ویژگی های گاز سولفور هگزا فلوراید

گاز sf6 چیست؟ 

مولکول های گاز SF6 یا هگزافلووراید گوگرد توسط یک اتم گوگرد و شش اتم فلوئور ترکیب می شوند. این گاز اولین بار در سال 1900 در آزمایشگاه های Faculte de Pharmacie de در پاریس کشف شد. در سال 1937، شرکت جنرال الکتریک برای اولین بار متوجه شد که گاز SF6 می تواند به عنوان ماده عایق گازی استفاده شود. پس از جنگ جهانی دوم، یعنی در اواسط قرن بیستم، محبوبیت استفاده از گاز هگزا فلوراید گوگرد به عنوان یک ماده عایق در سیستم الکتریکی به سرعت در حال افزایش بود. Allied Chemical Corporation و Pennsalt اولین صنایع آمریکایی بودند که در سال 1948 شروع به تولید تجاری این گاز کردند. در این مقاله از وبلاگ آداک، بهترین سازنده تابلو برق در ایران، به معرفی ویژگی ها و کاربردهای این ماده مهم می پردازیم. با ما همراه باشید.

کاربرد گاز sf6 در تابلو برق

در سال 1960 استفاده از گاز هگزا فلوراید گوگرد در تابلو برق فشار قوی رایج شد. با افزایش تقاضا برای این گاز، بسیاری از تولیدکنندگان در اروپا و آمریکا شروع به تولید گاز SF6 در مقیاس بزرگ در آن زمان کردند. در ابتدا گاز SF6 فقط برای مقاصد عایق در سیستم الکتریکی استفاده می شد. اما به زودی متوجه شد که این گاز خاصیت خاموش کردن قوس فوق العاده ای دارد. از این رو، این گاز در مدار شکن به عنوان ماده خاموش کننده قوس نیز شروع به استفاده کرد. اولین پست عایق گاز SF6 در جهان در سال 1966 در پاریس تاسیس شد. کلیدهای مدار ولتاژ متوسط هگزافلوراید گوگرد از سال 1971 وارد بازار شدند.

نحوه تولید گاز SF6

گاز SF6 به صورت تجاری از واکنش فلوئور (که از طریق الکترولیز به دست می آید) با گوگرد تولید می شود.

در طی فرآیند تولید این گاز، محصولات جانبی دیگری مانند SF4، SF2، S2F2، S2F10 نیز با درصد کمی تولید می‌شوند. نه تنها این محصولات جانبی، ناخالصی هایی مانند هوا، رطوبت و CO2 نیز در طول تولید در گاز وجود دارند. تمام این محصولات جانبی و ناخالصی ها در مراحل مختلف تصفیه فیلتر می شوند تا محصول نهایی خالص و تصفیه شده به دست آید.

خواص شیمیایی گاز SF6

برای بررسی خواص شیمیایی گاز SF6، ابتدا ساختار مولکول SF6 را معرفی می کنیم. در این مولکول گاز، یک اتم گوگرد توسط شش اتم فلوئور احاطه شده است. گوگرد دارای عدد اتمی 16 است. پیکربندی الکترونی اتم گوگرد 2، 8، 6 است یعنی 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4. اتم فلوئور دارای عدد اتمی 9 است. پیکربندی الکترونی فلوئور 1S2 2S2 2P5 است. هر اتم گوگرد در مولکول SF6 یک پیوند کووالانسی با 6 اتم فلوئور ایجاد می کند. به این ترتیب، اتم گوگرد در مجموع 6 پیوند کووالانسی، یعنی 6 جفت الکترون در لایه بیرونی خود، و هر اتم فلوئور 8 الکترون در بیرونی ترین پوسته خود می گیرد.

در اینجا می توان مشاهده کرد که در هگزافلوورید گوگرد، پوسته خارجی اتم گوگرد به جای 8 الکترون، 12 الکترون دارد. این بدان معناست که گوگرد در اینجا از قانون کلی هشت گانه ساختار اتمی پیروی نمی کند که بیان می کند که یک اتم پایدار به 8 الکترون در بیرونی ترین پوسته خود نیاز دارد. این یک مورد استثنایی نیست. برخی از عناصر در دوره سوم و پایین تر می توانند ترکیبی را تشکیل دهند که در بیرونی ترین پوسته آن بیش از 8 الکترون است. ساختار مولکولی این گاز در زیر نشان داده شده است:

ویژگی مهم گاز سولفور هگزار فلوراید

به این ترتیب SF6 شرایط سازه ای پایدار را به طور کامل برآورده می کند. شعاع موثر یک مولکول هگزافلوورید گوگرد 2.385 A است. این پیکربندی الکترونیکی و ساختار این گاز SF6 را بسیار پایدار می کند. این گاز می تواند بدون هیچ گونه تجزیه در ساختار مولکولی خود تا دمای 500 درجه سانتیگراد پایدار باشد. بسیار غیرقابل اشتعال است. H2O و Cl نمی توانند با این گاز واکنش دهند. همچنین با اسید واکنش نمی دهد.

چگالی گاز SF6

گاز SF6 یکی از سنگین ترین گازها است. چگالی این گاز در دمای 20 درجه سانتی گراد در یک فشار اتمسفر حدود 139/6 کیلوگرم بر متر مکعب است که در شرایط مشابه حدود 5 برابر بیشتر از هوا است. وزن مولکولی این گاز 146.06 است.

سایر ویژگی ها و خصوصیات

تغییر فشار با دما برای هگزا فلوراید گوگرد خطی است و در دمای سرویس کم است، یعنی از 25- تا 50+ درجه سانتیگراد. گرمای ویژه حجمی این گاز نیز زیاد است. این گاز حدود 3.7 برابر بیشتر از هوا است و به همین دلیل است که این گاز در تجهیزات الکتریکی نیز دارای اثر خنک کنندگی فوق العاده ای است. رسانایی حرارتی این گاز خیلی زیاد نیست حتی از هوا هم کمتر است. هنوز هم برای اثر خنک کننده در قطع کننده مدار کاملاً مناسب است. به این دلیل است که در حین تفکیک مولکول های هگزا فلوراید گوگرد در اطراف قوس الکتریکی، این مولکول ها مقدار زیادی گرما را جذب می کنند. این گرما پس از اصلاح مولکول ها در حاشیه قوس آزاد می شود. این فرآیند به انتقال سریع گرما از یک منطقه گرم به منطقه خنک کمک می کند. به همین دلیل است؛ این گاز دارای یک اثر خنک کنندگی عالی در دمای بالا است اگرچه هدایت حرارتی SF6 خیلی بالا نیست.

همچنین ببینید: صفر تا صد تابلو برق صنعتی

خواص الکتریکی گاز SF6

گاز SF6 بسیار الکترونگاتیو است. به دلیل الکترونگاتیوی بالا، الکترون های آزاد را جذب می کند که در اثر ایجاد قوس بین کنتاکت های مدار شکن تولید می شوند. ترکیب الکترون های آزاد با مولکول ها یون های سنگین و بزرگی را تولید می کند که تحرک بسیار کمی دارند. SF6 به دلیل جذب الکترون های آزاد و تحرک کم یون ها دارای خاصیت دی الکتریک بسیار عالی است. قدرت دی الکتریک گاز SF6 حدود 2.5 برابر بیشتر از هوا است.

فهرست خواص گاز هگزا فلوراید گوگرد

چگالی در دمای 20 درجه سانتیگراد:   6.14 kg/m3
رنگ گاز: بی رنگ
وزن مولکولی: 146.06
رسانایی حرارتی: 0.0136 w/mK
دمای بحرانی: 45.55oC
چگالی بحرانی: 730 کیلوگرم بر متر مکعب
فشار بحرانی: 3.78 مگاپاسکال
ضریب شکست: 1.000783
گرمای تشکیل: -1221.66 کیلوگرم بر مول
گرمای ویژه: 96.6 j/mole K
میدان شکست نسبت به فشار: 89 V/m Pa
ثابت دی الکتریک نسبی در دمای 25 درجه سانتیگراد و 1 بار مطلق: 1.00204
ضریب اتلاف یا tanδ در 25oC و 1 bar مطلق: کمتر از 2*10 منفی 7

طراحی ایمن و مدرن تابلو برق فشار متوسط

اگر قصد سفارش ساخت تابلو برق فشار ضعیف و تابلو برق فشار متوسط ایمن و کارآمد را دارید، هم اکنون با کارشناسان شرکت آداک بهین نیرو تماس بگیرید. به پشتوانه سال ها تجربه و اجرای صدها پروژه ملی و بین المللی، ما آماده ارائه راه کارهای متنوع برای مجتمع صنعتی یا مسکونی شما هستیم. جهت خرید تابلو برق با ما تماس بگیرید.

دفتر مرکزی: کرج، عظیمیه. بلوار 45 متری کاج، پلاک 199، واحد 1 و 3

تلفن: 02634156000

ایمیل: info@adakbn-co.com

دفتر تهران: بزرگراه اشرفی اصفهانی، خیابان مخبری، پلاک 10 واحد 6

تلفن: 02144491255

ایمیل: sales@adakbn-co.com

کارخانه: شهرک صنعتی صفادشت، بلوار فروردین، خیابان فروردین نهم غربی، پلاک 104

تلفن: 02634156000