【应用】根据ASTM D971测量绝缘油与水的界面张力用于绝缘油质量的评估
时间：2023-09-22 阅读：1854
根据ASTM D971测量绝缘油与水的
界面张力用于绝缘油质量的评估
由于界面张力（IFT）对污染物和杂质的高度敏感性，通常作为评估绝缘油等液体样品随时间老化而变质的有效指标，用于检测绝缘油的劣化从而对变压器的故障进行排除和避免灾难性故障的发生。本文介绍了通过测量绝缘油和水的界面张力来判断正在使用的绝缘油是否到了更换的期限。
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ASTM D971标准[1]：是一种广泛使用的用吊环法测定绝缘油与水界面张力的标准试验方法，是检验绝缘油质量的标准方法。以下为采用德国德飞Dataphysics的DCAT系列表/界面张力仪根据ASTM D971标准进行绝缘油质量检验的应用。
测量方法
根据ASTM D971标准，Du Noüy环法可用于测量油与水的界面张力。界面张力是通过测量当金属丝环被拉出液体时，液膜对金属丝环施加的最大力（Fmax）来评估的。当环半径 R 大于金属丝半径 r时，界面张力 σ可由下式计算：
式中
L：环的周长；
mmax：被拉的液膜的最大质量；
g：重力加速度，约为 9.81 m/s2 。
表观张力和“实际”界面张力之间的差异通过环校正因子f进行校正。表/界面张力仪软件DCATS中内置有不同参考文献（如Huh-Mason, Zuidema-Waters或Harkins-Jordan）提供校正因子。
德国德飞Dataphysics公司DCAT系列的表/界面张力仪是一种基于力的界面参数和现象研究的通用测量系统。凭借全面的软件模块和标准测试附件，如Wilhelmy板或Du Noüy环，以及高精密的称量系统，可以测量静态和依赖于时间、温度的动态界面张力（IFT）。这种基于力学的表/界面张力仪特别适用于研究不透明液体的表面张力或具有类似折射率的两种液体的界面张力，即无法采用光学轮廓法进行分析的体系。
因此，根据 ASTM D971 标准 , 德国德飞Dataphysics公司的DCAT系列表/界面张力仪是测量变压器油与水的界面张力的理想设备。
实 验
（图1）表界面张力仪 DCAT8T
为了计算环校正系数f，必须知道水和油的密度差。因此，实验分为两部分进行：（一）样品油的密度测定；（二）油-水界面张力测量。
注意事项：样品容器需用水清洗，然后用丙酮冲洗，然后再用自来水和蒸馏水冲洗干净，并在使用前干燥。
（二）油-水界面张力测量
2）水的纯度确定
为了保证蒸馏水的纯度、样品容器的清洁度和环尺寸的准确性，进行了初步试验。将室温下的蒸馏水倒入深度约为10 - 15mm的干净容器中。水面上不能有泡沫。泡沫表明水被污染了，或者容器不干净。样品容器放置在DCAT 8T的样品台上，将环放入测量天平的联轴锁中。选择“界面张力”软件模块中的“法向环- RG 11”方法，自动测定蒸馏水的表面张力为72.8 mN/m，与文献值吻合较好[2]。
3）油相分层
重复步骤1）后，将环放入测量天平的联轴锁中。选择“界面张力”软件模块中的“ASTM D971”方法进行测量。系统自动上升样品台，直到环浸入深度为3.5 mm (< 6 mm) 的水中。然后，系统等待油的加入。用移液管将绝缘油小心地分层加到水面上。与此同时，环仍然淹没在水中（图4左）。加油至厚度约11mm（> 10mm），因为油相不应覆盖测试环的横杆（图4右）。完成油相加入后，保持油-水界面30秒左右不受干扰。
4）自动测量
在软件中点击继续，软件控制样品台以0.2 mm/s 的速度自动下降并记录液膜重量随位置的变化。软件自动检测液膜的最大质量（图5），并自动根据所选的环校正因子计算界面张力。
结 果
结 论
参考文献
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