静电危害与有效防护措施
电阻率与静电的关系。液体的电阻率在1010~1015欧姆.m时,能产生 危险的静电;当1013欧姆.m时,静电最大;当电阻率大于1015欧姆.m , 或小于1010欧姆.m 时,静电产生和积聚危险可以忽略;当电阻率小于 106欧姆.m 时,可视作导体。
电阻值会随环境温湿度的升高而减小 (如干燥木头增湿,就具有导电 性) 。
40~50%的相对湿度,静电不易亦散,形成高电位。 空气电离法。利用静电消除器。
固体、粉尘带电
固体带电。固体绝缘体没有自由电子,其表面常常因有杂质吸附、氧化, 形成了具有电子转移能力的薄层,在摩擦、滚压、挤压、剥离等情况下能 产生静电。
日常使用的PP袋、橡胶制品、化纤衣物、化纤抹布等都具有静电放电的危 害。向易燃易爆反应釜内投料,不是将物料从塑料袋中直接倾倒,应转移 至木桶内再行倒入反应釜(脱色工序,活性炭加料操作尤其危险)。
扩散层电荷的大小就同前面介绍的液体电阻率相关。
液体静止后,电荷将向器壁及液面集中并可慢慢泄漏消散,完成这个过程 需要一定的时间。
人体带电
人体的体电阻率很低,可视作导体,但当人体穿着绝缘鞋或站在绝缘地板 上时,则人体能够通过接触而起电。常见的人体带电过程: 人从椅子上站起来,或擦拭墙壁等过程。 人在高电阻率材料制成的地毯等绝缘地板上走动。 脱下外衣时的静电。 液体或粉尘从人拿着的容器内倒出。 与带电材料接触。
静电接地。静电接地就是用接地的办法提供一条静电荷泄漏的通道。可能 引起火灾、爆炸相危及安全的场所的金属导体、设备,属于静电导体的非 金属材料、人体都必须进行静电接地。
静电接地方式。直接接地:电气接地;间接接地:金属以外的物体进行静 电接地,将其表面的全部或局部与接地体紧密连接。
降低电阻率。添加导电填料(21#车间石墨冷凝器)、采用防静电剂。 增加空气湿度。65%以上的相对湿度,降低电阻率,静电不易积聚;
影响易燃、易爆溶剂的静电危害,除与本身电阻率有关外,还与挥发速率、 最小点火能量等因素有关。故低沸点、低闪点、易挥发的物质尤其危险。
防止静电危害的基本措施
减少摩擦起电。限制易燃和可燃液体的流速,可以大大减少静电的产生和 积聚。流动的可燃液体在管道内部的静电危害可以忽略,但其严重的危害 却主要在管道的出口处(内部无氧气,出口处火灾三要素齐备)。
粉尘带电。静电事故多数发生在粒径小于100um左右的粉尘。粉尘被输 送、搅拌、混合时间越长,发生摩擦荷碰撞的次数越多,粉体带电愈多。 但颗粒在碰撞的同时,也发生着中和电荷的过程。
粉尘静电控制。降低在管道中的输送速度、管道内壁尽量光滑、粉尘捕集 器的布袋采用绵制品。
日常生产中双锥干燥、混料、粉碎等操作都具有静电放电的危害。
速度的二次方成正比。 带电历程。带电历程会改变物体表面特征,从而改变带电特征。
静电的积聚和放电
静电积聚。绝缘体由于材料本身的高电阻而使电荷保持在绝缘体上,被 绝缘的导体也使电荷保持在导体上,二者均称为静电的积聚。
静电放电。积聚在液体或固体上的电荷,对其他物质或接地导线放电时 可能引起灾害。 火花放电。两导体之间的电场强度超过击穿强度时就会发生火花放 电。 电晕放电。当导体上有曲率半径很小的尖端存在时,则发生电晕放 电。 能量密度远小于火花放电的能量密度。 刷形放电。刷形放电发生在导体与非导体之间,是自非导体上许多 点发出短小火花的放电。 场致发射放电。是从物体表面发射出电子的放电。其能量很小。 雷形放电。高电荷密度的空间电荷云时,可发生闪雷状的所谓雷形 放电。受压液体、液化气高速喷出时可能发生。
接触起电。接触起电可发生在固体-固体(颗粒间的摩擦)、液体-液体 (不同类混合)或固体-液体的分界面上。固体颗粒或液滴在气体中悬浮 也可接触方式带电。
破裂起电。不论材料破裂前其内部电荷分布是否均匀,破裂后可能在宏观 范围内导致正负电荷分离,产生静电。
感应起电。导体能由其周围一个或一些带电体感应而带电。
杂质。一般情况下,混入杂质有增加静电的趋向。但当杂质的加入降低 原有材料的电阻率时,则有利于静电的泄漏。(如甲苯中混入水,则增 加静电的产生。)
表面状态。表面粗糙,使静电增加;表面受氧化也使静电增加。 接触特征。接触面积增大、接触压力增大都可使静电增加。如固体块状
物粉碎成细小颗粒。 分离速度。分离速度越高,所产生的静电越强。所产生静电大致与分离
液体带电
液体在管道内流动时,液体和管壁相互摩擦可以产生静电。其主要原因是 由于固体和液体接触的表面存在着偶电层,若不被分离,则在总体上是呈 中性的。但如果流动、搅拌、喷射、灌注、飞溅、冲刷、过滤、喷雾、剧 烈晃动等摩擦使偶电层发生分离,则将引起静电现象。
静电的产生过程:ⅰ液体与管壁接触面—偶电荷层;ⅱ固体管壁—固定电 荷层,几个分子大小厚度;ⅲ液体—扩散电荷层,几毫米厚度;ⅳ液体流 动使偶电层电荷分离,流动的冲力带着扩散层电荷流动,就形成液体带电 而产生放电火花引起火灾爆炸。
电荷迁移。当一个带电体与一个非带电体相接触时,电荷将按各自导电率 所允许的程度在它们之间分配,这就是电荷迁移。
影响因素。静电产生受物质种类、杂质、表面状态、接触特征、分离速度、 带电体材料不同时,界面双电层和接触电位差 亦不同,起电强弱液不同。
静电的引燃
静电放电能否引燃易燃、易爆混合物,取决于混合物的成份和温度、放电 能量以及能量随时间的分布和在空间的分布。
大多数有机蒸汽和烃类气体的最小引燃能量都在0.01~0.1mJ之间。如乙 炔和氢在空气中的最小引燃能量都是0.02mJ左右(该数值能量定性描述 为肉眼难以看到的火花即可引爆气体)。
静电的危害和有效防护措施
静电的产生
物质受到外力的影响发生分离,造 成物体电子的得失,形成的电荷难 以中和,电荷就会积累使物体带上 静电 。
物质的电阻率是静电能否积聚的条 件,介电常数是决定静电电容的主 要因素。
电荷分离
静电积累在设备上
静电积累在产品上
放电
电荷散逸
引燃
电荷散逸
放电 引燃
静电的产生形式