（高電壓與絕緣技術(shù)專(zhuān)業(yè)論文）含水石蠟介電性能及其高頻清除機(jī)理數(shù)值分析.pdf

哈爾濱理工人學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 含水石蠟介電性能及其高頻清除機(jī)理數(shù)值分析 摘要 伴隨石蠟的析出及其在油井壁上的附著，嚴(yán)重的影響了生產(chǎn)進(jìn)程和原油的 開(kāi)采量。為此，開(kāi)發(fā)了多種清理石蠟技術(shù)，本文所研究的基于高頻介質(zhì)加熱效 應(yīng)的清蠟方法就是其中的一種。 水在高頻下具有高損耗特性，能使介質(zhì)溫度迅速升高而實(shí)現(xiàn)對(duì)含水石蠟的 清除。所以，本文基于復(fù)合介質(zhì)理論，得到了水的高頻介電特性，并根據(jù)復(fù)合 電介質(zhì)混合分布理論得到了水石蠟、油水的高頻介電特性，并重點(diǎn)分析了含水 量的影響。為油井高頻清蠟的可能性提供了理論依據(jù)。 利用a n s y s 軟件對(duì)同心圓柱電極間的復(fù)合電介質(zhì)中的瞬態(tài)電場(chǎng)進(jìn)行了仿 真，得到了介質(zhì)中電位、場(chǎng)強(qiáng)的時(shí)空分布，最后利用a n s y s 參數(shù)化語(yǔ)言a p d l 編程，使電場(chǎng)和溫度場(chǎng)耦合，不僅能隨時(shí)觀察電極間的溫度變化，還能真實(shí)地 反映電介質(zhì)的介電特性隨溫度的變化及不同電壓下對(duì)含水石蠟的加熱效果。結(jié) 果表明，在電壓為3 5 0 0 v ，頻率為2 7 1 2 m h z ，在時(shí)間為3 0 s ，含水石蠟溫度可 達(dá)6 0 ，發(fā)生融化。 結(jié)合油井實(shí)際工況確立了電容式高頻清蠟加熱模型結(jié)構(gòu)和尺寸，并在確定 加熱頻率下，得出不同電壓下模型的加熱功率。同時(shí)，證實(shí)了用來(lái)防止石蠟在 融化狀態(tài)下發(fā)生極間短路的聚四氟乙烯消耗很小的功率，而在含水石蠟上卻能 有比較大的損耗，這證明了這種模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是合理的。 關(guān)鍵詞含水石蠟；介電性能；高頻清蠟；數(shù)值分析 哈爾濱理t 大學(xué)t 學(xué)碩士學(xué)位論文 t h ed i e l e c t r i cc h a r a c t e r i s t i c so fh y d r a t e dp a r a f f i na n d t h en u m e r i c a l a n a l y s i so f t h em e c h a n i s mo fr e m o v a l p a r a f f i nw i t hh i g h - f r e q u e n c y a b s t r a c t t h ep r o d u c t i o np r o c e s sa n de x p l o i t a t i o nq u a n t i t yo fc r u d eo i la r ea f f e c t e d s e v e r e l ya c c o m p a n i e d 、橋t 1 1t h et h ep r e c i p i t a t i o no fp a r a f f i nw a xa n dc o n d e n s a t i o no n t h ei n t e r i o rw a l l so ft h eo i lp i p e s s o ，m a n yw a xr e m o v a lt e c h n o l o g i e sw e r e d e v e l o p e d i n t h i s p a p e r , am e t h o d f o r r e m o v i n gp a r a f f i n w a xb a s e do n l l i g h - f r e q u e n c yd i e l e c t r i ch e a t i n ge f f e c ti sr e s e a r c h e d w a t e rh a sh i g h - l o s sc h a r a c t e r i s t i c si nh i 曲一f r e q u e n c yc o n d i t i o n ，t h a tw i l lm a k e t h e t e m p e r a t u r er i s eq u i c k l yt or e m o v ep a r a f fw a x i nt h i sp a p e r , b a s e do nt h e c o m p o s i t e d i e l e c t r i c t h e o r y , h i g h - f r e q u e n c yd i e l e c t r i c c h a r a c t e r i s t i co fw a t e ri s a n a l y z e da n db a s e do nm u l t i - m i x e dd i s t r i b u t i o ns t a t i s t i c a lt h e o r y , h i g h - f r e q u e n c y d i e l e c t r i cc h a r a c t e r i s t i co fw a t e r - p a r a f f i na n do i l - w a t e ri sa n a l y z e d ，a n df o c u s e do n a n a l y z i n gt h ei m p a c to fw a t e rc o n t e n t w h i c hc a np r o v i d et h e o r e t i c a lr e f e r e n c ef o r r e m o v i n gp a r a f f i nw a xb a s e do nh i g h - f r e q u e n c yd i e l e c t r i ch e a t i n ge f f e c t t h et r a n s i e n te l e c t r i cf i e l do f c o m p o s i t e d i e l e c t r i cb e t w e e nc o n c e n t r i c c y l i n d r i c a le l e c t r o d e si s s i m u l a t e du s i n ga n s y ss o f t w a r e ，a n dt h et e m p o r a la n d s p a t i a ld i s t r i b u t i o n so fe l e c t r i cf i e l di n t e n s i t ya n dp o t e n t i a la r eg o t t e n f i n a l l yt h e e l e c t r i cf i e l da n dt e m p e r a t u r ef i e l di s c o u p l e du s i n ga n s y sp a r a m e t r i cd e s i g n l a n g u a g e n 0 to n l yt h et e m p e r a t u r ec h a n g e sb e t w e e nt h ee l e c t r o d e sc a nb eo b s e r v e d ， b u ta l s ot h ed i e l e c t r i cc h a r a c t e r i s t i c sa n dt h eh e a t i n ge f f e c t st oh y d r a t e dp a r a f f m u n d e rd i f f e r e n tv o l t a g ew i l lb er e f l e c e dt r u e l y t h er e s u l t ss h o wt h a t ，t h et e m p e r a t u r e o ft h eh y d r a t e dp a r a f f i nw i l lr e a c h e s6 0 u n d e rt h ev o l t a g eo f3 5 0 0 v , t h e f r e q u e n c yf o r2 7 12 m h z ，t h et i m ea t3 0 s t h e ni tw i l lm e l t c o m b i n e dw i t l lt h ea c t u a lw o r k i n gc o n d i t i o no ft h ew e l l ，t h es t r u c t u r ea n ds i z e o ft h ec a p a c i t i v eh i 曲- f r e q u e n c yh e a t i n gr e m o v a lp a r a f f i nm o d e la r ee s t a b l i s h e d ，t h e h e a t i n gp o w e ro ft h em o d e li sg a i n e du n d e rd i f f e r e n tv o l t a g ea n dac e r t a i nh e a t i n g f r e q u e n c y a tt h es a m et i m e ，t h ep t f ew h i c hp r e v e n ts h o r t - c i r c u i tf r o mh a p p e n i n gi n t h em e l t i n gs t a t eo ft h ep a r a f f i nh a sl e s sl o s sw a sc o n f i r m e d ，a n dh y d r a t e dp a r a f f i n 哈爾濱理t 大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 h a sm o r el o s s ，w h i c ha t t e s t st ot h er a t i o n a l i t yo ft h es t r u c t u r a ld e s i g no ft h em o d e l k e y w o r d sh y d r a t e dp a r a f f i n , d i e l e c t r i cc h a r a c t e r i s t i c s ，r e m o v a lp a r a f f i n ，n u m e r i c a l a n a l y s i s i 哈爾濱理工大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：此處所提交的碩士學(xué)位論文含水石蠟介電性能及其高頻清除機(jī)理數(shù)值 分析，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，在哈爾濱理工大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取 得的成果。據(jù)本人所知，論文中除已注明部分外不包含他人已發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì) 本文研究工作做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明。本聲明的法律結(jié)果將完 全由本人承擔(dān)。 名：葉立鑄眺2 0 0 9 年3 f l2 0b 哈爾濱理工大學(xué)碩士學(xué)位論文使用授權(quán)書(shū) 含水石蠟介電性能及其高頻清除機(jī)理數(shù)值分析系本人在哈爾濱理工大學(xué)攻讀碩士學(xué) 位期間在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的碩士學(xué)位論文。本論文的研究成果歸哈爾濱理工大學(xué)所有，本論 文的研究?jī)?nèi)容不得以其它單位的名義發(fā)表。本人完全了解哈爾濱理工大學(xué)關(guān)于保存、使用學(xué) 位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)部門(mén)提交論文和電子版本，允許論文被查閱和借閱。 本人授權(quán)哈爾濱理工大學(xué)可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文，可以公布論文的全 部或部分內(nèi)容。 本學(xué)位論文屬于 保密 ，由 年解密后適用授權(quán)書(shū)。 不保密，口 ( 請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打) 作者簽名： 導(dǎo)師簽 1 葉杰銹 日期：2 0 0 9 年3 月2 0 日 日期：2 0 0 9 年3 月2 0 日 哈爾濱理r t 大學(xué)t 學(xué)碩十學(xué)位論文 第1 章緒論 1 1 課題研究背景、目的及意義 我國(guó)大部分原油含蠟量均在2 0 以上，有的甚至高達(dá)4 0 ，嚴(yán)重影響油井 正常生產(chǎn)【l 】。蠟在地層中通常以溶解狀態(tài)存在，然而在開(kāi)采過(guò)程中，含蠟原油 隨著油管上升，隨著壓力不斷降低以及輕質(zhì)組分的不斷逸出和溫度的下降，原 油中的蠟開(kāi)始結(jié)晶逸出并不斷沉積【2 j ，當(dāng)這些石蠟結(jié)晶體從原油中析出后，形 成蠟質(zhì)凝結(jié)在油管的內(nèi)壁上【3 】。蠟質(zhì)是有孔的晶架，在它的孔隙中充滿(mǎn)著水， 主要分布在油井口到井下5 0 0 m 處的抽油管的內(nèi)壁上【4 】。從而，油井結(jié)蠟會(huì)減少 油管的有效截面，明顯地降低油井產(chǎn)量，同時(shí)也會(huì)增加采油時(shí)的耗電量，甚至 可能造成停產(chǎn)。由此可見(jiàn)，油井的清蠟1 5j 是保證含蠟原油油井正常生產(chǎn)的一項(xiàng) 十分重要的措施l 6 j 。 一些傳統(tǒng)清蠟技術(shù)已在油田運(yùn)行了多年，為確保油田的正常生產(chǎn)起到了至 關(guān)重要的作用。但是，事情總是一分為二的，這些技術(shù)總有不盡人意之處，因 此油田工作者一直在探索新的油井清蠟技術(shù)，本文所研究的基于高頻加熱清蠟 技術(shù)就是其中的一種。 本文研究目的在于通過(guò)含水石蠟的高頻介電特性的研究及其高頻下電場(chǎng)、 溫度場(chǎng)分布的數(shù)值模擬確定清蠟時(shí)間及電源功率，從理論和技術(shù)兩方面探討高 頻清蠟的可行性。 這一研究不僅從理論上求解了含水石蠟的高頻介電特性，而且從工程上驗(yàn) 證了這一技術(shù)的可行性。 1 2 國(guó)內(nèi)外研究概況 1 2 1 高頻清蠟機(jī)理研究 近年來(lái)，關(guān)于高頻清蠟機(jī)理的研究成為了熱點(diǎn)。z h i c h e n gl i 以實(shí)驗(yàn)證 實(shí)了水在高頻下具有高損耗特性p 1 ，maf a t y k h o v 等用高頻介質(zhì)加熱技術(shù)對(duì)凝 結(jié)在抽油管內(nèi)壁上的石蠟進(jìn)行加熱實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)只要溫度達(dá)到6 0 ( 2 就可以把石蠟 融化【8 ，9 】【1 0 1 ，這是因?yàn)槭灥娜埸c(diǎn)為4 9 到6 0 c 。r j r o n a l d 等進(jìn)一步從理論 上揭示了高頻介質(zhì)加熱效應(yīng)，是由于高頻電磁場(chǎng)對(duì)物質(zhì)內(nèi)部極性分子的反復(fù)極 哈爾濱理t 大學(xué)工學(xué)碩上學(xué)位論文 化，使分子在這種高頻交變電磁場(chǎng)【l l j 作用下急劇運(yùn)動(dòng)而相互摩擦產(chǎn)生熱量，從 而達(dá)到升溫加熱的目的【l 列。吳智慧等指出在高頻加熱中，介質(zhì)吸收電能而發(fā)熱 的能力與介質(zhì)本身的熱傳導(dǎo)性無(wú)關(guān)，而取決于介質(zhì)本身的介電特性和電場(chǎng)參數(shù)， 即與介質(zhì)的損耗因數(shù)、電場(chǎng)強(qiáng)度的平方、電場(chǎng)頻率成正比。高頻電場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)、 頻率越高或介質(zhì)的損耗因素越大，極性分子水，運(yùn)動(dòng)的幅度和次數(shù)就越大，摩 擦產(chǎn)生的熱量也越多，加熱的速度就越快【l3 。 劉烈昌等指出如果把電介質(zhì)放在交變電場(chǎng)1 1 4 , 1 5 】中，則電介質(zhì)在交變電場(chǎng)的 作用下被反復(fù)極化l l6 1 7 j 。外電場(chǎng)的變化越快，偶極子的運(yùn)動(dòng)也越劇烈，電磁場(chǎng) 所得到的能量也越多。同時(shí)，偶極子在反復(fù)極化的劇烈運(yùn)動(dòng)中又在相互作用， 從而使分子間的摩擦也變得越劇烈。這樣就把它從電磁場(chǎng)中所吸收的能量變成 了熱能，從而達(dá)到使電介質(zhì)升溫的目的。 但是，a n gc h e n 等通過(guò)研究證實(shí)，介質(zhì)損耗通常是與外電場(chǎng)的頻率成正比， 在近代超高頻技術(shù)中，介質(zhì)損耗是很大的，會(huì)使電介質(zhì)高度受熱，引起介質(zhì)的 熱擊穿，就會(huì)喪失絕緣的特性i l 引，這是介質(zhì)損耗不利的一方面。 1 2 2 油井清蠟技術(shù) 高頻清蠟國(guó)內(nèi)外未見(jiàn)報(bào)道，但當(dāng)前油田常用的油井清防蠟方法【1 9 , 2 0 , 2 1 】有多 種，包括：機(jī)械清防蠟、熱力清防蠟1 2 2 】、化學(xué)劑清防蠟1 2 3 1 、超聲波清防蠟 2 4 , 2 5 j 、 強(qiáng)磁清防蠟技術(shù)【2 6 】等。磁防蠟器具有安裝簡(jiǎn)單、使用方便、不消耗能源、無(wú)環(huán) 境污染、基本不需要維修保養(yǎng)、使用期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但油井油管還是要結(jié)蠟的， 只是蠟質(zhì)成分發(fā)生了改變，延緩了結(jié)蠟油井的結(jié)蠟周期。在抽油機(jī)負(fù)荷加重時(shí)， 還得配合熱洗。低含水及中含水井磁防蠟效果較好，高含水井的磁防蠟效果一 般：油井自動(dòng)清蠟器能有效地清除抽油桿和油管上的石蠟，不用熱洗，不污染 油層，清蠟過(guò)程不影響產(chǎn)量，但只適用于t 9 2 2 r a m 以下抽油桿和6 2 r a m 平式油 管，對(duì)于小眼井由于受油管內(nèi)徑的限制不能應(yīng)用，所以適用范圍受到_ 定限制； 熱洗方法中，高壓熱洗車(chē)的費(fèi)用和能耗相對(duì)較高，二是清蠟時(shí)熱水進(jìn)入油層后 仍然影響油井的產(chǎn)量，而且一般每天只能洗一口井：超聲波+ 電熱清蠟有清蠟速 度快，操作簡(jiǎn)單、方便，能耗低等優(yōu)點(diǎn)，但該種清蠟方法目前只適用于抽油機(jī) 井，井口必須是偏心井口，無(wú)偏心井口的井無(wú)法清蠟；化學(xué)清防蠟劑對(duì)清蠟起 到一定作用，但成本高，性能單一，效率低，安全性差。在眾多的清蠟技術(shù)里， 盡管現(xiàn)在很多技術(shù)都已用在實(shí)際生產(chǎn)中，并且技術(shù)也很成熟，但對(duì)于很多實(shí)際 情況，都出現(xiàn)各自技術(shù)上的缺陷，有時(shí)清理石蠟的效果也不能讓人滿(mǎn)意。 哈爾濱理t 大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 高頻加熱是工業(yè)加熱的一個(gè)方面【2 7 】。高頻感應(yīng)加熱所使用的頻率通常在 1 0 0 k h z 至1 m h z 之間高頻介質(zhì)加熱及高頻等離子加熱通常在1 m h z 至1 0 0 m h z 之間微波加熱則在3 0 0 m h z 以上。高頻介質(zhì)加熱是在電容器電場(chǎng)中進(jìn)行的； 而微波介質(zhì)加熱則是在波導(dǎo)、諧振腔或者微波天線(xiàn)的輻射場(chǎng)照射下進(jìn)行的。 此外，張正偉等從微觀角度研究了介質(zhì)損耗機(jī)理。當(dāng)交變電場(chǎng)方向，作交 替變化時(shí)，引起分子電偶極子的交替取向；當(dāng)其取向的時(shí)間落后于電場(chǎng)的周期 變化時(shí)，由于電偶極子與周?chē)渌肿娱g的相互作用力和某種摩擦力相當(dāng)，因 而放出熱量。這是介質(zhì)損耗的主要起因。此外，對(duì)固態(tài)的離子晶體電介質(zhì)，在 交變電場(chǎng)的作用下，離子的運(yùn)動(dòng)方向也作交替的改變，當(dāng)它與周?chē)肿酉嗯鲎?時(shí)也會(huì)放出熱量，這也是介質(zhì)損耗的起因之一【2 s 】。 高頻介質(zhì)加熱是通過(guò)電場(chǎng)直接作用于被加熱物質(zhì)的分子，使其運(yùn)動(dòng)而自身 發(fā)熱的1 2 9 】。電場(chǎng)與介質(zhì)之間能量的傳遞不需要任何中間媒介?？梢?jiàn)，介質(zhì)加熱 屬于直接加熱的一種方式。這也就使它與通常的間接加熱( 傳導(dǎo)、對(duì)流) 方式 有著本質(zhì)的區(qū)別，使其獨(dú)具特點(diǎn)： 1 ) 加熱速度快 由于被加熱物休的內(nèi)部在通電的瞬間便產(chǎn)生了熱量，因此可以在幾分甚至 幾秒鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速加熱。因?yàn)榇蠖鄶?shù)電介質(zhì)同時(shí)也是熱的不良導(dǎo)休。而高頻加 熱與物質(zhì)本身的熱傳導(dǎo)能力無(wú)關(guān)，所以，越是隔熱好的材料，高頻加熱越能顯 出加熱速度快這一優(yōu)點(diǎn)，例如對(duì)錨桿進(jìn)行供干，錨桿是木制品，導(dǎo)熱能力很差， 從1 0 0 的原始含水率降低到3 0 ，天然干燥需要兩個(gè)月，硬汽干燥需要1 4 0 小時(shí)，而高頻干燥只需1 2 小時(shí)就夠了。從3 0 的含水率降低到8 ，這是天然 干燥無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，硬汽干燥需1 2 0 小時(shí)，而高頻干燥僅需4 小時(shí)。 2 ) 加熱均勻 由于高頻電磁場(chǎng)對(duì)物體的穿透作用，使處在電磁場(chǎng)作用之下的物體各部分 同時(shí)被加熱，即通常所說(shuō)的里外升溫一致，而不象傳導(dǎo)加熱那樣外熱里涼。 3 ) 加熱有選擇性 處于同一電場(chǎng)中的不同介質(zhì)，由于各自的電物理特性不一致，亦即損耗因 數(shù)占”的大小不一樣，所以吸收的電場(chǎng)能量也不一樣，因此，可以利用這一特點(diǎn)， 選擇合適的頻率，專(zhuān)f q n 熱其中某種物質(zhì)。例如木材膠合，由于膠劑的占”值比 木材的占”值大得多，所以在加熱過(guò)程中只有膠縫發(fā)熱，而木材不熱。從而可以 很經(jīng)濟(jì)地使用能量。因此，高頻加熱還有熱效率高、熱損耗小的優(yōu)點(diǎn)。 4 ) 可以顯著地提高產(chǎn)品質(zhì)量 如在電木粉預(yù)熱過(guò)程中，整個(gè)料塊內(nèi)外幾乎同時(shí)快速地達(dá)到預(yù)熱溫度，因 哈爾濱理t 大學(xué)工學(xué)碩十學(xué)位論文 而不會(huì)出現(xiàn)傳導(dǎo)加熱中外表面過(guò)熱而內(nèi)部欠熱的現(xiàn)象。 5 ) 對(duì)生物有特珠的刺激作用 例如用來(lái)進(jìn)行殺菌、殺蟲(chóng)、機(jī)場(chǎng)驅(qū)鳥(niǎo)、農(nóng)作物種籽處理、電療等。 6 ) 加熱過(guò)程容易控制 通電就升溫，斷電就停止升溫，從而，可以在瞬間調(diào)節(jié)溫升，因此易于實(shí) 現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。 高頻清蠟在國(guó)內(nèi)外所發(fā)表的論文中尚無(wú)報(bào)導(dǎo)，但由于介質(zhì)加熱比通常的傳 導(dǎo)、對(duì)流加熱具有速度快、加熱均勻及熱效率高等優(yōu)點(diǎn)，所以，使它在國(guó)民經(jīng) 濟(jì)中占有一定的地位。 高頻介質(zhì)加熱技術(shù)早在四十年代就已開(kāi)始進(jìn)行研究并用于生產(chǎn)實(shí)際了【3 0 1 。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，新器件的出現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的需要，高頻加熱技術(shù) 也有了很大進(jìn)步。 到了六十年代初期，木材干蜊3 l 】、木制品膠合、橡膠硫化、塑料薄膜熱合 及電木粉加熱等技術(shù)就已經(jīng)日趨成熟【3 2 】：以這些用途為主要對(duì)象的高頻設(shè)備開(kāi) 始大量涌現(xiàn)。隨著微波技術(shù)的發(fā)展，連續(xù)波磁控管的出現(xiàn)，又開(kāi)拓了微波介質(zhì) 加熱領(lǐng)域，出現(xiàn)了微波爐，微波電子灶等。高頻介質(zhì)加熱和微波介質(zhì)加熱作為 電磁場(chǎng)介質(zhì)加熱的兩支新軍，平行前進(jìn)，互相補(bǔ)充，從而把介質(zhì)加熱技術(shù)又推 到了一個(gè)新的水平。我國(guó)早在五十年代就開(kāi)始了這些方面的研究工作，六十年 代初，已經(jīng)批量生產(chǎn)了高頻熱合機(jī)，并在印刷行業(yè)的包、燙、切自動(dòng)線(xiàn)中成功 地采用了高頻燙背機(jī)。同時(shí)在木材、橡膠、茶葉和煙草等生產(chǎn)中廣泛地進(jìn)行了 試驗(yàn)。七十年代以來(lái)，生產(chǎn)單位與科研單位、使用單位相結(jié)合，堅(jiān)持實(shí)踐第一 的觀點(diǎn)，邊研究、邊實(shí)驗(yàn)、邊推廣，使高頻技術(shù)開(kāi)始在木材、橡膠、紡織、印 染、煙草、鑄型、玻璃鋼制品及醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。在農(nóng)業(yè) 方面，高頻及微波種籽處理，糧食烘干大規(guī)模的工藝性試驗(yàn)。由此可見(jiàn)，高頻 介質(zhì)加熱技術(shù)在工業(yè)加熱領(lǐng)域中應(yīng)用很廣【3 3 j 。 1 3 課題研究?jī)?nèi)容 本論文基于高頻介質(zhì)加熱技術(shù)，利用水的高頻損耗特性使介質(zhì)溫度迅速升 高而實(shí)現(xiàn)對(duì)含水石蠟的清除。主要研究?jī)?nèi)容如下： 1 ) 分析含水石蠟、原油復(fù)合電介質(zhì)口4 】的頻率特性、溫度特性，為后面的電 場(chǎng)、溫度場(chǎng)分析提供材料參數(shù)； 2 ) 利用a n s y s 軟件進(jìn)行模型瞬態(tài)電場(chǎng)的仿真，求解模型各電介質(zhì)隨時(shí)間 哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 變化的電位分布和場(chǎng)強(qiáng)分布1 3 5 , 3 6 ，利用a n s y s 參數(shù)化語(yǔ)言a p d l 進(jìn)行編程， 對(duì)電場(chǎng)、溫度場(chǎng)進(jìn)行耦合分析，得出電極之間介質(zhì)溫度變化情況，并得出不同 電壓下對(duì)含水石蠟的加熱效果。 3 ) 結(jié)合油井實(shí)際工況確立了電容式高頻清蠟加熱模型結(jié)構(gòu)和尺寸，并在確 定加熱頻率下，得出不同電壓下模型的加熱功率。 哈爾濱理工人學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 第2 章復(fù)合介質(zhì)介電特性分析 2 1 復(fù)介電常數(shù)理論分析 電介質(zhì)介電常數(shù)定義為 s ：旦：旦 ( 2 - 1 ) s = 一= i r 2 一l l c os 0 e c 一充滿(mǎn)介質(zhì)的平板電容器的電容； c n 一同樣尺寸真空電容器的電容； d 、e 一分別為介質(zhì)中電感應(yīng)強(qiáng)度矢量和宏觀平均電場(chǎng)強(qiáng)度矢量。 在交變電場(chǎng)e = 毛口m 作用下，當(dāng)介質(zhì)中存在松弛極化時(shí)d = 見(jiàn)8 m 將滯后 于e ，這時(shí)有一相角差萬(wàn)，即：d = d = e 棚。) ，則介質(zhì)的復(fù)合介電常數(shù)為 據(jù)旦：生p ：e c o s 艿- i f s i n 萬(wàn) 6 0 e 島既 ( 2 - 2 ) = ，一i 占” 式中：d 卅、巳為幅值。萬(wàn)是復(fù)介電常數(shù)的模。 于是有： 據(jù)占- j 8 ”( 2 3 ) 轡萬(wàn)= 占”占7( 2 - 4 ) 式中：占7 一復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部，它相當(dāng)于通常的介電常數(shù)s ； 占”一復(fù)介電常數(shù)的虛部，占”= 占7t 9 8 ，亦稱(chēng)為損耗因數(shù)。 電容器在交變電壓作用下的復(fù)電容譽(yù)與復(fù)介電常數(shù)的關(guān)系可表示為 陣蛾= 占7c o - i c ”c o = c 一妃” ( 2 - 5 ) 式中：c = s 7c o ，c ”= s ”c o ； c 0 為同樣尺寸真空電容器的電容。電容器的導(dǎo)納y 為 】，：姐陲u o c 匙- i c o c 一c o c 一：g + i b ( 2 6 ) 式中：g = 0 9 ( 2 ”和b = 們分別稱(chēng)為電容器的有功電導(dǎo)和無(wú)功電導(dǎo)。 通過(guò)該電容器的有功電流和無(wú)功電流分別為 i o = g u = 紅疋”u = o f ”c o u i r = b u = r o c 7u = 國(guó)s c o u t 9 8 = i o i = 占”6 ( 2 7 ) ( 2 - 8 ) ( 2 - 9 ) 哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 式中：u 為外施交變電壓。 由占7 和占”組成的復(fù)介電常數(shù)卿介質(zhì)溫度和電場(chǎng)頻率有關(guān)【3 7 1 。具有各種極 化和貫穿電導(dǎo)介質(zhì)的占7 和占”與頻率的關(guān)系可表示為【3 8 l ，2 氣+ 赫 g 一：上+ 堡二芻2 等三 緲i + ( 功f ) 2 在高頻下，二可忽略，含有松弛極化介質(zhì)的占”則為 國(guó)島 占一：! 墾二壘絲三 1 + ( 緲f ) 2 式中：占。一介質(zhì)的靜態(tài)介電常數(shù)，即介質(zhì)在直流電場(chǎng)下的介電常數(shù)， 和溫度有關(guān)的量； 氣一介質(zhì)的光頻介電常數(shù)，等于光折射率的平方( 氣= 刀2 ) ； 緲一交流電場(chǎng)角頻率( r a d s ) ； f 一松弛極化時(shí)間常數(shù)，與溫度丁的關(guān)系 3 9 , 4 0 1 ： f = 旦p 叢k , e a h i k t k t 式中：胡物質(zhì)的活化能( 水的脯為1 3 3 k c a l m 0 1 ) ； 叢物質(zhì)的活化熵( 水的叢為1 1 c a l m o l 。c ) 。 h = 6 6 3x 1 0 剖j s 為普朗克常數(shù)； 后= 1 3 8 0 6 1 0 2 3j k 為玻爾茲曼常數(shù)。 2 2 石蠟和水的性質(zhì) 2 2 1 石蠟的性質(zhì) ( 2 1 0 ) ( 2 1 1 ) ( 2 - 1 2 ) 也是一個(gè) ( 2 1 3 ) 石蠟的主要成份為c 1 8 - c 3 0 直鏈烷烴，含少量帶側(cè)鏈的烷烴和環(huán)烷烴。來(lái)自 不同的原油的石蠟，其組成有差異。 純石蠟在常溫下為白色無(wú)臭無(wú)味固體，含雜質(zhì)的石蠟帶黃色。分子量在 3 6 0 5 4 0 之間。熔點(diǎn)5 0 - 7 0 ，石蠟的熔點(diǎn)由其所含的正構(gòu)烷烴分子量決定，分 子量越大則越高。石蠟是混合物，故其熔點(diǎn)是一個(gè)平均值。石蠟電阻很大【4 1 1 。 石蠟屬于非極性有機(jī)介質(zhì)，既沒(méi)有弱聯(lián)系離子，也不含極性基團(tuán)，因此在 外電場(chǎng)作用下只有電子位移極化，t 9 8 損耗角正切值很小，且f 、占、t 9 6 與 哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩十學(xué)位論文 頻率、溫度關(guān)系不大( 基本可看作是不變的) 【4 2 1 。其介質(zhì)損耗主要是由雜質(zhì)電 導(dǎo)引起的，這類(lèi)介質(zhì)的電導(dǎo)率一般很小，所以相應(yīng)的t 9 8 值也很小( 約為 0 0 0 0 3 ) 。 2 2 2 水的性質(zhì) 純凈的水是一種無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味、透明的液體。純凈的水不易導(dǎo)電。在 常壓下，水的凝固點(diǎn)( 冰點(diǎn)) 是0 ，沸點(diǎn)是1 0 0 ，在4 時(shí)，l 立方厘米的 水的質(zhì)量為l 克，此時(shí)密度最大。水分子在通常狀況下是很穩(wěn)定的，但是在高 溫( 2 0 0 0 以上) 下，水能分解成氫氣和氧氣。根據(jù)水對(duì)熱的穩(wěn)定性，工業(yè)上 常用鍋爐把水加熱成高溫、高壓的水蒸氣來(lái)傳遞熱量。水的熱穩(wěn)定性很強(qiáng)，水 蒸氣加熱到2 0 0 0 k 以上，也只有極少量離解為氫和氧，但蒸餾水在通直流電的 條件下會(huì)離解為氫氣和氧氣。具有很大的內(nèi)聚力和表面張力，除汞以外，水的 表面張力最大，并能產(chǎn)生較明顯的毛細(xì)現(xiàn)象和吸附現(xiàn)象。 表2 1 水的介電常數(shù)與溫度的關(guān)系 t a b l e2 一lr e l a t i o n s h i pb e t w e e ns t a t i cd i e l e c t r i cc o n s t a n to fw a t e ra n dt e m p e r a t u r e 溫度k 3 7 33 4 83 2 33 1 33 0 32 9 8 介電常數(shù) 5 5 66 2 4 7 07 3 27 6 67 7 8 溫度k 2 9 32 8 32 7 32 6 82 6 32 5 3 介電常數(shù) 8 0 28 3 98 7 99 0 39 2 79 7 4 純水沒(méi)有導(dǎo)電能力，普通的水含有少量電解質(zhì)而有導(dǎo)電能力。水的介電常 數(shù)與溫度的關(guān)系見(jiàn)表2 1 。由表2 1 可知，水的靜態(tài)介電常數(shù)是隨著溫度的升高 而逐漸下降的。 2 3 水的高頻介電特性 根據(jù)表2 1 中水在不同溫度下的靜態(tài)介電常數(shù)，經(jīng)m a t l a b 擬合可得到水 的靜態(tài)介電常數(shù)和溫度的關(guān)系 4 3 , 4 4 f f ；g ： t = o 0 0 1 0 t 2 0 9 5 0 6 + t + 2 7 5 4 4 1 7 ( 2 - 1 4 ) 圖2 - 1 為水的靜態(tài)介電常數(shù)與溫度的關(guān)系曲線(xiàn)，由圖2 1 可知經(jīng)二次多項(xiàng)式 擬合的曲線(xiàn)與原始數(shù)據(jù)基本是吻合的。 哈爾濱理t 大學(xué)t 學(xué)壩士學(xué)位論文 ，原始數(shù)據(jù) 一m x 、 、 j 溫度x k 圖2 - 1 水的靜態(tài)介電常數(shù)與溫度的關(guān)系 f i g2 - l r e l a t i o n s h i pb e t w e e ns t a t i cd l e l e c t r i cc o n s t a n to f w a t e ra n d t e m p e r a t u r e 將式( 2 一1 3 ) 、( 2 - 1 4 ) 代入到( 2 - 9 ) 、( 2 - 1 0 ) 、( 2 - 1 2 ) ，可得到水的一、5 “、瞎j 與 溫度、頻率的關(guān)系h 5 i ： s 砥+ 萄 。1 5 一( t 訓(xùn)等嚴(yán)。“7 s ”= = j 一 l + ( 絲p ” ”) 2 、k t 。 f 2 1 6 ) ( 2 一1 7 ) 圖2 - 2 是頻率分別為i 7 0 3 x 1 07 r a d s 、1 7 0 3 1 0 r a d s 、1 7 0 3 1 0 a d ，s 時(shí)水 的介電常數(shù)隨溫度變化曲線(xiàn)。當(dāng)頻率升高時(shí)，水介電常數(shù)一、損耗角正切t 9 8 的溫度特性曲線(xiàn)同時(shí)向高溫方向移動(dòng)，低溫區(qū)氣隨溫度基本不變，高溫區(qū)反映 s ，隨溫度的變化，而在中間溫度范圍的隨溫度上升而增大。 圖2 - 3 是溫度分別為2 8 8 k 、2 9 8 k 、3 0 8 k 時(shí)水的介電常數(shù)s7 、損耗角正切t g 占 隨頻率變化曲線(xiàn)。當(dāng)溫度升高時(shí)，水介電常數(shù)一、損耗角正切t g , v 的頻率特性 曲線(xiàn)同時(shí)向高頻方向移動(dòng)，而s ，和t 9 4 瞰值稍有下降。低頻區(qū)反映t 隨溫度的 變化，且一隨著頻率的升高而不斷的降低，最后到達(dá)光頻時(shí)也就是乇。 晴爾濱理工大學(xué)t 學(xué)壩士學(xué)位論文 糕 矩 刪 卓 溫度w 圖2 - 2 水介電常數(shù)、損耗角正切的溫度特性 f i g2 - 2 t h e t e m p e r a t u r ec h a r a c t e r i s t i c so f d i e l e c 口i cc o n s t a n to f w a t e r a n d l o s s t a n g e n t 妊 挺 刪 末 圈2 - 3 水的介電常數(shù)、損耗角正切的頻率特性 f i 9 2 - 3 t h e f r e q u e n c yc h a r a c t e r i s t i c so f d i e l e c t f i cc o n s t a l 3 t o f w a t e r a n d l o s s t a n g e n t 哈爾濱理丁大學(xué)t 學(xué)碩十學(xué)位論文 2 4 含水石蠟高頻介電特性分析 復(fù)合介質(zhì)中的各相往往具有不同的介電常數(shù)，它們以微粒形式混合在一起 后，在宏觀上就表現(xiàn)為復(fù)合介質(zhì)的介電常數(shù)復(fù)合【4 6 47 1 。介質(zhì)的宏觀介電常數(shù)占與 各單相的介電常數(shù)及各相所占體積比有關(guān)。從單相介質(zhì)的介電常數(shù)出發(fā)，預(yù)測(cè) 多相復(fù)合介質(zhì)的宏觀介電常數(shù)，是介電材料設(shè)計(jì)的一個(gè)基礎(chǔ)問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn) 題，人們先后提出了許多理論公式和經(jīng)驗(yàn)公式( 模型) 。最具代表性的有并聯(lián)模型、 串聯(lián)模型和對(duì)數(shù)混合模型等。 蠟質(zhì)是有孔的晶架，在它的孔隙中充滿(mǎn)著水，依據(jù)多組份統(tǒng)計(jì)混合分布理 論【4 8 4 9 1 ，設(shè)水和石蠟組份分別為五、x 2 ，介電常數(shù)和損耗角正切分別為蜀、島， t 9 4 、t g 磊，則兩組分的混合體系的介電常數(shù)s 和損耗角正切蟾6 分別為 弘如q 乞“而而希( 2 - 1 8 ) 轡萬(wàn)= 1 占( x , 2 6 , 留磊+ x 2 2 6 2 留如+ 4 x j x 2 魚(yú)壘氣鏟) ( 2 _ 1 9 ) 占i + l - 式中：石蠟的介電常數(shù)島= 2 5 6 、損耗角正切t g 暖= 0 0 0 0 3 。水的介電常數(shù)蜀、損 耗角正切t 9 4 從公式( 2 9 ) 、( 2 1 0 ) 求出。 公式( 2 9 ) 、( 2 1 0 ) 中的靜態(tài)介電常數(shù)與溫度的關(guān)系可參照公式( 2 1 4 ) 。 通過(guò)公式( 2 1 5 ) 、( 2 1 6 ) 、( 2 1 7 ) 、( 2 1 8 ) 、( 2 1 9 ) 便可分析水石蠟的復(fù)合介 電特性1 5 。利用m a t l a b 計(jì)算程序編寫(xiě)m 文件，可得到含水量分別為5 、1 0 、 1 5 的石蠟的頻率和溫度特性曲線(xiàn)【5 。 2 4 1 頻率特性 當(dāng)石蠟的溫度高于6 0 ( 即4 3 3 k ) 時(shí)，便能融化。分析含水石蠟特性時(shí)只 用其加熱溫度范圍之內(nèi)的2 8 8 k 和2 9 8 k ，頻率特性的計(jì)算結(jié)果如下所示： 圖2 4 是溫度分別為2 8 8 k 和2 9 8 k 時(shí)含水5 、l o 、1 5 的石蠟的介電常 數(shù)占7 隨頻率變化曲線(xiàn)。低頻區(qū)( 0 o 5 x 1 0 8 r a d s ) ，介電常數(shù)基本不發(fā)生變化，約 等于靜態(tài)介電常數(shù)占。；在中頻區(qū)( 0 1 2 x 1 0 9 r a d s ) ，隨著溫度的增加而急劇變??； 在高頻區(qū)( 2 x 1 0 9 r a d s 以上) ，松弛極化遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后電場(chǎng)的變化，以至于松弛極化 等慢極化形式完全來(lái)不及建立，只有位移極化，= 氣。另外，可以看到隨著 含水量的增大，占7 明顯增大。 哈爾濱理t 人學(xué)t 學(xué)碩b 學(xué)位論文 0020 40 60 81 21416182 a n a e t | r e q u e n e y 【r a c l s ) x1 0 。 圖2 - 4 含水石蠟的介電常數(shù)的頻率特性 f i 9 2 4 t h e f r e q u e n c yc h a r a c t e r i s t i c s o f d i e l e c t r i cc o l l s | a l q to f t h ep a r a f f i n w i t h m o i s t u r ec o n t e n t 圖2 - 5 含水石蠟的損耗因數(shù)的頻率特性 f i g2 - 5 t h e f r e q u e n c yc h a r a c t e r i s t i c s o f d i s s i p a t i o n f a c t o r o f t h ep a r a f f i n w i t h w a t e r c o n t e n t 鈾 o 。 拍 。 毒l#一e置os墨o 咕爾濱理工大學(xué)t 學(xué)碗| 學(xué)位論立 圖2 - 5 是溫度分別為2 8 8 k 、2 9 8 k 時(shí)含水5 、1 0 、1 5 的石蠟的損耗因 數(shù)“隨頻率變化曲線(xiàn)。在低頻區(qū)，o - “是很小的，但當(dāng)電源提供的頻率增大時(shí)， s “增大并出現(xiàn)最大值。當(dāng)頻率繼續(xù)增大時(shí)，s “出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。s ”隨著含水量 的增加而顯著增加，在溫度為2 8 8 k 下，含水量為1 5 時(shí)，峰值可達(dá)到13 5 ， 明顯大于含水量為1 0 時(shí)的峰值08 7 。且當(dāng)溫度增加時(shí)，f 峰值略微向高頻方 向移動(dòng)。 圖2 - 6 是溫度分別為2 8 8 k 、2 9 8 k 時(shí)含水5 、1 0 、1 5 的石蠟的損耗角 正切t 驢隨頻率變化曲線(xiàn)。損耗角正切t g d 基本上與損耗因數(shù)“的變化規(guī)律是一 致的。隨著溫度的升高，t g d 峰值略微向高頻方向移動(dòng)。且唔引遁著含水量的增 加而顯著增加，當(dāng)t - 2 9 8 k 和x = 1 5 時(shí)，t 9 8 最大值可達(dá)到o5 。 m f y ( r m ) x 1 0 ” 圖2 _ 6 含水石蠟的損耗角正切的頻率特性 f i g2 - 6t h e 丹e q u e n e yc h a r a c t e r i s t i c so f l o s s l a n g e n to f t h ep a r a f f i n w i t h w a t e rc o n t e n t 24 2 溫度特性 因?yàn)閲?guó)家對(duì)高頻加熱的頻率有嚴(yán)格控制，在這里取角頻率為1 7 0 3 1 0 8 r a d s ( 符合國(guó)家指定頻率) 作為清蠟頻率。在頻率為1 7 0 3 x 1 0 7 m d s 、1 7 0 3 x 1 0 8 r a d s 時(shí)，介電常數(shù)、損耗因數(shù)s ”、損耗角正切t 9 3 的溫度特性如下： 圖2 7 是頻率分別為1 7 0 3 ) ( 1 07 r a d s 、1 7 0 3 1 0 s r a d s 時(shí)含水5 、1 0 、1 5 的石蠟的介電常數(shù)f 7 隨溫度變化曲線(xiàn)。s 隨著含水量的增加而顯著增加，且峰 值向高溫方向移動(dòng)。在低溫區(qū)，介電常數(shù)基本不變。當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí)與熱運(yùn) ts5i 暗爾濱理t 大學(xué)t 學(xué)砸| 十學(xué)位論業(yè) 動(dòng)有關(guān)的松弛極化得以很快的建立起束，故導(dǎo)致介電常數(shù)f 隨溫度t 升高很快 增大。但當(dāng)溫度再升高時(shí)熱運(yùn)動(dòng)又進(jìn)一步加劇，松弛時(shí)間r 減小，使定向極 化發(fā)生困難，故介電常數(shù)緩慢下降。s 的峰值出現(xiàn)在t = 2 7 0 k ，戶(hù)17 0 3 1 07 r a d s 和t - 3 0 0 k ，牟l7 0 3 x 1 0 3 r a d s 。 t e r a ! u r e “) 圖2 7 含水右蠟的介電常數(shù)的溫度特性 f i g2 - 7 t h e t e m p e r a t u r ec h a r a c t e r i s t i c so f d i e l e c t r i cc o n m a mo f p a r a f f i n w i t h w a t e rc o n t e n t l e 帥p a t a t u 吲k 1 圖2 - 8 含水石蠟的損耗因數(shù)的溫度特性 f i g2 - 8 t h e t e m p e r a t u r e c h a r a c t e r i s t i c so f d i s s i p a t i o n 血c 協(xié)ro f t h ep a r a f f i n w i t h w a t e fc o n t e n t 哈爾濱理工太學(xué)t 學(xué)頓十學(xué)位論文 圖2 - 8 是頻率分別為17 0 3 1 07 r a d s 、17 0 3 x 1 0 8 m d s 時(shí)含水5 、1 0 、 1 5 的石蠟的損耗因數(shù)s ”隨溫度變化曲線(xiàn)。在低溫區(qū)，p “比較小且隨著溫度升 高變化緩慢：當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí)，s ”以指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)且很快到達(dá)最大值，”到 達(dá)峰值后便隨著溫度的升高而以指數(shù)規(guī)律下降。當(dāng)頻率為戶(hù)1 7 0 3 x 1 07 r a d s 時(shí)， s ”的峰值出現(xiàn)在t = 2 3 8 k ，而當(dāng)l7 0 3 1 0 8 r a d s 時(shí)，f ”的峰值出現(xiàn)在t - 2 6 0 k ， 即當(dāng)頻率增大時(shí)，損耗因數(shù)p “最大值向高溫方向移動(dòng)。另外，可以看到s 的最 大值隨著含水量的增加而顯著增加，當(dāng)含水量達(dá)到1 5 時(shí)，在頻率為 戶(hù)17 0 3 1 07 m d s 下，其最大值可達(dá)到l5 5 。在高溫下的s ”是呈減小的趨勢(shì)。 t 硼l a r a t n 州目 圈2 - 9 含水石蠟的損耗角正切的溫度特性 f i g2 - 9 t h e t e m p e r a l u r ec h a r a c t e r i s t i c s o f i o s s t a n g e n t o f l h ep a r a f f i n w i t h w a t e r c o n t e n t 圖2 - 9 是頻率分別為17 0 3 x 1 07 m d s 、17 0 3 1 0 s r a d s 時(shí)含水5 、l o 、1 5 的石蠟的損耗角正切t g j 隨溫度變化曲線(xiàn)。損耗角f 切t 9 8 基本上與損耗因數(shù)s “ 的變化規(guī)律是一致的。但蟾占出現(xiàn)峰值所對(duì)應(yīng)的溫度與s “的并不相同，s ”出現(xiàn) 在s 和t 9 8 乘積的最大值。t 9 8 出現(xiàn)雖大值時(shí)，f 還在繼續(xù)上升，但當(dāng)溫度繼續(xù) 升高時(shí)，t 9 8 隨溫度變化迅速下降，t 9 8 下降的變化率大于f 上升的變化率，所 以”并沒(méi)有一直隨增大而增大，而是很快就下降了( 如當(dāng)頻率為1 7 0 3 x 1 0 8 時(shí)，損耗角正切t g j 的峰值01 7 9 6 8 出現(xiàn)在溫度為2 6 0 k 時(shí)，而損耗因數(shù)”的峰 值04 6 5 2 7 出現(xiàn)在2 6 1 k 時(shí)) 。t 9 6 隨著含水量的增加而顯著增加，此外，還可以 哈爾濱理t 大學(xué)t 學(xué)碩十學(xué)位論文 看出，當(dāng)頻率增大時(shí)，損耗角正切的最大值t g k 向高溫方向移動(dòng)，在高溫下的 t g t 是呈減小的趨勢(shì)。 2 4 3 討論 含水石蠟在電場(chǎng)作用下，發(fā)生偶極子轉(zhuǎn)向極化和松弛損耗，可用復(fù)合介電 常數(shù)疊= 占7 一i s ”表示，其中占7 表征水的松弛極化性質(zhì)，占”表征水的損耗性質(zhì)。占、 s ”與固有偶極距有關(guān)外，還與溫度和電源頻率有關(guān)，即在特定頻率和溫度范圍 內(nèi)表現(xiàn)出不同的頻率特性和溫度特性。 1 頻率特性 圖2 - 4 圖2 - 6 表示出在一定的溫度下的占7 、占”和t g g 隨頻率的變化。低頻 區(qū)，因?yàn)樗紭O子旋轉(zhuǎn)取向可以跟的上電場(chǎng)變化，所有的極化、電子位移和偶 極子均可以建立，占= t ，p 很小，與占”相關(guān)的也很小，但隨著頻率的增加， 部分偶極子跟不上電場(chǎng)的變化，松弛極化變小，即9 7 隨國(guó)快速下降，而占”和t g g 隨之快速上升，直至所有的偶極子跟不上電場(chǎng)變化，偶極子轉(zhuǎn)向極化消失，而s ” 和t g g 達(dá)到最大值，這一區(qū)間一般稱(chēng)為反常分散區(qū)，當(dāng)電源頻率進(jìn)一步增加時(shí)， 只有電子和可動(dòng)離子跟得上電場(chǎng)變化，s 7 = 氏，此時(shí)的偶極子隨電場(chǎng)變化，雖 然旋轉(zhuǎn)頻率增加，增大了與周?chē)肿拥呐鲎矒p耗，但旋轉(zhuǎn)幅值變小，使占“和蟾萬(wàn) 下降，出現(xiàn)了峰值，它們的峰值出現(xiàn)在國(guó)= 1 r 處。由此也可以說(shuō)明，隨著溫度 的增加，峰值出現(xiàn)在較低的頻率。如圖2 5 和圖2 - 6 所示，在溫度分別為t = 2