И жидких диэлектриков

Рис. 2. Электризация пленки. Контакт двух твердых

'г.р~ ^ток газового разряда; '_пров— Тел сопровождается ВОЗ-

э™кт_Ри_Ч^Ре°скТсло™^{: дэс}-Д^БоПной никновением на границе

их соприкосновения двой­ного электрического слоя (рис. 2), что связано с обме­ном электрическими зарядами между телами. Пере­ход зарядов с одного тела на другое возможен вследствие разности энергетического состояния взаимо­действующих поверхностей, например работ выхода электронов, температур, концентраций носителей элек­трического заряда и др. Электризуются, как правило, разнородные материалы. Однако образование двойных электрических слоев возможно при контакте тел и из одинаковых диэлектрических материалов за счет на­личия на их поверхностях загрязнений, различной тем­пературы тел и т. д. Обмен зарядами в ходе формиро­вания двойного электрического слоя происходит в мес­тах контактных точек соприкасающихся поверхностей. Трение способствует электризации тел за счет увеличе­ния числа контактных точек и перехода работы трения в тепло, изменяющее энергетическое состояние взаимо­действующих поверхностей. Находящиеся в контакте тела с образовавшимся на границе раздела двойным электрическим слоем остаются электрически нейтраль­ными, т. е. суммарный заряд системы может быть равен нулю, если до соприкосновения тела не несли избыточ­ного электрического заряда. Однако каждое из контак-

тирующих тел приобретает электрический заряд, плот­ность которого равна плотности заряда возникшего двойного электрического слоя. Знаки зарядов взаимо­действующих тел противоположны. Двойной электриче­ский слой упрощенно можно представить в виде кон­денсатора, обкладками которого являются поверхности контактирующих тел. После механического разделения каждое тело приобретает равные по величине электри­ческие заряды противоположного знака. Плотность за­рядов СЭ при этом будет меньше плотности зарядов разрушенного двойного слоя. Происходит это вследствие того, что в момент разделения двух поверхностей, на­пример при отрыве пленки от поверхности твердого тела, в результате деформации электрического поля двойного слоя происходит значительное возрастание его напряженности в месте отрыва. Под действием этого поля заряды стремятся соединиться, нейтрализуя друг друга, что обусловливает протекание тока нейтрализа­ции зарядов /цров- Этот процесс ограничивается электро­проводностью материалов. У проводящих материалов заряды под действием электрического поля движутся свободно и при разделении поверхностей практически полностью нейтрализуются. Этим объясняется очень слабая статическая электризация проводящих тел. У диэлектриков, обладающих низкой электропровод­ностью, ток /цров мал, и большая часть зарядов двой­ного слоя остается на разделяемых поверхностях. Если этот заряд значителен по величине, то электрическое поле в образующемся между разделяемыми телами воз­душном промежутке, возрастая, может достигать зна­чений, при которых начинается развитие газового раз­ряда. В этом случае за счет ионизации воздуха электри­ческим полем в воздушном промежутке дополнительно появляются положительные и отрицательные носители электрических зарядов, которые под действием сил поля оседают на разделяемых поверхностях, частично их нейтрализуя, что соответствует протеканию через воз­душный промежуток тока газового разряда /_гр. На практике это проявляется в виде голубоватого свечения, искрения и потрескивания. Чем выше скорость разделе­ния взаимодействующих поверхностей и меньше их электропроводность, тем меньшая часть заряда нейтра­лизуется токами проводимости и газового разряда. При быстром разделении непроводящих тел максимальная

величина заряда СЭ ограничивается электрической прочностью воздуха. Плоская поверхность может нести заряд 26,5 мкКл/м², при этом напряженность поля будет достигать 3-Ю³ кВ/м, т. е. близка к разрядной напря­женности в однородном поле в воздухе при нормальных условиях. Практически за счет малого числа контакт­ных точек, за счет утечки заряда через проводимость и газового разряда наибольшая плотность заряда СЭ обычно около 10 мкКл/м². Поскольку плотность заряда

Рис. 3. Электризация индукцией. / — проводник; 2 — изолятор; Е — внеш­нее поле; /о0. /„„„ — токи, протекаю­щие через объем и по поверхности ди­электрика за счет электрической ин­дукции;? — индуцированный заряд.

в большой степени зави­сит от поверхностной электропроводности элек­тризующихся материалов, на процесс электризации сильно влияет влажность окружающего воздуха. Наиболее интенсивно про­цесс электризации твер­дых тел наблюдается при относительной влажности окружающего воздуха, не превышающей 30—40%-Увеличение относительной влажности воздуха выше 70% в ряде случаев практиче­ски сводит электризацию к минимуму. Электризация твердых тел становится заметной, если удельное элек­трическое сопротивление материала превышает 10⁸Ом-м. Незаземленные проводящие тела и диэлектрики, на­ходящиеся в электрическом поле наэлектризованных предметов, способны электризоваться за счет электри­ческой индукции. При этом особую опасность представ­ляет собой электризация проводящих тел, поскольку разряд СЭ с проводников может сопровождаться боль­шим выделением энергии в канале искры. Электриза­ция изолированных проводящих тел, находящихся во внешнем электрическом иоле, происходит следующим образом. Действующее на тело электрическое поле * (рис. 3) вызывает разделение зарядов в проводнике и создает электрическое поле вдоль поверхности и в объ­еме изолятора, на котором укреплен проводник. По­скольку поверхностная и объемная электропроводности изолятора не равны нулю, то под действием сил поля к проводящему телу потекут токи /_ПОв и /₀б- Процесс прекратится, когда будет скомпенсирован заряд, инду-

цйрованный внешним полем. При этом проводящее телб приобретает избыточный электрический заряд </, равный индуцированному. Наэлектризованное таким образом проводящее тело превращается в заряженный конден­сатор, энергия которого, Дж,

2 С»

где С — электрическая емкость тела относительно земли.

В современном промышленном производстве, связан­ном с изготовлением, обработкой и транспортированием диспергированных материалов, широко применяются та­кие технологические операции, как просев, сушка в ки­пящем слое и т. п. В этих процессах сыпучие материалы, обладающие низкой электропроводностью, способны сильно электризоваться, что в ряде случаев может на­рушать ход технологических операций, например, в ре­зультате налипания материала на стенки оборудования и т. п., а при определенных условиях создает угрозу возникновения взрыва и пожара за счет разрядов СЭ. Следует иметь в виду, что во взвешенном состоянии легко горят и воспламеняются такие на первый взгляд безопасные вещества, как мука, сахарная пудра и т. п. Электризация отдельных частиц диспергированных ма­териалов происходит при их соударении между собой и со стенками технологических аппаратов. При этом ве­личина заряда СЭ, приобретаемого частицами, зависит от их дисперсности, электропроводности, электропро­водности стенок аппарата, влажности окружающего воз­духа, интенсивности взаимодействия частиц, площади контакта при соударении. Чем меньше частицы, ниже электропроводность частиц и стенок аппарата, меньше относительная влажность воздуха, интенсивнее взаимо­действие и больше площади контакта при соударениях частиц между собой и со стенками аппарата, тем ин­тенсивнее электризация. При соударениях нейтральных частиц происходит обмен электрическими зарядами в равных количествах. При этом одна частичка заря­жается положительно, а другая — отрицательно. В це­лом вся масса продукта остается электрически нейт­ральной. При соударениях со стенкой, например при пневмотранспортировке по металлическим, стеклянным или пластмассовым трубам, части 1 а может приобретать

(

Центральная гср<?***я 1 I⁷