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此外,对静电电击的恐惧心理还对工作效率产生不利影响。
3)某些生产过程中,静电的物理现象会对生产产生妨碍,导致产品质量不良,电子设备损坏。
2.静电的特性
(1)静电的产生实验证明,只要两种物质紧密接触而后再分离时,就可能产生静电。
静电的产生是迥接触电位差和接触面上的双电层直接相关。
1)静电的起电方式接触-分离起电。
两种物体接触,其间距离小25*10-8cm时,由于不同原子得失电子的能力不同,不同原子外层电子的能级不同,其间即发生电子的转移。
因此,界面两侧会出现大小相等、极性相反的两层电荷。
这两层电荷称为双电层,其间的电位差称为接触电位差。
根据双电层和接触电位差的理论,可以推知两种物质紧密接触再分离时,即可能产生静电。
破断起电。
材料破断后能在宏观范围内导致正、负电荷的分离,即产生静电。
这种起电称为破断起电。
固体粉碎、液体分离过程的起电属于破断起电。
感应起电。
例举一种典型的感应起电过程。
假设一导体A为带有负电荷的带电体,另有一导体B与一接地体相连时,在带电体A的感应下,B的端部出现正电荷,B由于接地,其对地电位仍然为零;
而当B离开接地体时,B成为了带正电荷带电体。
电荷迁移。
当一个带电体与一个非带电体接触时,电荷将发生迁移而使非带电体带电。
例如,当带电雾滴或粉尘撞击导体时,便会产生电荷迁移;
当气体离子流射在不带电的物体上时,也会产生电荷迁移。
2)固体静电固体静电可用双电层和接触电位差的理论来解释。
双电层上的接触电位差是极为有限的,而固体静电电位可高达数万伏以上,其原因在于电容的变化。
将两种相接近的两个带电面看成是电容器的极板。
可以推知,电容器上的电压U与电容器极间距离d成正比。
两个带电面紧密接触时,其间距离d只有25*10-8cm若二者分开为1cm,即d增大为400万倍。
与其对应,如接触电位差为0.01V,则(在不考虑分开时电荷逆流的情况下),二者之间U可达40,000V。
橡胶、塑料、纤维等行业工艺过程中的静电高达数十千伏,甚至数百千伏,如不采取有效措施,很容易引起火灾。
3)人体静电人体静电引发的放电是酿成静电灾害的重要原因之一。
人体静电的产生由摩擦、接触-分离和感应所致。
人体在日常活动过程中,衣服、鞋以及所携带的用具与其他材料摩擦或接触-分离时,均可能产生静电。
例如,当穿着化纤衣料服装的人从人造革面的椅子上起立时,由于衣服与椅面之间的摩擦和接触-分离,人体静电可达10000V以上。
4)粉体静电粉体实质是处在微小颗粒状态下的固体,其静电的产生也符合双电层的基本原理。
当粉体物料被研磨、搅拌、筛分或处于高速运行时,由于粉体颗粒与颗粒之间及粉体颗粒与管道壁、容器壁或其他器具之间的碰撞、摩擦,或因粉体破断等都会产生危险的静电。
5)液体静电液体在流动、过滤、搅拌、喷雾、喷射、飞濺、冲刷、灌注和剧烈晃动等过程中,由于静电荷的产生速度高于静电荷的泄漏速度,从而积聚静电荷,可能产生十分危险的静电。
6)蒸气和气体静电蒸气或气体在管道内高速流动,以及由阀门、缝隙高速喷出时也会产生危险的静电。
类似液体,蒸气产生静电也是由于接触、分离和分裂等原因产生的。
完全纯净的气体即高速喷出也不会产生静电,但由于气体内往往含有灰尘、铁末、液滴、蒸气等固体颗粒或液体颗粒,正是这些颗粒的碰撞、摩擦、分裂等过程产生了静电。
例如,喷漆的过程实质上是将含有大量杂质的气体高速喷出,就会伴随比较强的静电产生。
(2)静电的消散中和与泄漏是静电消失的两种主要方式,前者主要是通过空气发生的;
后者主要是通过带电体本身及其相连接的其他物体发生的。
1)静电中和。
空气中的自然存在的带电粒子极为有限,中和是极为缓慢的,一般不会被觉察到。
带电体上的静电通过空气迅速的中和发生放电时。
2)静电泄漏。
表面泄漏和内部泄漏是绝缘体一静电泄漏的两种途径。
静电表面泄漏过程其泄漏电流遇到的是表面电阻;
静电内部泄漏过程其泄漏电流遇到的是体积电阻。
(3)静电电影响因素1)材质和杂质的影响一般情况下,杂质有增加静电的趋势。
但如杂质能降低原有材料的电阻率,加人杂质则有利于静电的泄漏。
液体内含有高分子材料(如橡胶、沥青)的杂质时,会增加静电的产生。
液体内含有水分时,在液体流动、搅拌或喷射过程中会产生静电。
液体内水珠的沉降过程中也会产生静电。
如果油罐或油槽底部积水,经搅动后可能由静电引发爆炸事故。
2)工艺设备和工艺参数的影响接触面积愈大,产生静电愈多,接触压力愈大或摩擦愈强烈,会增加电荷的分离,以致产生较多的静电。
工艺速度越高,产生的静电越强。
下列是容易产生和积累静电典型工艺过程:
纸强与辊轴摩擦、传动皮带与皮带轮或辊轴摩擦等;
橡胶的碾制、塑料压制、上光等;
塑料的挤出、塞路珞的过滤等。
固体物质的粉碎、研磨过程;
粉体物料的筛分、过滤、输送、干燥过程;
悬浮粉尘的高速运动等。
在混合器中各种高电阻率物质的撑拌。
高电阻率液体在管道中流动且流速超过1m/s;
液体喷出管口;
液体注入容器发生冲击、冲刷和飞濺等。
液化气体、压缩气体或高压蒸气在管道中流动和由管口喷出,如从气瓶放出压缩气体、喷漆等。
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