静电的产生和消散.doc

静电的产生和消散随着静电技术的发展，静电在工农业生产中的应用日益广泛。例如，静电喷漆、静电植绒、静电印刷、静电除尘等。但是，静电的应用也给人们带来了某些危害，特别是随着石油化工工业的发展，塑料、化纤等高分子材料的普遍使用，这种危害就更加明显。（一） 静电产生的外界条件摩擦能使物体带电。除此之外，两种物质紧密接触再分离，物质受压、撕裂、剥离、拉伸、撞击或受热、物质电解以及受到其他带电体的感应等，也都可产生静电，它们是产生静电的外界条件。（二） 静电产生的内部因素当两种物质紧密接触，相距小于2510-8cm时，由于不同物质的原子、原子团或分子得失电子的能力不同，就发生电子的转移，从而使接触面两侧产生大小相等、符号相反的两层电荷，称为双电层；当两种物质分离时，即产生极性不同的静电。例如，两种物质相互摩擦，就是使两种物质不断地接触和分离，从而促成静电产生。在正常情况下，由于原子核的束缚作用，电子不易脱离原子，而必须有外力做功，才使电子脱离原子或原子团。使一个电子逸出物质而要求外界做的功，称为逸出功。显然，逸出功小的物质容易失去电子而带正电，逸出功大的物质容易获得电子而带负电。因此，各种物质逸出功的不同，是产生静电的基础。按照物质逸出功的大小，不同物质相互摩擦时带电极性的顺序，可以排列成各种静电序列。这对选择适当材料，以控制或抵消静电的产生，有很重要的意义。下面是比较典型的一种静电序列：（+）玻璃锦纶羊毛丝绸粘胶纤维棉纸钢铁硬橡胶醋酯纤维合成橡胶涤纶腈纶氯纶聚乙烯赛璐珞玻璃纸聚氯乙烯聚四氟乙烯（）在同一种静电序列中，列在前面的物质与其后面的物质相互摩擦时，前者带正电，后者带负电。例如，玻璃与丝绸摩擦，玻璃带正电，丝绸带负电。应当指出，物质呈现的电性在很大程度上还受到物质所含杂质成分、表面氧化的程度以及温度、湿度、压力、外界电场等因素影响。所以，上述静电序列，有时可能与实际不相符合。（三） 静电的特点静电具有电压很高、能量不大、静电感应和尖端放电等特点。在生产工艺过程中所产生的静电，其能量都很小，一般是在微库级到毫库级。但是，带电体的电容在很大范围内变化，有时变得很小。电压U与电容C和电量Q之间的关系为： U=Q/C而在电量保持不变的情况下，电压与电容成反比。电容越大，电压越低；电容越小，电压越高。如产生静电的两种物体是平面接触的，则其电容的大小为： C1/d1 假设两种物体紧密接触产生静电时的距离d1=2510-8cm，分离时距离增大为d2=0.1cm。这就是说，两种物体分离时，电容减小为原来的四十万分之一，电压则增大为原来的四十万倍。当然，两种物体分离时，由于中和和泄漏，其电量低于计算值。因此，实际电压也比计算值要低。应当指出，不仅平面接触产生的静电有上述情况，其他方式产生的静电也都有类似的情况。例如，传动皮带刚离开皮带轮时，产生的静电电压并不高，但转到两皮带轮之间的位置时，由于距离拉大，电容大大的减小，电压则大大升高。又如，油料或液化石油气在管道内流动时，电压也并不高，但当注入储罐，特别是注入大容积储罐时，由于电容减小很多，电压就大大升高。静电电压虽然很高，但静电能量却不大。根据计算，生产工艺过程中所产生的静电能量一般不超过数毫焦，少数情况能达到数十毫焦。但一些易燃物质的最小着火能量却很小，例如，氢仅为0.019mJ，可燃粉尘的最小着火能量也只需数十毫焦。所以，对于易燃物，静电的危险性很大，可能引起着火。（四） 静电的积累和消散1. 静电的积累 静电主要是由不同物质相互摩擦产生的。摩擦速度越高，距离越长，所加的压力越大，两种物质在静电序列中所处的位置相距越远，摩擦产生的静电就越多。下述生产工艺过程比较容易产生和聚积静电。（1）固体带电 在生产过程中，固体物质大面积的摩擦以及粉碎、滚压、筛选过滤等过程都会产生静电。例如，橡胶料在压延机滚压下，由于外加压力高，受压面积大，电荷转移较快，产生的静电电压可高达数十万伏。传送输送设备也极易产生静电。例如，用橡胶皮带、塑料带、合成纤维带、牛（猪）皮带的高速传动和输送等设备上都常有静电产生，皮带输送机上运转的硬聚乙烯托产生的静电电压高达45000V。不同磨料相互摩擦时产生的静电电压各不相同。例如，涤纶与羊毛、锦纶、丝绸摩擦时可产生3000V静电，而与棉织物摩擦时最多产生180V的静电。（2）液体带电 电阻率为10101016cm的液体与固体相互摩擦时，容易使液体带电，有引起火花放电的危险。在工业生产中应用的许多易燃液体，例如，汽油、苯、乙醚等，其电阻率均在1012cm左右，在灌装、输送、运输等过程中，在管道、贮存、槽车中摩擦和冲击，尤其是在压力大、流速快、摩擦面积大、器壁粗糙等情况下，会使静电荷迅速增加和大量积聚，极易产生静电放电，引起火灾、爆炸事故。采用绝缘管道输送液体时，管道也会带电。如果用绝缘的金属管道，因其易积聚静电，不仅会集中放电，而且放电能量大，危险性更大，故必须按要求接地。运输易燃液体时，由于中途颠簸，会使槽车或油船内液体摇动激溅并产生静电，也相当危险。所以，运输易燃液体的槽体内，应设置隔仓板，灌装量以在85%以上为宜。此外，还应采用铁链接地，并保持中速行驶。倾倒和过滤易燃液体时，也易产生静电，特别在过滤器和容器不接地时更为显著。为此，应将过滤器、容器与油罐等一并连接接地。过滤的流速要慢，以不超过1m/s为宜。用汽油揩擦地面而引起静电火灾实例并不少见。揩擦时，汽油挥发后，形成大量爆炸性混合物，而当用拖把揩擦地面或人体走动与汽油摩擦时，就会产生静电火花放电，即能引起燃烧爆炸。故应严禁使用汽油等易燃液体揩擦地面。搅拌易燃液体时，易产生静电。所以，要选择产生静电最小的导电材料制造搅拌器，并要接地。不能高速局部搅拌，应缓慢而又全面地搅拌，以减少静电的产生。（3）粉尘带电 粉尘与粉尘、粉尘与器壁之间的摩擦，会产生静电。所以应限制粉尘在管道中的输送速度，具体速度应根据粉尘种类、空气湿度、温度和器壁光滑度等的影响而有所不同。另外，管道弯头的曲率半径要大，不宜急转弯，以减少摩擦阻力。过滤粉尘的布袋，例如，布袋除尘器，要采用棉布制作。合成纤维织物易产生静电，故不宜采用。如必须采用，应采用夹有导电型纤维织成的合成纤维织物。(4)气体带电 不易分离的纯净气体，即使流动也不易产生静电。如果气体中含有悬浮杂质，则在气体喷射时，由于悬浮杂质与气体之间的高速摩擦，都可使气体带电。易燃易爆气体、水蒸气及其他气体，如遇输送管道破裂，产生泄漏而高压喷射，由于速度极快，均可产生高电位的静电，并发生火花放电，引起燃烧爆炸。气体放空时高速喷出，也能产生静电。例如，氢气瓶放空时，氢气大量聚集在瓶颈部位，并在气流冲出过程中产生静电的聚积并发生火花放电，引起燃烧爆炸。（5）人体带电 对于静电来说，人体相当于良好导体。如果穿高电阻的鞋靴，则因人体运动、衣服摩擦、走路等各种原因，往往能使人体带有静电。这时，如与其他接地体接近而产生放电，就存在一定危险。例如，穿塑料底的鞋，在高绝缘的地面上行走时，人体静电电压可高达数千伏，而且与行走速度有关，速度越高，静电电压也越高。为了防止人体带电，在有防爆要求的车间或场所，不得使用塑料、橡胶等绝缘地面，而应尽可能保持地面湿润，同时操作人员应穿静电鞋。人体穿着化纤织物的衣服，特别在空气干燥时，由于人体与衣服或衣服与衣物之间的摩擦，也会产生静电。人在穿、脱衣服时，产生的静电电压更高。2. 静电的消散 任何物质带有静电后，若停止摩擦运动，静电总会逐渐消散。静电消散有两条途径，其一是与空气中的电子或离子中和；其二是通过绝缘物向大地泄漏。静电通过绝缘物向大地泄漏的快慢，主要决定于绝缘物的电阻率和介电常数以及表面状态等。电阻率为106108cm以下的绝缘物，接地后静电容易泄漏而不积聚；电