Диэлектрический теплоноситель для турбогенераторов с водомасляным охлаждением

 

Изобретение относится к теплоэнергетике , а именно к веществам, используемым в качестве теплоносителя для охлаждения обмоток статора турбогенератора . Целью изобретения является улучшение пожаробезопасных - свойств путем повышения температуры вспышки и температуры самовоспламенения теплоносителя при сохранении высоких эксплуатационных свойств. Поставленная цель достигается тем, что теплоноситель состоит из 83-95 мас.% 1-фенил- -монохлорксилилэтана и 5-17 масД 1-фенил-1-дихлорксилилэтана. Физико-химические и электрофизические свойства теплоносителя: кинематическая вязкость при 20 С 41-45 ммг/с, диэлектрическая проница-, емость при 90°С Е 4,7-4,8, удельное объемное сопротивление 2,4 -109 - 9,, тангенс угла диэлектрических потерь tgЈ 0,38-0,42% (оба последних параметра при 20вС), Пожаробезопасные свойства: температура воспламенения 610-620°С, температура вспышки в открытом тигле 1б9°С, в обычных условиях материал самозатухает . 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБ ЛИК

1 (19) (10

816 А1 (gg)$ С 09 K 5/00

ОпНСАННЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

°

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

1 10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4767933/26 (22) 20,07.89 (46) 07.06.92. Бюл. 0 21 (71) Азербайджанский институт нефти и химии им, М. Азизбекова (72) Ф.Ф. Муганлинский, В.Б. Кахраманов, Ф.Х. Бикмулин, .С.Г. Амиров

3.Г. Алмазова и Л.П. Чмутов (53) 662.987.9(088.8) (56) Патент Великобритании II 1391352, к . С 09 К 5/00, 1982. (54) ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ

ДЛЯ ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ С ВОДОМАСЛЯНЫМ

ОХЛАЖДЕНИЕМ (57) Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к веществам, используемым в качестве теплоносителя для охлаждения обмоток статора турбогенератора. Целью изобретения является улучшение пожаробезопасных

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к веществам, использу, емым в качестве теплоносителей для, охлаждения обмоток статора турбогенератора, в частности для турбогенераторов с водомасляной системой охлаждения (типа ТВИ).

Так как обмотки статора непосредственно контактируют с теплоносителем, то последний должен обладать диэлектрическими свойствами .Ввиду высокой радиационной устойчивости предлагаемый теплоноситель может использоваться на атомных энергетических установках.

2 свойств путем повышения температуры вспышки и температуры, самовоспламенения теплоносителя при сохранении вы" соких эксплуатационных свойств. Ilocтавленная цель достигается тем, что теплоноситель .состоит из 83-95 мас.Ф

1-фенил-1-монохлорксилилэтана и

5- Ij мас.3 1-фенил"1-дихлорксилилэтана. Физико"химические и электрофизические свойства теплоносителя: кио нематическая вязкость при 20 С

41-45 мм /с, диэлектрическая проница-. емость при 90 С Я = 4,7-4,8, удельное обьемное сопротивление 2,4 .10 9,4 ° 10 Ом м, тангенс угла диэлектрических.потерь tg t 0,38"0,423 (оба последних параметра при 20 С). Пожа" робезопасные свойства: температура воспламенения 610"6200С, температура вспышки в открытом тигле 169 С, в обычных условиях материал самозатухает. 3 табл.

,Д

CO

Наиболее близким .к предлагаемому является 1-фенил"1-ксилилэтан (ФКЭ),,:который применяется в качестве пропи т ывающей жидкости для чистопленочных силовых конденсаторов,а также в ка честве высокотемпературного теплоносителя.

Однако ФКЭ является чисто opraêèческим теплоносителем, недостатком которого является повышенная пожаро,опасность.

Целью изобретения является улучшеwe пожаробезопасных свойств путем повышения температуры вспышки и темпе.

3 173881 ратуры самовоспламенения теплоносителя при сохранении высоких эксплуатационных свойств.

Поставленная цель достигается ис5 пользованием в качестве огнестойкого теплоносителя композиционной смеси следующего состава, мас.3: 1-фенил-1-монохлорксилилэтан 83-95; 1-фенил-1-дихлорксилилэтан I5-17. Предлагаемому теплоносителю прйсвовна. марка

"АзИНЕФТЕХИМ-3Х).

В табл. 1 представлены основные физико-химические и диэлектрические свойства теплоносителя "АзИНЕФТЕХИМ15

3Х" и аналогов: Совтол-10, трансформаторное масло Т-750 и ФКЭ.

По совокупности свойств предлагаемый теплоноситель "АЗИНЕФТЕХИМ-3х" не уступает ФКЭ, а по пожаробезопас- 2О ным свойствам превосходит его, Так, например, испаряемость "АЗИНЕФТЕХИМЗх" в 5 раз меньше, температура вспышки выше на 24 С,температура самовоспламенения выШе на 230 С,жидкость не о горит, воспламеняется и самозатухает, пламя из очага воспламенения дальше не распространяется, что важно для турбогенераторов типа ТВМ с разовой снг сн, сн сн

lI

Н

© н о снз — Qo-сн®сн, НЗ вЂ” HC1

СН СНз з

©-сн (1) С>

CiH5 СН3

©-сн сн, 50 Реакционную массу после окончания реакции хлорирования и продувки азотом подвергают последовательно водно" щелочной промывке, осушке оксидом алюминия и вакуумной перегонке с отбором непрореагировавшего ФКЭ, целевой фракции и остатка.

Целевая фракция теплоносителя пос" ле вакуумной перегонки подвергается очистке от токопроводящих примесей

Вторая стадия - прямое каталитическое хлорирование фенилксилилэтана, Методика синтеза моно-:и дихлорфенилксилилэтанов, методы анализа, очистки от токопроводящих примесей и получения на их основе композиционной смеси, используемой в качестве огнестойкого теплоносителя марки

"АЗИНЕФТЕХИМ-3х", заключаются в следующем.

Прямое каталитическое хлорирова" ние ФКЭ проводят по предлагаемому. способу в жидкой фазе в присутствии катализаторов: безводный хлорид железа, или керамзит или концентрированная серная кислота. б !> загрузкой теплоносителя 70 т. Кроме того, электрофизические показатели предлагаемого теплоносителя также не уступают ФКЭ: электрическая прсчность выше на 40 кВ/см. Остальные электрофизические показатели (диэлектрическая s проницаемость, удельное объемное элег. ктрическое сопротивление, тангенс угла диэлектрических потерь) в имеющемся интервале различий не оказывают отрицательного влияния на эксплуатационные характеристики теплоносителя и тепловой режим работы турбогенератора.

С токсикологической точки зрения

АзИНЕФТЕХИМ-3Х как и трансформаторное масло относится к умеренно-опасным seществам (3 класс опасности). Предельно допустимые концентрации их в воздухе рабочей зоны одного порядка

15 и 20 мг/м соответственно.

Предлагаемый теплоноситель

"АЗИНЕФТЕХИМ-Зх" на основе монохлорфенилксилилэтана получают в две стадии. Первая стадия - алкилирование ксилола стиролом с получением ФКЭ присутствии катализаторов кислотной природы по схеме-. та же протекает в присутствии катализаторов кислотной природы по схеме

С1

Оптимальные условия хлорирования для, разных катализаторов представлены в табл. 2 °

"АэИНЕФТЕ"

ХИН ЗХ"

ФКЭ

Характеристика

:.Хлорди-

Фенил

"Совол-10и

Трансформаторное масло . т-750.

Плотность при 20 С, кг/м а

Кинематиче кая вязкость, мм2/с, при 20 С

Кислотное число, мг КОН/r

Испаряемость эа 24 ч при

125 С, мас.4

Температура,о С: вспышки в открытом тигле застывания самовоспламенения воспламенения

Скорость распространения огня, см/с

988 .. 890

1540

1110

8,0 30

0,01 0,01

4?,9 " 0, 008 .

650,0

0,01

0,125 0,123

0,024

О, 008

169

-35

325

145"

-50

170

Не вспыхивает

-18

Не горит

-42

320-350

Не распространяется. самоэату; кает

Не горит

0,98 быстро

Быстро о

Теплоемкость при 25 кДж/кг . К

Диэлектрическая проницае-. мость при 20 .С

Электрическая прочность, кВ/см

Удельное объемное сопротивление при 20 С, Ом м

Тангенс угла диэлектричесо ких потерь при 20 С

ПДК, мг/м

Биоразлагаемость

1,63

2,6 1,8-2,88

2,45 2,2

5,0

240 200

240

200

l,О5 "10

4,3 2-10

4,2 101 0,17

15,0:

Разлагается полностью

0,28

1,0

Разлагается ,на 603, экологически опасен

0,008 О, 02

20 20,0

Разлагает- Разлагается пол- ся пол-. ностью ностью

П р и м е ч.а н и в. Показатели приведены для оптимального состава, а:

1-Фенил-1-(моиохлорксилилэтан) 87; 1-,фенил-I-{дихлорксипилзтан) 13.

173881 адсорбционным методом активной окисью алюминия марки АОА-1 (10 мас ° Б) в периодическом режиме при 60оС и перемешивании в течение 6 ч.

Электрофизические характеристики (диэлектрическая проницаемость, удельное объемное сопротивление, тангенс угла диэлектрических потерь) определяют на мосте яостоянного тока Р-5226 или Р-525.

В табл. 3 представлены. основные физико"химические и электрофизические характеристики исходного ФКЭ, индиви" дуальных 1-Фенил-1-монохлорксилилэтана (МХФКЭ) и 1"фенил-1-дихлорксилил15 этана (ДХФКЭ) и их смесей.с граничными составами компонентов.

Нижний .предел содержания дихлорфенилксилилэтана (5 мас.3). определяет- о ся технологическими возможностями, а верхний (17 мас.4) " ухудшением экс" плуатационных характеристик теплоносителя, а именно повышением температуры б 6 застывания, ухудшением вязкостно-температурных характеристик.

Формула изобретения

Диэлектрический теплоноситель для турбогенераторов с водомасляным охлаждением на основе синтетических производных дифенилэтана,о т л 14 ч а юшийся тем, что, с целью улучше" ния пожаробезопасных свойств путем повышения температуры вспышки и темпе- ратуры самовоспламенения теплоносителя при сохранении высоких эксплуатационных свойств, он в качестве дифенилпроизводных экрана содержит 1-фенил-1-монохлорксилилэтан и 1-фенил"1-дихлорксилилэтан при .следующем соотношении компонентов, мас.3:

1-Фенил-1-монохлоркси лилэтан 83-95

1-Фенил-1-дихлорксилилэтан $-17

Таблица l

1738816.Таблица 2

Показатели процесса

Условия хлорирования

Катализатор

Селективность по МХФКЭ

Т, С

Конверсия

ФКЭ,Ф

Отноше" ние

ФКЭ: С1

Время реакции, мин

Количество катализатора, мас.Ф

Хлорид железа (безводный) 60

Керамзит 40-60

Серная кислота,96 мас.Ф 20

1 0 115 92 0 856

50 1,10 962 874

5,0

4,5

0,5 1,20 97,1 86,6

4,6

Т а б л и ц а 3

ДХФКЗ Данные при содержании ДХФКЭ в

МХФКЭ, МХФКЭ .

ФКЭ

Свойства

0,986 1,101 1,196 1,12

55(30) . 38,4

28,0 8,2

8,0 .34,4

3,6 6,4

350 610

630

610 620

620

610

145 166

-58 -42

Горит Са+озабыстро тухает

191,0

-18 .

Не горит

168

-38

2,45 .4,6

4,3 10 9,6 10.4 74 4,8

4,9

4 70

5,6

240 240

240

240

240

9,6 109

1,2 il0

0,008 0,3

0,09 1,3

0,35

1,5

4,3

Плотность, г/см

Кинематическая вязкост ь мм /с .при, С:

20 .50

Температура, С самовоспламенения вспышки.в открытом тигле застывания

Скорость распространения огня

Диэлектрическая проницаемость при 90 С

Электрическая

-прочность, кВ/см

Удельное объемное сопротивление, Ом-м, при

20 С

Тангенс угла диэлектричесс ких потерь, Ф, при, С: ь

ЮЮ «Ю

10 13 . 17

1,14 1,19 1,16

41,5 . 44,5 49,6

8,6 10,4 14,5

169 169 171 . -36 -34 .-30 .Самозатухает

2,4 10 9,4 10 9,1 10

0,38 0,42 0,64

1,7 2,1 3,4