n d o va đ p, Nm/cm ộ ề ẻ ậ 2 c a kim lo i ủ ạ ở nhi t đ khác nhau, ệ ộ 0 C
Thép xây d ng vàự thép tôi th m cacbonấ
2 b) Kim lo i màuạ Đ ngồ Đ ng thau CuZn37ồ
H p kim đ ng Nikenợ ồ s t (CuNi10Fe)ắ Đ ng b ch (h p kimồ ạ ợ đ ng niken k mồ ẽ
Các vật liệu kim loại chủ yếu được sử dụng trong kỹ thuật chế tạo hiện nay bao gồm sắt, đồng, nhôm và các hợp kim của chúng Khi xem xét mối quan hệ giữa nhiều thành phần, ta có thể phân chia chúng thành các nhóm: vật liệu kim loại, phi kim loại, môi trường, dầu bôi trơn và sản phẩm hoàn thiện.
Khi lựa chọn vật liệu, cần đảm bảo rằng chúng phù hợp với môi trường làm việc Các vật liệu kim loại thường được sử dụng trong điều kiện nhiệt độ từ -50°C đến 200°C, nhưng khi nhiệt độ xuống dưới -50°C, cần chú ý đến độ bền của vật liệu Nhiệt độ thấp có thể làm cho một số vật liệu trở nên giòn và dễ bị gãy, vì vậy việc lựa chọn đúng loại vật liệu là rất quan trọng để đảm bảo tính ổn định và độ bền trong suốt quá trình sử dụng.
V t li u phi kim ậ ệ
Vật liệu phi kim loại được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, đặc biệt là cao su, amiăng, chất dẻo, thủy tinh và gốm Chúng thường được ứng dụng để làm đệm kín và vật liệu cách điện, cách nhiệt Ngoài ra, thủy tinh còn được dùng để chế tạo kính quan sát mực dầu, mực gas, trong khi chất dẻo được sử dụng làm gioăng, đệm kín và màng cách điện.
Cao su là một vật liệu quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật và đời sống, nổi bật với tính đàn hồi và khả năng chống thấm nước Có hai loại cao su chính: cao su tự nhiên và cao su nhân tạo, mỗi loại đều có những đặc điểm riêng biệt phục vụ cho nhiều ứng dụng khác nhau.
B ng 7 Đ trả ộ ương ph ng c a m t s v t li u đàn h i trong môi ch t l nhồ ủ ộ ố ậ ệ ồ ấ ạ
Kí hi uệ Công th c hóaứ h cọ (1) (2) (3)
(1) Cao su t ng h p trùng h p t 2 clobutadienổ ợ ợ ừ
(2) Cao su t ng h p trùng h p t butadien và acrylnitrilổ ợ ợ ừ
(3) Cao su t ng h p trùng h p t butadien và styrolổ ợ ợ ừ
Nói chung đ trộ ương ph ng 20: không phù h p, không th s d ng đợ ể ử ụ ược
Cao su tự nhiên là sản phẩm từ nhựa cây cao su, được thu hoạch từ các tạp chất có trong nhựa Thành phần hóa học chính của cao su tự nhiên là cacbua hydro Khi nhiệt độ tăng cao, đặc biệt trên 50 độ C, cao su trở nên mềm và dính.
* Cao su nhân t o (còn g i là cao su t ng h p):ạ ọ ổ ợ
Cao su butadien có độ bền cao, khả năng chịu nhiệt tốt và khả năng chống lại tác động của axit cùng dung môi hữu cơ Ngoài ra, cao su butadien acrilonitril được sản xuất từ axetylen, mang lại tính chất chịu nhiệt và chống dầu hiệu quả Loại cao su này thường được sử dụng để làm kín trong các máy nén và các thiết bị khác.
Cao su Polychloroprene là loại cao su có khả năng chống oxy hóa tốt, độ đàn hồi cao và khó cháy Nó có khả năng chịu được nhiệt độ cao và ít bị ảnh hưởng bởi dầu cũng như ozon Với những tính năng vượt trội, cao su này thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ bền và tính đàn hồi cao.
Hình 2.1 ng cách nhi t b ng cao suỐ ệ ằ
Amiăng La tên goi cua 1 nhom v t li u khoang ch t co c u truc x ,̀ ̣ ̉ ́ ậ ệ ́ ấ ́ ấ ́ ơ ph bi n la crizotin có đ b n kéo kho ng 300 400kG/cmổ ế ̀ ộ ề ả 2 , nhi t đ nóngệ ộ ch y trên 1150 ả 0 C
Có đ b n c cao và đ b n đi n không l n l m nhộ ề ơ ộ ề ệ ớ ắ ược đi m là háoể nước thường được s n xu t thành s i, băng, v i, … đ làm cách đi n choả ấ ợ ả ể ệ các dây qu n máy đi n.ấ ệ
Tính chất lý hóa của thể tinh thể phụ thuộc rất ít vào nhiệt độ, nhưng sự giãn nở nhiệt của nó cũng rất nhạy cảm Đặc biệt, nghiên cứu cho thấy rằng tính chất vật lý của chúng phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường, với những thay đổi đáng kể xảy ra khi nhiệt độ đạt đến 40 độ C Các kết quả cho thấy rằng các tính chất này tăng cường khi nhiệt độ giảm và phụ thuộc nhiều vào tính chất biến động Đặc biệt, tính chất vật lý tăng gấp 2 khi nhiệt độ giảm từ 20 độ C xuống 190 độ C.
Th y tinh đủ ược dùng làm các chi ti t trong ch t o máy, đ c bi tế ế ạ ặ ệ dùng làm m t d u, m t gas, m c l ng k và các chi ti t không ch u va đ p.ắ ầ ắ ứ ỏ ế ế ị ậ
Th y tinh cũng có th làm trủ ể ổ ượ ết n u đ t đ bi n d ng nh cho phép.ạ ộ ế ạ ỏ
1.2.4 Ch t d o:ấ ẻ Đ b n kéo, nén và u n c a ch t d o tăng khi nhi t đ gi m, trongộ ề ố ủ ấ ẻ ệ ộ ả khi đ b n d o va đ p gi m ộ ề ẻ ậ ả
Loại chất dẻo fluor có tính đàn hồi tuyệt vời và độ ổn định cao, đặc biệt khi nhiệt độ giảm Các chất dẻo này không chỉ có độ bền cơ học tốt mà còn sở hữu các tính chất hóa học vượt trội so với các vật liệu chất dẻo khác.
Kh i lố ượng riêng c a v t li u ch t d o nh h n nhi u so v i kimủ ậ ệ ấ ẻ ỏ ơ ề ớ lo i H s dãn n nhi t c a các v t li u ch t d o ngạ ệ ố ở ệ ủ ậ ệ ấ ẻ ượ ạ ớc l i l n h n c aơ ủ kim lo i.ạ
H s d n nhi t c a v t li u ch t d o n m trong kho ngệ ố ẫ ệ ủ ậ ệ ấ ẻ ằ ả 0,15 0,5W(mK) b ng 1/00 đ n 1/1000 h s d n nhi t trung bình c a kimằ ế ệ ố ẫ ệ ủ lo i V i h s d n nhi t nh nh v y, các v t li u ch t d o thích ng r tạ ớ ệ ố ẫ ệ ỏ ư ậ ậ ệ ấ ẻ ứ ấ t t v i k thu t cryô.ố ớ ỹ ậ
B ng 8 Tính ch t c a m t s v t li u ch t d o đ i v i môi ch t l nh Freonả ấ ủ ộ ố ậ ệ ấ ẻ ố ớ ấ ạ
TT V t li u ch t d oậ ệ ấ ẻ M t vài tính ch t v t lý và hóa h c, s thíchộ ấ ậ ọ ự ng v i môi ch t freon ứ ớ ấ
Nói chung có đ c tính ch ng ăn mòn t t, phùặ ố ố h p t t, b ch y t i nén l n.ợ ố ị ả ở ả ớ
Tính ch t có khác nhau tùy t ng lo i nh ng nóiấ ừ ạ ư chung không b n (không phù h p) v i môiề ợ ớ trường frêon.
3 Polyêtylen (PE) B trị ương ph ng và b hòa tan t ng ph n.ồ ị ừ ầ
4 Polypropylen (PP) B trị ương ph ng, không phù h p gi ng nh PEồ ợ ố ư và PVC, b ăn mòn đ c bi t nhi t đ cao.ị ặ ệ ở ệ ộ
5 Polyamit Nói chung là phù h p, có th b bi n giòn, khợ ể ị ế ả năng gi đúng kích thữ ướ ốc t t.
9 Polyutheran (PU) C n th n tr ng, còn nhi u v n đ c n ph i ti pầ ậ ọ ề ấ ề ầ ả ế t cụ
11 Polymethylmethacrylat Không b n, b hóa giòn, b môi ch t R22 hòaề ị ị ấ tan
12 Nh a êpoxiự Tùy theo t ng lo i, ph n l n là phù h p, khừ ạ ầ ớ ợ ả năng gi đúng kích thữ ướ ốc t t.
13 Polyeste B n, không b frêon ăn mòn.ề ị
V t li u cách đi n b ng g m, s là nh ng v t li u vô c , có th sx raậ ệ ệ ằ ố ứ ữ ậ ệ ơ ể các s n ph m có hình dáng b t k , sau đó đả ẩ ấ ỳ ược nung nhi t đ cao.ở ệ ộ
Tùy thuộc vào thành phần cấu tạo, công nghệ chế tạo thích hợp với vật liệu khác nhau, giúp tạo ra các sản phẩm có độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tốt Sản phẩm này có khả năng chống lại sự hao mòn và biến dạng khi chịu tác động của nhiệt độ cao, đồng thời đảm bảo tính ổn định trong môi trường khắc nghiệt Việc lựa chọn công nghệ chế tạo phù hợp không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn kéo dài tuổi thọ của sản phẩm.
Là lo i v t li u r t phù h p v i k thu t l nh R t nhi u lo i g có đạ ậ ệ ấ ợ ớ ỹ ậ ạ ấ ề ạ ỗ ộ b n c h c cao nhi t đ th p đ c bi t khi đ m nh Mô đun đàn h i vàề ơ ọ ở ệ ộ ấ ặ ệ ộ ẩ ỏ ồ đ b n nén đ u tăng khi nhi t đ gi m Đ b n nén c a g t 800kg/cmộ ề ề ệ ộ ả ộ ề ủ ỗ ừ 2 ở
V t li u cách nhi t c b n ậ ệ ệ ơ ả
Các vật liệu cách nhiệt hiện nay đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất năng lượng và tiết kiệm chi phí Chúng có khả năng cách nhiệt tốt, giúp duy trì nhiệt độ ổn định trong các công trình xây dựng Đặc biệt, polystyrol và polyurethane là hai vật liệu nổi bật trong ngành cách nhiệt, nhờ vào tính năng vượt trội và khả năng ứng dụng linh hoạt Việc lựa chọn vật liệu phù hợp không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng công trình mà còn góp phần bảo vệ môi trường và tiết kiệm nguồn tài nguyên.
B t x p polystyrol là vật liệu cách nhiệt được sử dụng phổ biến trong các công trình điều hòa không khí và kỹ thuật lạnh Nó có khả năng hoạt động hiệu quả trong dải nhiệt độ từ -30°C đến 70°C, với giới hạn nhiệt độ tối đa không vượt quá 70°C Vật liệu này được sản xuất với chất lượng cao, phù hợp cho các thiết bị tĩnh, giúp xử lý nhiệt độ lên đến 100°C.
B t polystyrol đọ ược chia làm 2 lo i theo phạ ương pháp s n xu t khácả ấ nhau: b t x p d ng tr c và b t d ng h t Đ b n nén khá cao, đ t 0,1 ọ ố ạ ụ ọ ạ ạ ộ ề ạ 0,2 N/mm 2
Polystyrol d b cháy, hi n nay đã có các lo i polystyrol khó cháy doễ ị ệ ạ được tr n các ph gia ch ng cháy.ộ ụ ố
Polyurethane là vật liệu cách nhiệt hiệu quả, giúp duy trì nhiệt độ trong khoảng từ -180°C đến 200°C Nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng cách nhiệt cho các công trình xây dựng và trong ngành công nghiệp.
Polyurethane có khả năng chống nước và bền bỉ, không cần gia nhiệt hay áp suất trong quá trình sản xuất Các lĩnh vực ứng dụng của polyurethane rất đa dạng, bao gồm cách âm, cách nhiệt và các không gian giữa hai bề mặt, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng và bảo vệ môi trường.
Polyutheran là một phương pháp cách nhiệt hiệu quả, được áp dụng rộng rãi trong dây chuyền sản xuất Phương pháp này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn tối ưu hóa hiệu suất cách nhiệt cho các loại vật liệu khác nhau Ngoài ra, Polyutheran còn có khả năng phun trực tiếp vào các bề mặt, cho phép tạo ra lớp cách nhiệt đồng nhất ngay từ giai đoạn thi công Việc sử dụng Polyutheran trong cách nhiệt không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn nâng cao chất lượng công trình.
B ng 9 Tính ch t c a m t s v t li u cách nhi tả ấ ủ ộ ố ậ ệ ệ
V t li uậ ệ (kg/m 3 ) (W/mK) nén (N/cm 2 ) tmax ( 0 C)
1.3.3 M t s v t li u cách nhi t c b n khác:ộ ố ậ ệ ệ ơ ả a Không khí:
Không khí có hệ số dẫn nhiệt rất thấp, khoảng 0,025 W/mK, điều này cho thấy khả năng cách nhiệt của nó Để tạo ra các vật liệu cách nhiệt hiệu quả, cần tìm kiếm các chất khí có hệ số dẫn nhiệt thấp hơn không khí Các chất vô cơ tự nhiên cũng là một lựa chọn tiềm năng trong việc phát triển các vật liệu cách nhiệt.
Các vật liệu cách nhiệt thường là những chất vô cơ tự nhiên như amiăng, được gia công thành sản phẩm hoặc bán thành phẩm để sử dụng trong các ứng dụng như đệm, sợi, bông, và các loại bông thủy tinh Amiăng và các chất hữu cơ khác như sợi gốm cũng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp cách nhiệt.
Các chất hữu cơ tự nhiên như sợi, mùn cưa có thể được sử dụng làm vật liệu cách nhiệt, tuy nhiên cần phải áp dụng các biện pháp chống ẩm, chống mối, chống mốc và công nghệ tiên tiến để đảm bảo hiệu quả và tính kinh tế.
D u bôi tr n ầ ơ
D u bôi tr n đầ ơ ược s d ng trong các h th ng l nh có máy nén c ử ụ ệ ố ạ ơ Nhi m v ch y u c a d u bôi tr n là:ệ ụ ủ ế ủ ầ ơ
Bôi trơn các chi tiết chuyển động của máy nén và các bề mặt ma sát là cần thiết để giảm ma sát và tổn thất do ma sát gây ra Tuy nhiên, đối với máy nén và máy dãn nở oxy, không sử dụng dầu bôi trơn vì trong quá trình nén, dầu có thể gây cháy nổ, và khi dãn nở, nhiệt độ trong máy có thể tăng cao, dẫn đến sự cố.
Làm nhi m v t i nhi t t các b m t ma sát pittông, xilanh, bi, ệ ụ ả ệ ừ ề ặ ổ ổ b c,… ra v máy đ t a ra môi trạ ỏ ể ỏ ường, đ m b o nhi t đ các v trí trênả ả ệ ộ ở ị không quá cao;
Ch ng rò r các môi ch t cho các c m b t kín và đ m kín c tr c;ố ỉ ấ ụ ị ệ ổ ụ
Gi kín các khoang nén trong máy nén tr c vít.ữ ụ
Dầu bôi trơn trong máy nén có vai trò quan trọng trong việc tham gia vào vòng tuần hoàn của hệ thống, giúp duy trì hiệu suất làm việc và bảo vệ các thiết bị chính và phụ Do đó, dầu khâu thu tản nhiệt cần phải đáp ứng yêu cầu kỹ thuật khắt khe để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của máy nén.
Có đ c tính ch ng mài mòn và ch ng sây sát b m t t t;ặ ố ố ề ặ ố
Có đ nh t thích h p đ m b o bôi tr n các chi ti t;ộ ớ ợ ả ả ơ ế
Có đ tinh khi t cao, không ch a các thành ph n có h i đ i v i hộ ế ứ ầ ạ ố ớ ệ th ng l nh nh : m, axit, l u hu nh không đố ạ ư ẩ ư ỳ ược hút m;ẩ
Nhi t đ b c cháy ph i cao, cao h n nhi u so v i nhi t đ cu i quáệ ộ ố ả ơ ề ớ ệ ộ ố trình nén;
Nhi t đ đông đ c ph i th p, th p h n nhi u so v i nhi t đ ti t l uệ ộ ặ ả ấ ấ ơ ề ớ ệ ộ ế ư và dàn bay h i;ở ơ
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng hòa tan của các chất trong dung môi Khi nhiệt độ tăng, khả năng hòa tan của các chất rắn và khí trong dung dịch thường cải thiện, giúp quá trình hòa tan diễn ra dễ dàng hơn Sử dụng máy nén có thể hỗ trợ việc hòa tan hoàn toàn các chất, đặc biệt là trong môi trường có áp suất cao, từ đó nâng cao hiệu quả của quá trình này.
Không t o l p tr nhi t trên b m t trao đ i nhi t trong trạ ớ ở ệ ề ặ ổ ệ ường h pợ này d u ph i hòa tan hoàn toàn vào môi ch t;ầ ả ấ
Không làm gi m nhi t đ bay h i, qua đó làm gi m năng su t l nh,ả ệ ộ ơ ả ấ ạ trong trường h p này d u không đợ ầ ược hòa tan vào môi ch t l nh;ấ ạ
Không được d n đi n, có đ cách đi n cao c pha h i và pha l ngẫ ệ ộ ệ ả ở ơ ỏ đ c bi t khi s d ng cho h th ng l nh kín và n a kín;ặ ệ ử ụ ệ ố ạ ử
Không phân h y trong ph m vi nhi t đ v n hành (thủ ạ ệ ộ ậ ường t 60ừ 0 C đ n 150ế 0 C, đ c bi t cho máy l nh ghép t ng 80ặ ệ ạ ầ 0 C th m chí 110ậ 0 C);
Không được tác động đến môi trường lạnh, cũng như các vật liệu chất lượng như ống dẫn, sàn cách điện, dây quấn đồng, và các vật liệu hút ẩm Điều này nhằm đảm bảo sản phẩm có chất lượng trong hệ thống lạnh, đặc biệt là an toàn cho thực phẩm và máy nén.
Tu i th ph i cao và b n v ng, đ c bi t trong h th ng l nh kín, cóổ ọ ả ề ữ ặ ệ ệ ố ạ th làm vi c liên t c t 20 đ n 25 năm ngang v i tu i th c a l c t l nh;ể ệ ụ ừ ế ớ ổ ọ ủ ố ủ ạ
Trong thực tế, rất khó để tìm được một loại dầu bôi trơn lý tưởng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu, bởi vì các yêu cầu này thường mâu thuẫn nhau Tuy nhiên, chúng ta có thể tìm được các loại dầu cho từng trường hợp cụ thể, nhằm phát huy những ưu điểm và khắc phục được những nhược điểm của chúng.
D u k thu t l nh có th chia thành 02 nhóm chính là d u khoáng vàầ ỹ ậ ạ ể ầ d u t ng h p Ngoài ra còn m t nhóm ph n a là d u khoáng có ph gia t ngầ ổ ợ ộ ụ ữ ầ ụ ổ h p.ợ
Dầu khoáng là loại dầu không có công thức hóa học xác định, mà là hỗn hợp của nhiều thành phần hydrocarbon tự nhiên Hiện nay, dầu khoáng được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống linh hoạt.
D u t ng h p: D u t ng h p đầ ổ ợ ầ ổ ợ ược s n xu t t các ch t khác nhauả ấ ừ ấ nh polyclycôl, các lo i este, silicol ho c các d u t ng h p g c hyđrôcacbon.ư ạ ặ ầ ổ ợ ố
So v i d u khoáng, d u t ng h p có ch t lớ ầ ầ ổ ợ ấ ượng bôi tr n t t h n khi h n h pơ ố ơ ỗ ợ v i môi ch t l nh, nhi t đ đông đ c cũng th p h n, s mài mòn chi ti t th pớ ấ ạ ệ ộ ặ ấ ơ ự ế ấ h n nh ng giá thành cao h n.ơ ư ơ
Dầu khoáng có thể được cải thiện bằng cách thêm các phụ gia tổng hợp Việc sử dụng hỗn hợp dầu khoáng và dầu tổng hợp cần phải được thực hiện cẩn thận, vì nếu không đúng cách, hỗn hợp này có thể không phát huy được những đặc tính ưu việt của dầu khoáng, mà còn có thể làm giảm chất lượng Do đó, việc tiến hành các thử nghiệm môi trường trước khi sử dụng là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả tối ưu.
D u este là lo i d u đ c bi t dùng cho các môi ch t freon không cóầ ạ ầ ặ ệ ấ clo.
1.4.4 Các tính ch t c b n:ấ ơ ả Đ nh t: Đ nh t c a d u bôi tr n là thông s quan tr ng nh t, quy tộ ớ ộ ớ ủ ầ ơ ố ọ ấ ế đ nh ch t lị ấ ượng c a vi c bôi tr n, gi m t n th t do ma sát, gi m mài mònủ ệ ơ ả ổ ấ ả thi t b , tăng cế ị ường đ kín cho đ m kín c tr c, các đ m khác Đ nh t c aộ ệ ổ ụ ệ ộ ớ ủ d u gi m đi khi b môi ch t l nh hòa tan Đ c bi t khi nhi t đ bay h i th pầ ả ị ấ ạ ặ ệ ệ ộ ơ ấ c n có t l hòa tr n thích h p đ đ m b o dòng ch y, h i l u đầ ỷ ệ ộ ợ ể ả ả ả ồ ư ược d u vầ ề máy nén
Kh i lố ượng riêng: c a d u l nh n m trong kho ng 0,87 ÷ 1,01g/cmủ ầ ạ ằ ả 3 , ph thu c vào nhi t đ , áp su t và hàm lụ ộ ệ ộ ấ ượng cacbuahyđrô th m.ơ
Nhiệt độ đông đặc là nhiệt độ mà dầu đã hóa rắn, trong khi nhiệt độ lưu động là nhiệt độ mà dầu vẫn còn khả năng lưu động trong thiết bị và được duy trì trong vòng tuần hoàn của dầu bôi trơn trong hệ thống Thông thường, nhiệt độ lưu động cao hơn nhiệt độ đông đặc từ 3 đến 5 độ C.
Nhi t đ b c cháy: ph thu c vào s có m t c a nhóm d bay h iệ ộ ố ụ ộ ự ặ ủ ễ ơ trong d u Yêu c u nhi t đ b c cháy c a d u khoáng là 160 ÷ 180ầ ầ ệ ộ ố ủ ầ 0 C tr lên.ở
Để tránh ăn mòn chi tiết, tính axit của cadmium phải được kiểm soát Các hàm lượng kim loại nặng trong môi trường cần được giám sát chặt chẽ, vì chúng là các thành phần cơ bản gây ra biến chất, lão hóa và tạo bùn của cadmium.
Hàm lượng nước và tính hút ẩm của nấm rất quan trọng Nấm có khả năng hòa tan ít trong dung môi, nhưng dung môi lại có tính hút ẩm Tính hút ẩm này sẽ tăng lên khi nhiệt độ tăng Nấm cũng có thể hòa tan trong dung dịch khoáng Tính hút ẩm của nấm phụ thuộc vào từng loại nấm khác nhau.
Sự căng bề mặt của dung dịch ảnh hưởng đến chất lượng và độ bền của sản phẩm Sức căng bề mặt của dung dịch phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, loại dung môi, độ hòa tan và các yếu tố khác Một trong những dung môi phổ biến là anilin, được sử dụng để xác định tính chất và độ hòa tan của dung dịch trong môi trường cụ thể Anilin giúp đánh giá tính nổ và khả năng hòa tan của các chất trong dung môi, từ đó cung cấp thông tin quan trọng cho việc nghiên cứu và ứng dụng.
Màu s c c a d u r t sáng ho c có màu gián sáng Căn c vào màu s cắ ủ ầ ấ ặ ứ ắ có th đánh giá để ược ch t lấ ượng d u Màu c a d u càng t t ch ng t hàmầ ủ ầ ố ứ ỏ lượng h c ín trong d u cao.ắ ầ
Hình d ng c a d u đ c tr ng cho s trong su t hay không trong su tạ ủ ầ ặ ư ự ố ố khi quan sát qua m t chi u dày d u nh t đ nh D u l nh ph i có đ trong su tộ ề ầ ấ ị ầ ạ ả ộ ố cao.
Nhiệt dung riêng của các loại dầu lạnh nằm trong khoảng 1,6 ÷ 2,2 kJ/kgK Đối với các máy lạnh kiểu kín và nén kín, do dầu được bố trí nằm trong máy nén nên dầu có nhiệt độ cao, áp suất lớn, đảm bảo an toàn trong quá trình hoạt động Hệ số dẫn nhiệt của dầu lạnh nằm trong khoảng 0,1 ÷ 0,16 W/mK Trong hệ thống lạnh, hệ số dẫn nhiệt càng lớn sẽ càng thu lợi cho các quá trình trao đổi nhiệt.
V t li u cách m hút m ậ ệ ẩ ẩ
V t li u cách m ậ ệ ẩ
Do có hiện tượng ngưng đọng mồ hôi trong quá trình nhiệt lạnh, nên phải áp dụng các lớp cách nhiệt để tăng cường khả năng bảo vệ vật liệu Điều này giúp tránh tình trạng hư hỏng và nâng cao hiệu suất hoạt động của vật liệu trong môi trường ẩm ướt.
V t li u cách m c n có các yêu c u sau đây:ậ ệ ẩ ầ ầ
+ Có tr m l n ho c có h s th m m nh ở ẩ ớ ặ ệ ố ấ ẩ ỏ
+ Ph i b n nhi t, không b c ng, giòn, lão hóa nhi t đ th p và bả ề ệ ị ứ ở ệ ộ ấ ị m m ho c nóng ch y nhi t đ cao.ề ặ ả ở ệ ộ
+ Không có mùi l , không đ c, không nh hạ ộ ả ưởng t i s n ph m b oớ ả ẩ ả qu n.ả
+ Không gây ăn mòn và tác d ng hóa h c v i các v t li u cách nhi t vàụ ọ ớ ậ ệ ệ xây d ng.ự
V t li u cách m hi n nay ch y u là bitum Trong k thu t s d ngậ ệ ẩ ệ ủ ế ỹ ậ ử ụ 3 4 mác bitum NH 3, BH 4, BH 5 và BH 5K (Liên xô cũ) H s d n nhi t tệ ố ẫ ệ ừ 0,3….0,35W/mK.
Ngoài bitum, còn nhiều vật liệu khác được sử dụng để ngăn mưa như giấy nhôm, màng polyetylen, màng PVC, và giấy dầu Trong các buồng lắp ghép, các tấm lợp bằng tôn cũng được sử dụng làm vật liệu chống thấm, kết hợp với công nghệ polyurethan để đảm bảo hiệu quả tối ưu.
V t li u cách mậ ệ ẩ H s khu ch tán g/(mhMPa)ệ ố ế
B ng 11 Đ c tính k thu t c a m t s mác Bitumả ặ ỹ ậ ủ ộ ố Đ c tínhặ Mác Bitum
Kh i lố ượng riêng, kg/m 3 1000 1000 1000 1000 2.1.3 Các phương pháp cách m:ẩ
Nói chung có 5 phương pháp ch ng nhi m m cho cách nhi t nh sau:ố ễ ẩ ệ ư
S d ng các l p cách m cùng v i cách nhi t.ử ụ ớ ẩ ớ ệ
Nâng cao h s tr m c a v t li u cách nhi t.ệ ố ở ẩ ủ ậ ệ ệ
S d ng các l p v a có đ khu ch tán m l p phía trong phòng l nh.ử ụ ớ ữ ộ ế ẩ ớ ạ
T o áp su t dạ ấ ương trong phòng l nh, qua đó có th t o ra m t dòngạ ể ạ ộ không khí đi qua vách ngược chi u v i đ giáng phân áp su t h i nề ớ ộ ấ ơ ước.
Tác đ ng nhân t o vào áp su t riêng ph n h i nộ ạ ấ ầ ơ ước trên b m t l nhề ặ ạ c a vách cách nhi t.ủ ệ
Tuy nhiên ch có ba phỉ ương pháp đ u tiên là có ý nghĩa th c ti n h n c ầ ự ễ ơ ả
Hình 2.3 Bi n thiên áp su t và nhi t đ trong váchế ấ ệ ộ
Hình 2.3 mô tả biểu diễn sự biến thiên nhiệt độ và áp suất riêng ở hai bên vách cách nhiệt Áp suất riêng h i nấ ơ ước px và áp suất h i nấ ơ ước bão hòa px’’ phụ thuộc vào độ dày x của vách cách nhiệt Các thông số tx, px và px” được xác định qua sự chênh lệch nhiệt độ hai bên vách, cũng như các đặc tính vật lý của vách và môi trường xung quanh Trong đó, tx và px là các đường hàm tuyến tính, còn px” được biểu diễn bằng hàm mũ.
Có hai trường h p có th x y ra:ợ ể ả
Trường h p 1: Hai đợ ường px và px” không c t nhau, pắ x n m dằ ưới px”, trong vách cách nhi t không có vùng ng ng đ ng m.ệ ư ọ ẩ
Trong trường hợp hai đường px và px” cắt nhau tại hai điểm, hiện tượng ả nhiệt có thể xảy ra do áp suất riêng phần pư của chất lỏng cao hơn áp suất bão hòa pấ x” Đường áp suất này được xác định giữa hai đường px, cho thấy áp suất bão hòa pấ x” (đường liền trên hình 1) Để tránh hiện tượng ả nhiệt trong vách cách nhiệt, cần áp dụng các biện pháp để đảm bảo đường px không cắt đứt đường px” hoặc điều chỉnh lượng m khuếch tán từ phía nóng vào vách, nhằm hạn chế hiện tượng khuếch tán từ vách vào phòng lạnh.
V t li u hút m ậ ệ ẩ
* Trong các h th ng l nh amoniac và Freon, m (nệ ố ạ ẩ ước) l n trong vòngẫ tu n hoàn môi ch t l nh có nhi u tác h i nghiêm tr ng nh :ầ ấ ạ ề ạ ọ ư
Tác d ng v i d u bôi tr n t o ra các axit vô c , các keo d u và bùn,ụ ớ ầ ơ ạ ơ ầ làm lão hóa d u.ầ
K t h p v i môi ch t l nh t o ra các khí l , axit do phân h y môiế ợ ớ ấ ạ ạ ạ ủ ch t và th y phân, c n tr trao đ i nhi t.ấ ủ ả ở ổ ệ
K t h p v i v t li u ch t o máy, c n b n kim lo i vô c và h u cế ợ ớ ậ ệ ế ạ ặ ẩ ạ ơ ữ ơ t o ra các liên k t oxy hóa, ăn mòn và phá h y các chi ti t máy và thi t b ạ ế ủ ế ế ị
Do hòa tan hoàn toàn trong môi ch t (NHấ 3 ) nên làm tăng nhi t đ bayệ ộ h i, gi m năng su t l nh, tiêu t n năng lơ ả ấ ạ ố ượng cao h n.ơ
Do không hòa tan trong môi ch t (freon) nên gây t c m cho ti t l u.ấ ắ ẩ ế ư
* Do tác h i c a h i m trong h th ng l nh nên ngạ ủ ơ ẩ ệ ố ạ ười ta đã đ raề nhi u bi n pháp lo i tr s có m t m trong vòng tu n hoàn môi ch t l nhề ệ ạ ừ ự ặ ẩ ầ ấ ạ nh : ư
S y khô nghiêm ng t các chi ti t máy và thi t b trấ ặ ế ế ị ước khi l p ráp m iắ ớ ho c sau khi b o dặ ả ưỡng, s a ch a.ử ữ
H n ch đ m t i thi u trong môi ch t l nh, đ i v i ammoniacạ ế ộ ẩ ố ể ấ ạ ố ớ không vượt quá 0,2% kh i lố ượng, đ i v i Freon công nghi p không vố ớ ệ ượt quá
25 ph n tri u, đ i v i Frêon n p t l nh và máy l nh kín không quá 6 ph nầ ệ ố ớ ạ ủ ạ ạ ầ tri u kh i lệ ố ượng.
S y chân không nhi u gi trấ ề ờ ước khi n p gas và h th ng l nh.ạ ệ ố ạ
Sử dụng phin sấy lắp trên vòng tuần hoàn môi chất đủ ẩm, giúp cải thiện hiệu suất của hệ thống Phin sấy đường ống lắp trước bơm tạo áp và phin sấy đường ống lắp sau dàn bay hơi theo chiều chuyển động của môi chất.
Tóm l i, v t li u hút m trong h th ng l nh có các nhi m v chínhạ ậ ệ ẩ ệ ố ạ ệ ụ sau:
Hút m và gi l các axit, các chất lỏng có hại sinh ra trong quá trình vận hành máy lạnh có thể gây ra ô nhiễm môi trường Những tác hại này có thể ảnh hưởng đến dầu bôi trơn và chi tiết máy, dẫn đến tình trạng hư hỏng và giảm hiệu suất hoạt động của hệ thống lạnh.
Ch ng t c m trong h th ng l nh Frêon.ố ắ ẩ ệ ố ạ
B ng 12 gi i thi u m t s v t li u hút m d a trên ba nguyên t c hútả ớ ệ ộ ố ậ ệ ẩ ự ắ m đã nêu, kh năng và ph m vi ng d ng c a nó trong k thu t l nh. ẩ ả ạ ứ ụ ủ ỹ ậ ạ
B ng 12 Phân lo i v t li u hút mả ạ ậ ệ ẩ
STT Nguyên t cắ hút mẩ
Silicagel SiO2 Đ t sét ho t tính ấ ạ
Rây phân t , zêolitử (Silicat nhôm kali, natri và canxi)
Nói chung s d ng đử ụ ược cho t t c các lo i môi ch t l nh,ấ ả ạ ấ ạ đ t trên đặ ường l ng và đỏ ường h i.ơ
Hợp chất CaCl2 không hòa tan trong môi trường axit, đặc biệt không đạt được độ hòa tan cao trong nước và các hydrat Trong khi đó, Mg(ClO4)2 có độ hòa tan cao, và CaSO4 cũng có tính chất tương tự nhưng ít phổ biến hơn trong các ứng dụng.
(T o cácạ axit và baz )ơ Ôxit canxi CaO (vôi s ng)ố Oxyt bari BaO Pentôxit ph t pho ố
V nguyên tắc sử dụng trên đường hầm, P2O5 không thích hợp cho NH3 trên đường hầm Tuy hiệu quả hút ẩm tốt, song do các chất hóa học tạo ra, không nên sử dụng trong hệ thống lạnh Căn cứ vào chức năng của vật liệu hút ẩm trong hệ thống lạnh, các vật liệu hút ẩm phải đáp ứng các yêu cầu sau:
Có kh năng hút m cao tính theo lả ẩ ượng m hút đẩ ược trên m t đ n vộ ơ ị kh i lố ượng ngay áp su t riêng h i nở ấ ơ ước th p.ấ
Có kh năng hút đả ược các lo i axit và khí l có h i sinh ra trong quáạ ạ ạ trình v n hành h th ng l nh.ậ ệ ố ạ
Kh năng hút m và các s n ph m có h i không ph thu c vào nhi tả ẩ ả ẩ ạ ụ ộ ệ đ trong ph m vi nhi t đ v n hành.ộ ạ ệ ộ ậ
Có kh năng tái sinh d dàng nh nhi t ho c hóa ch t.ả ễ ờ ệ ặ ấ
Không tác d ng v i môi ch t l nh, d u bôi tr n, m và các s n ph mụ ớ ấ ạ ầ ơ ẩ ả ẩ ph cũng nh v t li u ch t o máy vô c và h u c t o ra các ch t có h iụ ư ậ ệ ế ạ ơ ữ ơ ạ ấ ạ khác.
Không làm ch t xúc tác cho các ph n ng có h i trong h th ng l nh.ấ ả ứ ạ ệ ố ạ
Có hình d ng c đ nh, không b t i rã cu n theo môi ch t l nh làm t cạ ố ị ị ơ ố ấ ạ ắ b ph n ti t l u và các độ ậ ế ư ường ng.ố
Trong thiết kế nội thất, việc lựa chọn vật liệu hút mắt là rất quan trọng Người ta cần chọn lọc các vật liệu phù hợp để phát huy ưu điểm và hạn chế nhược điểm của chúng Việc này không chỉ tạo nên sự hài hòa cho không gian mà còn nâng cao giá trị thẩm mỹ của ngôi nhà.
* Tác d ng hút m d a trên ba nguyên t c sau:ụ ẩ ự ắ
+ Liên k t c h c v i m g i là quá trình h p ph m.ế ơ ọ ớ ẩ ọ ấ ụ ẩ
+ Liên k t hóa h c v i h i nế ọ ớ ơ ướ ạc t o ra các tinh th ng m nể ậ ước ho cặ các hyđrat g i là quá trình h p th ọ ấ ụ
+ Ph n ng hóa h c v i nả ứ ọ ớ ướ ạc t o ra các ch t m i.ấ ớ
2.2.3 M t s v t li u hút m thộ ố ậ ệ ẩ ường dùng trong k thu t l nh:ỹ ậ ạ a Zelôit silicat:
Zelôit được sử dụng trong hệ thống lạnh với công thức Na12(AlO2)12(SiO2)12, ký hiệu là 4A hay A4, thích hợp cho môi chất freon R12 và R22 Hiện nay, công nghệ đã phát triển cho phép sản xuất các loại zelôit có diện tích bề mặt lên đến 800 m²/g với kích thước lỗ 4 Å Khi thay thế natri bằng kali (K) hoặc canxi (Ca), có thể tạo ra zeolit với đường kính lỗ từ 3 Å đến 9 Å.
Zelôit có khả năng hấp phụ mạnh mẽ và ít chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống lạnh frêon Đặc biệt, khả năng hấp phụ của nó gấp 5 lần sillicagel Các phin sử dụng zelôit có thể đạt hiệu suất cao ngay cả trong các thiết bị như máy nén, dàn ngưng hay bình chứa cao áp mà không gây ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động.
Khi bão hòa, zeolit có thể được tái sinh bằng cách gia nhiệt ở nhiệt độ 450 – 500°C Tuy nhiên, zeolit tự nhiên thường đã làm việc trong môi trường ô nhiễm, dẫn đến hiệu quả tái sinh không cao Do đó, nên thay mới zeolit cũ thay vì tái sinh để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
Silicagel là một chất hấp phụ có khả năng sử dụng cho các hệ thống lạnh frêon Nó có thành phần chính là SiO2, không có hình dạng định hình, với kích thước hạt nhỏ và diện tích bề mặt lớn, lên tới 500 m²/g.
Kh năng h p ph c a silicagel gi m ngay t khi nhi t đ tăng đ nả ấ ụ ủ ả ừ ệ ộ ế
Silicagel không nên được đặt gần các thiết bị có nhiệt độ cao như máy nén, dàn ngưng hay bình chứa cao áp, vì nhiệt độ từ 40 đến 50 độ C có thể làm giảm hiệu suất hấp phụ của nó Tuy nhiên, silicagel có khả năng được tái sinh khi được làm nóng ở nhiệt độ từ 120 đến 200 độ C trong khoảng thời gian nhất định.
Silicagel có khả năng tái sinh hiệu quả, nhưng cần thay thế định kỳ để đảm bảo hiệu suất Bên cạnh đó, đất sét hoạt tính cũng có cấu trúc tương tự và khả năng hút ẩm, cũng như hấp thụ các loại axit, baz và các chất khí như CO2, NH3, SO2, H2S và hydrocacbon Hiện nay, nghiên cứu đang tập trung vào việc sử dụng đất sét hoạt tính như một chất chống ẩm trong hệ thống lạnh.
Các chất lỏng hợp thành như sunfat canxi (CaSO₄), clorua canxi (CaCl₂) và perelorat magiê (Mg(ClO₄)₂) không được sử dụng trong các hệ thống lạnh do nhiều nhược điểm về tính chất vật lý, hóa học của chúng.
N u s d ng không đế ử ụ ược b trí trên đố ường l ng.ỏ
Các chất có phân hóa học với nấc ẩm ướt tuy có hiệu quả khử mùi rất cao, nhưng khi tác động hóa học, chúng lại tạo ra các chất mới khác, do đó không thể sử dụng trong các hệ thống lạnh được Các vật liệu hút ẩm loại này như vôi sống (CaO), oxit bari, và pentoxit photpho (P2O5) có thể tạo ra các loại axit và bazơ gây ăn mòn thiết bị, làm lão hóa và phá hủy dầu bôi trơn, phá hủy sự cách điện trong các máy nén kín và nồi hơi kín.
1 Đ c đi m, yêu c u c a các v t li u s d ng trong các máy và thi t bặ ể ầ ủ ậ ệ ử ụ ế ị l nh?ạ
2 Quan h gi a tính ch t c a các v t li u kim lo i dung trong các máy vàệ ữ ấ ủ ậ ệ ạ thi t b v i tính ch t hoá lý c a môi ch t và d u bôi tr n? t đó rút ra k tế ị ớ ấ ủ ấ ầ ơ ừ ế lu n gì khi s d ng?ậ ử ụ
3 các v t li u phi kim lo i ch y u có th dung trong các h th ng máy vàậ ệ ạ ủ ế ể ệ ố thi t b l nh? Tính ch t c a chúng thay đ i nh th nào theo nhiêt đ , trongế ị ạ ấ ủ ổ ư ế ộ môi trường d u và môi ch t l nh?ầ ấ ạ
4 Các v t li u cách nhi t thậ ệ ệ ường đượ ử ục s d ng đâu trong h th ng máy vàở ệ ố thi t b l nh? Đ c đi m và nh ng yêu c u k thu t chính?ế ị ạ ặ ể ữ ầ ỹ ậ
5 K tên và nêu v n t t tính ch t c a các v t li u cách nhi t hay để ắ ắ ấ ủ ậ ệ ệ ược sử d ng trong các máy và h th ng l nhụ ệ ố ạ
6 V t li u hút m dùng trong k thu t l nh có m y lo i chính? Tính ch t vàậ ệ ẩ ỹ ậ ạ ấ ạ ấ công ngh s d ng zeôlit và sillicagen?ệ ử ụ
7 Đ c đi m và yêu c u c a d u bôi tr n máy l nh?ặ ể ầ ủ ầ ơ ạ
8 Các lo i d u, tính ch t và ph m vi ng d ng c a nó trong các h th ngạ ầ ấ ạ ứ ụ ủ ệ ố máy l nh?ạ
* Bài t p th c hành c a h c sinh, sinh viên: ậ ự ủ ọ Nh n bi t v t li u k thu tậ ế ậ ệ ỹ ậ l nhạ
Chia l p thành nhi u nhóm, m i nhóm t (5 ÷ 7) h c sinhớ ề ỗ ừ ọ
Chu n b các m u v t li u k thu t l nh: v t li u kim lo i và phiẩ ị ẫ ậ ệ ỹ ậ ạ ậ ệ ạ kim, v t li u cách nhi t, v t li u hút m và m t s lo i d u bôi tr n thôngậ ệ ệ ậ ệ ẩ ộ ố ạ ầ ơ d ng ụ
Hướng d n h c sinh phân bi t và nh n bi t đẫ ọ ệ ậ ế ược các lo i v t li u kạ ậ ệ ỹ thu t l nh:ậ ạ
+ Nh n bi t v t li u kim lo i và phi kimậ ế ậ ệ ạ
+ Nh n bi t vậ ế ậ ệt li u cách nhi t c b n: polyutheran và polystyrolệ ơ ả
+ Phân bi t đệ ược các lo i d u bôi tr nạ ầ ơ
+ Nh n bi t các lo i v t li u hút m và cách m, phân bi t v t li uậ ế ạ ậ ệ ẩ ẩ ệ ậ ệ zêolit và sillicagen.
Nh n d ng đúng v t li u kim lo i, phi kim lo i, v t ậ ạ ậ ệ ạ ạ ậ li u cách nhi t, hút m, d u bôi tr n thông d ng, hút ệ ệ ẩ ầ ơ ụ m, cách m, zêôlit, ẩ ẩ sillicagen
Thái độ N p bài t p đúng h n (1 tu n v nhà), v bài t p ộ ậ ạ ầ ề ở ậ nghiêm túc, s ch sạ ẽ 1
