Координаты цвета и цветности изоляционных масел и их связь с кислотным числом масел Текст научной статьи по специальности «Физика»

К ЗАЩИТЕ ДИССЕРТАЦИ

Й

I

УДК 621.314

КООРДИНАТЫ ЦВЕТА И ЦВЕТНОСТИ ИЗОЛЯЦИОННЫХ МАСЕЛ И ИХ СВЯЗЬ С КИСЛОТНЫМ ЧИСЛОМ МАСЕЛ

Д.М. ВАЛИУЛЛИНА, М.Ш. ГАРИФУЛЛИН, В.К. КОЗЛОВ

В работе проведен расчет координат цвета и цветности изоляционных масел по данным спектров отражения и пропускания в видимом диапазоне спектра и установлена их связь с кислотным числом масел и степенью их старения.

Для расчета координат цвета и цветности по результатам работы [1] был выбран метод “взвешенных ординат”. При использовании этого метода спектр разбивается на конечное число одинаковых интервалов длин волн ДА, а координаты цвета определяются путем вычисления приведенных авторами в [2] сумм.

По полученным в работе [1] спектрам пропускания был произведен расчет координат цвета и цветности исследуемых масел.

Для построения корреляционных зависимостей был использован пакет прикладных программ 8іа1і«Ика 5.5.

Уравнения связи кислотного числа с координатами цвета и цветности, полученными по спектрам пропускания, имеют следующий вид:

К = 54,876 - 168,492 • X; (1)

К = 46,16 - 165,507 • У; (2)

К = 2,703 - 13,74 • £; (3)

К = 0,53 + 0,452 • х; (4)

К = 0,448 - 0,401 • у; (5)

К = 0,023 - 0,083 • г. (6)

Отсюда видно, что с увеличением кислотного числа происходит уменьшение всех трех координат цвета (X, У, Ж), а также двух координат цветности (у, г). Координата цветности х, которая соответствует красному цвету, с увеличением кислотного числа имеет тенденцию к возрастанию. Данное явление обусловлено тем, что в процессе старения масло темнеет и приобретает бурый оттенок.

В реальных условиях встречаются вещества (сильно поглощающие вещества), спектры поглощения которых получить довольно трудно. В этом случае используют спектроскопию по отражению, т.к. коэффициент отражения содержит информацию о поглощательной способности вещества, и более того, он тем выше, чем больше интенсивность изучаемой полосы. То есть спектроскопия

© Д.М. Валиуллина, М.Ш. Гарифуллин, В.К. Козлов Проблемы энергетики, 2003, № 7-8

по отражению оказывается наиболее эффективной при исследованиях именно мощных полос поглощения. Таким образом, определение цвета можно осуществлять также по спектрам отражения образцов.

Для получения спектров отражения изоляционных масел была произведена модификация малогабаритного спектрального прибора, описанного в работе [1], которая заключалась в замене кюветного отделения волоконо-оптическим зондом, состоящим из двух световодов. Излучение от автономного источника света 1 по световоду 2.1 попадает на исследуемый объект, откуда отражается и также по световоду 2.2 попадает на входную щель полихроматора. Причем соблюдается геометрия расположения волоконно-оптических жил. Они располагаются под углом друг к другу так, чтобы падающий свет, попадающий по одному световоду, отражался от образца и поступал в прибор по другому световоду. Оптическая схема модернизированного прибора представлена на рис.1.

Рис.1. Оптическая схема модернизированного спектрального прибора:

1 - источник излучения; 2.1 и 2.2 - световоды; 3 - входная щель полихроматора; 4 - затвор; 5 -поворотное зеркало; 6 - дифракционная решетка; 7 - фотоприемник

Связь кислотного числа с координатами цветности, полученными по спектрам отражения, определяются следующими выражениями:

К = -5,509 + 10,663х; (7)

К = 10,774 - 24,086у; (8)

К = 0,626 - 17,009г; (9)

© Проблемы энергетики, 2003, № 7-8

Из уравнений видно, что координаты цветности, рассчитанные и по данным спектров пропускания, и по данным спектров отражения, ведут себя одинаково, т.е. координаты цветности у и г уменьшаются при увеличении кислотного числа, а координата цветности х, соответствующая красному цвету, наоборот, увеличивается. Как отмечалось ранее, это происходит в результате того, что в процессе старения масло темнеет и приобретает бурый оттенок.

На рис.2 представлены спектры отражения изоляционных масел и график функции корреляции между кислотным числом и значением коэффициентов отражения при длинах волн от 360 до 830 нм. Максимального значения по абсолютной величине, равного 0,941, коэффициент корреляции г достигает в области 500 нм.

б)

Рис.2. а) Кривые р - графики коэффициентов отражения изоляционных масел; б) График коэффициента корреляции г величины р изоляционных масел с различным кислотным числом

при различных длинах волн

Регрессионное уравнение, выражающее зависимость кислотного числа (К) изоляционных масел от значения коэффициентов отражения (Р500) в районе 500 нм, имеет следующий вид:

К = 0,666 - 0,7150500. (10)

© Проблемы энергетики, 2003, № 7-8

На основе данного регрессионного уравнения был получен градуировочный график, характеризующий зависимость кислотного числа изоляционных масел (К) от величины коэффициента отражения (Рэоо) (рис.З).

К, мгКОН/г

(3

Рис.3. Зависимость кислотного числа изоляционного масла - К от величины коэффициента отражения р в области 500 нм

В ходе исследований была получена аналитическая длина волны в районе 500 нм, где коэффициент корреляции максимален, для определения значений кислотных чисел изоляционных масел по коэффициентам спектров отражения. Было также обнаружено, что корреляция между координатами цветности масел выше, чем по спектрам пропускания - r = 0,92. Таким образом, с помощью описанного выше прибора можно решить ряд прикладных задач, в которых требуется определить цвет объекта.

Summary

In work the account of coordinates of colour insulation of oils on the data of spectra of reflection and absorption in a seen range of a spectrum is carried out and their communication with acid number of oils and degree of their aging is established.

Литература

1. 1.Валиуллина Д.М., Гарифуллин М.Ш., Козлов В.К. Зависимость спектров пропускания изоляционных масел от их кислотного числа//Известия вузов. Проблемы энергетики.-2003. - № 3-4. - С. 175-178..

2. 2.Кривошеев М.И., Кустарев А.К. Цветовые измерения.-М.: Энергоатомиздат, 1990.-240с.

© Проблемы энергетики, 2003, № 7-8