1tom298

11. ELEKTRYCZNOŚĆ STATYCZNA 598

11. ELEKTRYCZNOŚĆ STATYCZNA 598

Rys. 11.3. Szkic układu do badania samoczynnej dcclcktryzacji próbek materiałów elektryzowanych metodą ulotową 1 elektroda ulotowa, 2 próbka,

3 — elektroda pomiarowa, 4 — silnik,

5 układ automatycznego sterowania

Rys. 11.4. Występowanie elektryzacji układu taśma-rolka w zależności od prędkości taśmy v oraz przewodności taśmy G, wg [11.8]

W urządzeniach, w których elektryzowanie i samoczynne dcelektryzowanic ma charakter ciągły, jest możliwe powiązanie parametrów charakteryzujących obydwa procesy, w wyniku czego otrzymuje się kryterium zdolności do elektryzacji. Przykład takiego podejścia do zagadnienia przedstawiono na rys. 11.4. Niektóre metody badania materiałów stałych o płaskiej powierzchni są przedstawione w informacjach dodatkowych do normy [11.14].

W celu oceny zdolności inicjowania zapłonu przez wyładowanie elektrostatyczne przeprowadza się bądź to bezpośrednie badania zdolności zapalania określonych mieszanin palnych lub wybuchowych [11.20], bądź też mierzy się ładunek przenoszony podczas wyładowania [11.6; 11.14; 11.18], Te ostatnie pomiary wykonuje się zamiast bardzo trudnego pomiaru energii wyładowań elektrostatycznych, niezbędnego do oceny zdolności inicjowania zapłonu wg wzoru (11.1).

11.2.3. Elektryzowanie się ciał rozdrobnionych

Inetnsywność elektryzowania się cia! rozdrobnionych, tj. pyłów, proszków, granulatów itp., oprócz czynników wymienionych w p. 11.1.2, zależy od rodzaju operacji technologicznej, kinetyki procesu oraz stopnia rozdrobnienia. Dla przykładu w tabl. 11.3 zestawiono dane porównawcze różnych operacji przeprowadzanych z proszkami.

Tablica 113. Wielkość ładunku elektrostatycznego generowanego podczas różnych operacji przeprowadzanych z proszkami

Rodzaj operacji	Ładunek jednostkowy, C-kg ^1
Atomizacja	10'^7-s-10~‘
Transport pneumatyczny	10 ^8-10 ^4
Mielenie	10- '^lo^-6
Przesypywanie	lO ^-MO ^7
Przesiewanie	10-o^lO-z

Intensyfikacja elektryzowania zwiększa się ze wzrostem prędkości przemieszczania się rozdrobnionych ciał oraz w warunkach powstawania zawirowań. Stopień naelektry-zowania zwiększa się również ze wzrostem stopnia rozdrobnienia ciał. Analizując zagrożenie pożarowo-wybuchowe należy wziąć pod uwagę, że ze wzrostem stopnia rozdrobnienia maleje wartość minimalnej energii zapłonu mieszanin pyłowo-powietrznych.

Stopień naelektryzowania jest determinowany zarówno przez rodzaj materiału, jak i przez zanieczyszczenia powierzchni cząstek. Dlatego też prognozowanie elektryzowania się pyłu często jest bardzo trudne. Ilość ładunku przenoszonego przez rozdrobnione ciało nie może przekroczyć poziomu, przy którym natężenie pola przy powierzchni każdej cząstki osiąga wartość natężenia początkowego jonizacji otaczającego gazu, powodując upływ ładunku. To krytyczne natężenie pola zależy od wielkości cząstki oraz od gęstości powierzchniowej ładunku, której wartość maksymalna wynosi ok. 10 pC-m^-2. Dla cząstek kulistych ąęstość ładunku r/(C-kg~‘) jest związana z gęstością powierzchniową ładunku q_s (C-m^--) zależnością

przy czym: y — gęstość cząstek, kg-m~³; r — promień cząstki, m.

Ze wzoru (11.2) wynika, że zmniejszenie promienia cząstki r powoduje zwiększenie możliwego do osiągnięcia ładunku.

Osobny problem stanowi elektryzowanie i wytwarzanie w jego wyniku wyładowań elektrostatycznych podczas odrywania warstwy osadzonego pyłu, pokazane na rys. 11.3 (szczegół A).

Kryterium rezystywnośdowe wg normy [11.16] opiera się na rezystywności objętościowej q_v, mierzonej w specjalnym kondensatorze pomiarowym. W przypadku materiałów o rezystywności q_v =$ 10⁴ fl-m elektryzacja nie stwarza zagrożenia, jeśli materiał taki znajduje się w kontakcie z uziemionymi elementami urządzeń.

Wartości rezystywności wielu materiałów rozdrobnionych podano w publikacji [11.24], W praktyce materiały rozdrobnione o malej rezystywności rzadko się spotyka. Zagrożenie elektrycznością statyczną w ich przypadku może wystąpić wówczas, gdy są one odizolowane od ziemi, np. znajdują się w nieprzewodzących pojemnikach.

Zgodnie z publikacjami [11.6; 11.24] o zagrożeniu wewnątrz instalacji decyduje wartość natężenia pola elektrostatycznego E wytworzonego w niej. Maksymalne natężenie pola (V-m~^!) wewnątrz przewodu rurowego można oszacować z zależności

(11.3)

_

2s₀e

gdzie: q_v — gęstość objętościowa ładunku elektrostatycznego wewnątrz przewodu rurowego, C-m^³; r_p — promień przewodu, m; s₀ = 8,85-10^¹² F-m~‘ —przenikalność elektryczna próżni; es 1; przenikalność elektryczna względna środowiska wewnątrz przewodu.

Kryteria oceny zagrożenia pożarowo-wybuchowego w instalacjach transportu pneumatycznego są podane w normie [11.14].

11.2.4. Elektryzowanie się cieczy

Elektryzowanie się cieczy następuje podczas takich operacji, jak: przepływ przez rurociągi, napełnianie i opróżnianie zbiorników — w szczególności połączone z rozbryzgiwaniem, falowanie cieczy w zbiorniku będącym w ruchu, rozpylanie, mieszanie, filtrowanie itp. Typową operacją jest przepompowywanie cieczy, którego schemat wraz z wykresem natężenia prądu wywołanego elcktryzacją w różnych punktach instalacji przedstawiono na rys. 11.5. Widoczne są miejsca, w których następuje intensywna elektryzacja.

Wartość natężenia prądu elektryzacji w rurociągach metalowych wynosi zwykle 10~¹⁰h- 10~⁷ A i nic zmienia się w czasie. Elektryzacja w rurociągach z tworzyw sztucznych przebicia inaczej niż w rurociągach metalowych. W przypadku cieczy o dużej rezystywności (10^r°-^10¹² fl-m) natężenie prądu maleje w funkcji czasu. Jest to spowodowane oddziaływaniem ładunku gromadzącego się na ściance rurociągu o dużej rezystywności, co powoduje zahamowanie dalszej separacji ładunku. Natężenie prądu elektryzacji wzrasta ze wzrostem prędkości przepływu, średnicy rurociągu oraz stopnia szorstkości powierzchni wewnętrznej. Maksymalną gęstość objętościową ładunku genero-