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氣力輸送物料系統(tǒng)的靜電發(fā)生
物料氣力輸送系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于能源、化工、醫(yī)藥、食品、石墨、石墨烯、負(fù)極材料等領(lǐng)域。顆粒物料與顆粒物料及顆粒物料與管壁之間的碰撞導(dǎo)致靜電產(chǎn)生。靜電可能造成物料團(tuán)聚和物料黏附壁面;靜電積累導(dǎo)致的放電可引發(fā)可燃?xì)鈿怏w燃燒,甚至爆炸,給工業(yè)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的安全隱患。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,氣力輸送系統(tǒng)物料靜電的研究逐漸被世界各國科學(xué)家們所關(guān)注。然而,由于靜電發(fā)生量非常小,很多通過普通儀表精確測量。另一方面,靜電發(fā)生非常容易受其他因素的影響,如環(huán)境濕度、物料材料、物料尺寸、物料形狀、表面粗糙度、表面潔凈度、氣流速度、氣固流動狀態(tài)等,造成靜電發(fā)生于測量的重復(fù)性差。此外,測量技術(shù)的局限性、氣固流動的復(fù)雜性等原因造成了氣力輸送物料靜電發(fā)生的研究進(jìn)展非常緩慢。
目前根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)表明:
第一,氣力輸送物料顆粒系統(tǒng)中氣流流量是決定物料流靜電行為的主要因素。氣流量越低,感應(yīng)電流及物料顆粒荷電密度越高,它導(dǎo)致物料在氣力輸送物料系統(tǒng)垂直管處聚集形成半環(huán)形或環(huán)形結(jié)構(gòu)。
第二,靜電隨著時(shí)間而增強(qiáng),積累在管壁處的靜電大,導(dǎo)致氣力輸送物料顆粒系統(tǒng)垂直管道中出現(xiàn)物料聚集,即使當(dāng)氣體流量高的顆粒分散流模式中也出現(xiàn)物料聚集現(xiàn)象。
第三,管道材料對物料流靜電發(fā)生有很大作用。氣力輸送物料系統(tǒng)管道PVC材料比PE材料產(chǎn)生更多的靜電。靜電作用還依賴于物料的組成,實(shí)驗(yàn)中使用PP物料顆粒與玻璃珠物料顆粒的混合物,研究發(fā)現(xiàn),混合物產(chǎn)生的靜電大于單一材料物料產(chǎn)生的靜電。此外,實(shí)驗(yàn)證明粉末物料具有顯著的降低靜電發(fā)生作用。
氣力輸送物料系統(tǒng)中,高濕度氣流將會降低靜電發(fā)生。當(dāng)工作環(huán)境相對濕度達(dá)到70%時(shí),半環(huán)形與環(huán)形物料聚集模式對應(yīng)的強(qiáng)靜電效應(yīng)將不復(fù)存在,物料不再聚集。研究證實(shí),氣力輸送物料系統(tǒng)中靜電發(fā)生機(jī)理主要依賴于物料在管道壁面的滑動,它對管道壁面很強(qiáng)作用后摩擦起電。