ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Глава первая ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, СОПРОВОЖДАЮЩИЕСЯ ЭЛЕКТРИЗАЦИЕЙ Механические процессы, сопровождающиеся электризацией твердых веществ и материалов из "Статическое электирчество в химической промышленности " Обычно, когда рассматриваются процессы с участием твердых диэлектрических сред, исследователей в первую очередь интересуют вопросы тепло-массообмена, гидродинамики или прочности. Электризация, сопровождающая большинство таких процессов, обычно не рассматривается. Объясняется это не только тем, что механизм электризации мало понятен и в ряде случаев проявляется слабо, но и тем, что еще не разработаны достаточно надежные методы исследования и оценки взаимосвязи электрических процессов с гидромеханическими. [c.11] Работы, выполненные с использованием современных методов исследования [1, 14, 15], показывают, что в ряде случаев электрические силы, вызванные электризацией перерабатываемого продзчста, могут превалировать над механическими и пренебрежение ими может привести к искажению конечных результатов. [c.11] Образование и накопление зарядов на перерабатываемом материале связано с двумя условиями. [c.11] Каждый предыдущий член ряда является донором (заряжается отрицательным знаком) по отношению к последующему. [c.11] Во-вторых, одна из контактирующих поверхностей должна быть диэлектриком. Заряды будут оставаться на поверхностях после их разделения только в том случае, если время нарушения контакта будет меньше времени релаксации зарядов. Цоследнее в значительной степени определяет величину зарядов на поверхностях. Процесс может быть представлен схемой, изображенной на рис. 1-1. [c.11] В том месте, где контакт не нарушен, плотность зарядов определяется свойствами контактирующих поверхностей и равна плотности зарядов двойного слоя. [c.11] После разделения поверхностей контакта заряды, вследствие-увеличения напряженности электростатического поля в зазоре, стремятся к рекомбинации. Рекомбинация зарядов вцзывается как ионными процессами в разрядном промежутке, так и электропроводностью поверхностей. У веществ со сравнительно низким поверхностным сопротивлением или в процессах с малыми скоростями разделения контактов рекомбинация зарядов происходит главным образом через омическое сопротивление поверхностей. [c.12] Экспериментально установлено [1, 4], что величина заряда, оставшегося на поверхностях после их разделения растет с увеличением скорости разрушения контактов. [c.12] Чем интенсивнее ведется процесс (чем выше скорость отрыва), тем больший заряд остается на поверхности. Это положение подтверждается экспериментами при отрыве пленки от подложки или при движении диэлектрических частиц в трубе и в других процессах. [c.12] образующийся на шинах при движении автомобиля по сухому асфальту, создает поле до 10-10 е/с.и и вызывает периодические искровые разряды между шиной и асфальтом. Это приводит к заметному изменению структуры резины, ее старению и преждевременному износу. Места действия разрядов хорошо наблюдаются (та называемые озонные пятна ) [6]. Подобного действия разрядов следует ожидать и в некоторых устройствах, использующих резину для сальниковых уплотнителей. [c.12] Наиболее изучена электризация в процессах пневмотранспортирования [7, 81, в аппаратах с псевдоожиженным слоем [9—11] и в процессах отрыва диэлектрических пленок [1, 3—5]. [c.12] Обычно измеряется потенциал на электроде, онуш енном в псевдо-ожиженный слой [9—11]. При этом наблюдается типичная зависимость роста потенциала от времени (рис. 1-2). [c.13] Экспериментальные исследования показывают, что с увеличением расхода воздуха потенциал электрода, увеличивается. [c.13] Частицы из проводящих материалов не заряжают электрод, а смесь проводящих и непроводящих частиц заряжает его слабо. Эти данные качественно подтверждают принятую модель процесса электризации. [c.13] Величина потенциала на электроде зависит от электрической емкости измерительной системы, интенсивности взаимодействия частиц с электродом и общего электрического поля, определяемого зарядом частиц и размером аппарата. Такие методы измерения предъявляют высокие требования к изоляции измерительной системы, в особенности если регистрируются высокие потенциалы. Можно снизить требования к изоляции, если уменьшить потенциал за счет увеличения электрической емкости измерительной системы. Процесс электризации значительно интенсифицируется с внесением в слой металлических конструкций, увеличивающих поверхность контакта материала со стенкой. [c.13] Интересная зависимость потенциала на электроде от влажности воздуха показана на рис. 1-3. Наличие максимума трудно объяснить. Вероятно, при увеличении влажности заряд зависит от нескольких механизмов процесса электризации. Если влажность воздуха отвечает максимуму, процесс стока зарядов при разделении поверхностей начинает превалировать над процессом генерирования. [c.13] Электризация оказывает заметное влияние на динамику псевдоожиженного слоя. По мере того как увеличивается заряд в слое (потенциал на электроде), частицы налипают на стенки оборудования и электрод. Отмечается и заметное агломерирование частиц. Их поведение в слое определяется уже размером агломерата. Этим объясняется увеличение скорости псевдоожижения с уменьшением влажности воздуха. Для негигроскопических диэлектриков это явление настолько усиливается, что приводит к каналообразованию в слое и резкому нарушению процесса псевдоожижения (рис. 1-4). [c.14] Материал — поливинилацетат с диаметром частиц 0,49—0,75 лш 1 — 32° С 2 — 20° С. [c.14] Влажность окружающего воздуха не оказывает заметного влияния на критическую скорость псевдоожижения. Последняя зависит только от влажности воздуха, используемого для псевдоожижения. Образование зарядов на частицах, кроме отмеченных явлений, приводит к сепарации полидисперсного материала в слое. При этом слой обогащается крупнодисперсной фазой, а мелкодисперсная под действием электростатических сил накапливается на металлических стенках аппарата, электродах и других металлических устройствах. В псевдоожиженном слое диэлектрического материала идут одновременно генерирование и диссипация зарядов. При установившемся режиме наступает динамическое равновесие между этими двумя процессами, и заряд частиц определяется их размером, конструкцией аппарата и равновесной напряженностью электростатического поля. Подробный анализ механизма электризации в такой сложной системе, как псевдоожиженный слой, в настоящее время невозможно выполнить из-за неизученности явления. Но и ограниченное число исследований показывает, что электрические силы, возникающие в слое, соизмеримы с механическими и должны учитываться в практических расчетах. [c.14] Элекхрнзация частиц при их транспортировании в потоке по трубопроводам рассматривается в связи с опасностью искрового разряда, воспламенения пыле-воздушной смеси [7, 8, 12, 13] и влияния заряда на гидродинамику потока [14, 15]. Заряд на частицах определяется свойствами контактирующих поверхностей и гидродинамическими условиями транспортирования. Как правило, материал заряжается на начальном участке транспортирования (разгонный участок). За этим участком заряд стабилизируется, и материал движется с зарядом, определяемым режимом транспортирования, и свойствами поверхностей частиц и стенки оборудования. Принимается, что при пневмотранспортировании заряд частиц может достигать 60% от предельного, определяемого электрической прочностью воздуха [13]. [c.15] Вернуться к основной статье