2023學(xué)年完整公開課版靜電的產(chǎn)生

靜電防護(hù)

蘭建功課程要求主要介紹靜電產(chǎn)生的原因、危害和靜電消除方法和防范措施。靜電導(dǎo)致加油站爆炸事故靜電導(dǎo)致火災(zāi)事故課程要求靜電導(dǎo)致加油站爆炸事故靜電導(dǎo)致火災(zāi)事故靜電：并非絕對(duì)靜止的電，而是在宏觀范圍內(nèi)暫時(shí)失去平衡的相對(duì)靜止的正電荷和負(fù)電荷

靜電現(xiàn)象是十分普遍的電現(xiàn)象

特別是生產(chǎn)工藝過程中產(chǎn)生的靜電可能引起爆炸及其他危險(xiǎn)和危害目錄CONTENTS12靜電的產(chǎn)生靜電的危害3靜電防護(hù)措施01章節(jié)PART靜電的產(chǎn)生靜電的產(chǎn)生

摩擦能夠產(chǎn)生靜電——為什么？不僅僅是摩擦?xí)r，而是只要兩種物質(zhì)緊密接觸而后再分離時(shí)，就可能產(chǎn)生靜電靜電的產(chǎn)生是同接觸電位差和接觸面上的雙電層直接相關(guān)的靜電的產(chǎn)生

接觸——分離起電

兩種物體接觸，其間距離小于

25×10-8cm

時(shí)，由于不同原子得失電子的能力不同，不同原子

(包括原子團(tuán)和分子

)外層電子的能級(jí)不同，其間即發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移靜電的產(chǎn)生

按照兩種物質(zhì)間雙電層的極性，把相互接觸時(shí)帶正電的排在前面，帶負(fù)電的排在后面，依次排列下去，可以排成一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的序列，這樣的序列叫做靜電序列或靜電起電序列

同一靜電序列中，前后兩種物質(zhì)緊密接觸時(shí)，前者失去電子帶正電，后者得到電子帶負(fù)電靜電的產(chǎn)生

下面是一個(gè)典型的靜電序列：(+)

玻璃-頭發(fā)

尼龍

(nylon)-羊毛

人造纖維-綢

醋酸人造絲-(奧綸

,Orlon)

紙張和濾紙-橡膠

維綸

(vinylon)-沙綸

(saran)

聚脂纖維

(大可綸

,daeron)-電石

聚乙烯-可耐可綸

(kane-Kahn)

賽璐珞

(celluioid)-玻璃紙

聚氯乙烯-聚四氟乙烯

(-)從列出的靜電序列可以知道，玻璃與絲綢緊密接觸或摩擦?xí)r，玻璃帶正電，絲綢帶負(fù)電物質(zhì)呈現(xiàn)的電性在很大程度上還受到物質(zhì)所含雜質(zhì)成分、表面氧化和吸附情況、溫度、濕度、壓力、外界電場(chǎng)等因素的影響，有可能與序列指示的不相符合

靜電的產(chǎn)生

(2)破斷起電

不論材料破斷前其內(nèi)電荷分布是否均勻，破斷后均可能在宏觀范圍內(nèi)導(dǎo)致正、負(fù)電荷的分離，即產(chǎn)生靜電，這種起電稱為破斷起電固體粉碎、液體分離過程的起電屬于破斷起電

靜電的產(chǎn)生

(3)感應(yīng)起電

當(dāng)

B導(dǎo)體與接地體

C相連時(shí)，在帶電體

A的感應(yīng)下，端部出現(xiàn)正電荷，但

B導(dǎo)體對(duì)地電位仍然為零當(dāng)

B導(dǎo)體離開接地體

C時(shí)，雖然中間不放電，但

B導(dǎo)體成為帶電體

靜電的產(chǎn)生

(4)電荷遷移

當(dāng)一個(gè)帶電體與一個(gè)非帶電體接觸時(shí)，電荷將重新分配，即發(fā)生電荷遷移而使非帶電體帶電當(dāng)帶電霧滴或粉塵撞擊在導(dǎo)體上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生有力的電荷遷移；當(dāng)氣體離子流射在不帶電的物體上時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生電荷遷移

除上述幾種主要的產(chǎn)生靜電方式外，電解、壓電、熱電等效應(yīng)也可能產(chǎn)生雙電層或起電靜電的消失

靜電的消失有兩種主要方式，即中和和泄漏中和主要是通過空氣發(fā)生的泄漏主要是通過帶電體本身及其相連接的其他物體發(fā)生的

靜電的消失

1.靜電中和

(1)電暈放電

(2)刷形放電

發(fā)生在帶電體尖端附近或其他曲率半徑很小處附近的局部區(qū)域內(nèi)在這些很小的區(qū)域內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度很高，其他分子發(fā)生電離，產(chǎn)生薄薄的電暈層，形成電暈放電。有時(shí)，電暈放電伴有嘶嘶聲和淡藍(lán)色光電暈放電時(shí)，間隙內(nèi)氣體電離不完全，電流很小。電暈放電的能量密度不高，如不發(fā)展則沒有危險(xiǎn)

火花放電的一種，其放電通道有很多分支，而不集中在一點(diǎn)，放電時(shí)伴有聲光

傳播型刷形放電形成密集的火花，火花能量較大，引燃危險(xiǎn)性也大

靜電的消失

(3)火花放電

指放電通道火花集中的火花放電，即電極上有明顯的放電集中點(diǎn)的放電火花放電時(shí)伴有短促的爆裂聲和明亮的閃光在易燃易爆場(chǎng)所，火花放電有很大的危險(xiǎn)(4)雷型放電

當(dāng)懸浮在空氣中的帶電粒子形成大范圍、高電荷密度的空間電荷云時(shí)，可能發(fā)生閃電狀的所謂雷型放電雷型放電能量大，則引燃危險(xiǎn)大

靜電的消失

2.靜電泄漏

絕緣體上較大的泄漏有兩條途徑：一條是絕緣體表面泄漏；另一條是絕緣體內(nèi)部泄漏。前者遇到的是表面電阻；后者遇到的是體積電阻

很多易起電材料的電阻率都很高其上靜電泄漏很慢

因?yàn)榻^緣體靜電泄漏很慢，所以，同一絕緣體各部分可能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持不同的電壓?；蛘哒f，同一絕緣體某些部位的電壓可能不高，而另一些部位可能帶有危險(xiǎn)電壓

濕度對(duì)靜電泄漏的影響很大隨著濕度增加，絕緣體表面凝成薄薄的水膜，并溶解空氣中的二氧化碳?xì)怏w和絕緣體析出的電解質(zhì)，使絕緣體表面電阻大為降低，從而加速靜電泄漏空氣濕度降低，很多絕緣體表面電阻率升高，靜電泄漏變慢，靜電的危險(xiǎn)性增大因此，靜電事故多發(fā)生在干燥的季節(jié)吸濕性越大的絕緣體，其靜電受濕度的影響也越大

靜電的影響因素

靜電的產(chǎn)生和積累受材質(zhì)、工藝設(shè)備和參數(shù)、環(huán)境條件等因素的影響

1.材質(zhì)和雜質(zhì)的影響

固體材料

電阻率為

1×107Ω·m以下者，由于泄漏較強(qiáng)而不容易積累靜電電阻率1×109Ω·m以上者，容易積累靜電，造成危害

材料的電阻率，包括固體材料的表面電阻率對(duì)于靜電泄漏有很大影響液體材料在一定范圍內(nèi)，靜電隨著電阻率的增加而增加；超過某一范圍以后，隨著電阻率的增加，液體靜電反而下降實(shí)驗(yàn)證明，電阻率為1×1010Ω·m左右的液體最容易產(chǎn)生靜電；電阻率為1×108Ω·m以下的液體，由于泄漏較強(qiáng)而不容易積累靜電；

電阻率為1×1013Ω·m以上的液體，由于其分子極性很弱而不容易產(chǎn)生靜電粉體

當(dāng)管道、攪拌器或料槽材料與粉體材料相同時(shí)，不容易產(chǎn)生靜電，而且粉體帶電情況也不規(guī)則，有的帶正電，有的帶負(fù)電，也有的不帶電，其帶正電的顆粒數(shù)與帶負(fù)電的顆粒數(shù)大致相等靜電的影響因素

2.工藝設(shè)備和工藝參數(shù)的影響

●接觸面積越大，雙電層正、負(fù)電荷越多，產(chǎn)生靜電越多●管道內(nèi)壁越粗糙，接觸面積越大，沖擊和分離的機(jī)會(huì)也越多，流動(dòng)電流就越大●對(duì)于粉體，顆粒越小者，一定量粉體的表面積越大，產(chǎn)生靜電越多●接觸壓力越大或摩擦越強(qiáng)烈，會(huì)增加電荷的分離，以致產(chǎn)生較多的靜電●接觸一分離速度越高，產(chǎn)生靜電越多●液體流速和管徑對(duì)液體靜電影響很大設(shè)備的幾何形狀也對(duì)靜電有影響如：平皮帶與皮帶輪之間的滑動(dòng)位移比三角皮帶大，產(chǎn)生的靜電也比較強(qiáng)烈過濾器會(huì)大大增加接觸和分離程度，可能使液體靜電電壓增加十幾倍到100倍以上靜電的影響因素

容易產(chǎn)生和積累靜電的工藝過程(1)固體物質(zhì)大面積的摩擦，如紙張與銀軸摩擦、橡膠或塑料碾制、傳動(dòng)皮帶與皮帶輪或轆軸摩擦等

固體物質(zhì)在壓力下接觸而后分離，如塑料壓制、上光等，固體物質(zhì)在擠出、過濾時(shí)與管道、過濾器等發(fā)生摩擦，如塑料的擠出、賽璐珞的過濾等(2)固體物質(zhì)的粉碎、研磨過程，粉體物料的篩分、過濾、輸送、干燥過程，懸浮粉塵的高速運(yùn)動(dòng)等(3)在混合器中攪