电火花的产生及有效预防
静电火花如何形成?
静电放电能否产生火花取决于放电能量的大小,不是取决于静电聚积到多少千伏。而放电能量的大小又取决于导体间的电位差及导体音质等效电容,导体间的放电能量计算公式如下:
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W=CV
式中:W—放电能量,单位J; C—导体间的等效电容,单位F;
V—导体间的电位差(平时说的电压),单位V。
从上式可以明确看出,静电放电产生火花不能仅以电位差而论,在等效电容不确定的情况下,也无法确定静电聚积到多少千伏就会产生火花。
对于能产生火花的最小放电能量值,目前也没有明确的数据。但是,下列数据对实际工作有很重要的参考价值:
1.在感应电晕单次脉冲放电能量小于20μJ的情况下,有时就可产生声光,引燃能力甚小;
2.能产生中等引燃能力的放电能量一般不超过4mJ;
3.在相距较近的带电金属导体间的火花放电,由于释放能量比较集中,引燃能力很强; 4.当导体电极间的电位差低于1.5kV时,将不会因静电放电使最小点燃能量大于或等于0.25mJ的烷烃类石油蒸汽引燃;
5.在接地针尖等局部空间发生的感应电晕不会引燃最小点燃能量大于0.2mJ的可燃气; 6.轻质油品装油时,油面电位应低于12kV。 怎样有效预防?
《防止静电事故通用导则》(GB12158-90)、《化工企业静电安全检查规程》(HG/T23003-92)等国家标准、行业标准中已做了较为规范完善的规定,这些标准在我们今年编辑出版的《化工安全实用工作手册》中都已收录。考虑到您可能尚未购买,现将化工企业如何预防静电产生的危害简要回答如下:
1.所有金属装置、设备、管道、贮罐等都必须按标准进行接地。不允许有与地相绝缘的金属设备或金属零部件。亚导体或非导体应作间接接地,或采用静电屏蔽方法,屏蔽体必
须可靠接地。
(1)各生产装置系统或装置单元的总泄漏电阻都应在1×10Ω以下,各专设的静电接地电阻不应大于100Ω;
(2)金属设备与设备之间、管道与管道之间,如用金属法兰连接时,可不另接跨接线,但必须有2个以上的螺栓连接;其总泄漏电阻都必须在1×10Ω以下;
(3)平时不能接地的汽车槽车和槽船在装卸易燃液体时,必须在预设地点按操作规程的要求接地,特别是所用材料必须采用在撞击时不会发生火花的材料;
(4)直径大于2.5m或容积大于50m的大型金属装置应有2处以上的接地,较长的输送管道应每隔80-100m设1个接地点。
2.按操作规程控制在反应器内的易燃液体的搅拌速度。 3.装、卸和输送易燃液体时,防止静电产生。
(1)灌装时,液体应从槽车等大型容器底部进入,或将注入管伸入容器底部; (2)控制液体的流速:
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6
6
灌装铁路罐车时,液体在鹤管内的容许流速按下式计算: vD≤0.8
式中:v—烃类液体流速,单位m/s; D—鹤管内径,单位m。
大鹤管装车出口流速可以超过上述公式的计算值,但是不得大于5m/s。
(3)在输送和灌装过程中,应防止液体飞散喷溅,从底部或上部入罐的注油管末端应设计成不易使液体飞散的倒T形等形状或另加导流板;或在上部灌装时,使液体沿侧壁缓慢下流;
(4)对罐车等大型容器灌装烃类液体时,宜从底部进油。若不得已采用顶部进油时,则其注油管宜伸入罐内离罐底不大于200mm。在注油管未侵入液面前,其流速应限制在1m/s以内。
(5)烃类液体中应避免混入其他不相容的第二相杂质如水等,并应尽量减少和排除槽车底和管道中的积水。当管道内明显存在第二物相时,其流速应限制在1m/s以内; (6)在贮存罐、罐车等大型容器内,可燃性液体的表面不允许存在不接地的导电性漂浮物;
(7)当不能以控制流速等方法来减少静电积聚时,可以在管道的末端装设液体静电消
除器;
(8)在使用小型便携式容器灌装易燃绝缘性液体时,宜用金属或导静电容器,避免采用静电非导电体容器。对金属容器及金属漏斗应跨接并接地。
(9)在设备内进行灌装、搅拌或循环过程中,禁止检尺、取样、测温等现场操作; (10)当灌装、搅拌或循环停止后,应按操作规程静置一段时间后,才能进行下一步工序。
4.不宜采用非金属管输送易燃液体。如必须使用,宜采用可导电的管子或内设金属丝、网的管子,并将金属丝、网的一端可靠接地、或采用静电屏蔽。 5.气态粉态物料防护措施。
(1)在工艺设备的设计及结构上应避免粉体的不正常滞留、堆积和飞扬;同时应配置必要的密闭、清扫和排放装置;
(2)气体物料输送系统内,应防止偶然性外来金属导体混入,成为对地绝缘的导体; (3)应尽量采用金属导体制作管道或部件。当采用静电非导体时,应具体测量并评价其起电程度,必要时应采取相应措施;
(4)必要时,可在气流输送系统的管道中央,顺其走向加设两端接地的金属线,以降低其管内的静电电位,也可采用专用的管道静电消除器;
(5)高压可燃气体的对空排放,应选择适宜的流向和处所。对于压力高、容量大的气体如液氢排放时,宜在排放口装设专用的感应式消电器。
6.非导体,如橡胶、胶片、塑料薄膜、纸张等在生产过程中所产生的静电,应采取静电消除器消除。
7.如生产工艺条件许可,增加室内空气中的相对湿度至50%以上。 8.采取惰性气体保护。
9.大型料仓内部不应有突出的接地导体。在用顶部进料时,进料口不得伸出,应与仓顶取平。
10.人体及服装防护。
(1)重点防火防爆岗位的入门处,应设人体导静电装置;
(2)属0区、1区的防火防爆岗位(场所),且其可燃物的最小点燃能量在0.25mL以下时,操作人员(包括进入岗位的其他人员)应按要求穿好防静电鞋和防静电服; (3)严禁在岗位上穿、脱衣、裤或类似物
不洗手不开门的厕所
法国敦克尔克的一位57岁的瓷砖匠侯拜设计了一种新型厕所,对那些上了厕所后不洗手的人,厕所门上的电子锁就不会给打开。侯拜之所以发明这种厕所,是因为他希望改善餐厅人员的卫生习惯。
侯拜曾看到一则电视新闻报道说,巴黎一间酒吧装花生的盘子上留有许多人的尿迹。这件事促使他发明了这种厕所。
使用侯拜的这种新型厕所后,必须把手放在厕所内的盥洗水龙头下10秒钟以上,厕所的门才能打开。水龙头与厕所门上的电子锁是由光电管连通的。
电话的发明
现代通讯的奇迹--电话
1876年,美国费城举行了一次盛大的博览会,会上展出了当时世界上新发明的产品。一天,巴西国王莅临参观。国王兴致勃勃地观赏一只小盒子和听筒,年轻的发明家贝尔跑过来请国王把听筒放到耳边,而自己在远处讲话,国王听到贝尔的声音,大为震惊,高声地说:\我的上帝,他说话了!\贝尔告诉国王,这是Telephone--电话。从此,电话和贝尔名字就远扬四海。
贝尔是怎样发明电话的呢?
长距离间通话的设想,早已有之。到19世纪70年代,美国发明家格雷首先设计了一套\情侣电报装置\。他使用两个罐头盒,每只盒子底部由一条绷紧的绳子连结起来。当一个人对着一端罐头讲话时,振动通过绳子传达给另一端罐头。这个实验使格雷认识到人的声音由各种不同的频率的音调构成,如果能设计出合适发话器,再把声调变成电的讯号,传递后再在另一端变为话音,这不就实现远距离通话了吗?
格雷的设想虽好,但是实现它并不容易。这个艰巨任务落在另一个发明家贝尔肩上。 贝尔出生于英国苏格兰,1869年赴美国定居,担任波士顿大学语文教师。他从电报装置得到启示,决心把格雷的设想变为现实。
贝尔和他的助手华生动手设计了中心设置磁舌簧的发话器。这种发话器能传递各种频率的声音,振动舌簧通过电磁感应转换为各种电振荡。同样结构的装置放在一定距离的另一端,作为接收机用。1876年2月14日,这项发明获准专利登记。
不久,贝尔电话公司成立。当时的电话体积大得惊人,像个大箱子,发话人必须大声喊叫,而且只能在小城市范围内通话。
开发和完善电话技术的任务又落在大发明家爱迪生身上。他对贝尔的电话结构进行了革命性的改造,用碳粒接触来控制电流强度。同时,华生又增加了磁性电铃,制造了交换台设备。这时,电话才逐步达到完善地步。
1948年以来,晶体管逐步取代了继电器和其它通讯装置。1960年科学家又发明按键号盘,使用晶体管发出音频。近年来,又发展了用激光作为载波源的激光电话和代替主人回话的记录电话等,使电话成为现代生活不可缺少的工具。
格雷、贝尔、华生、爱迪生等作为电话发明的先驱而截入史册,贝尔电话公司的大名,迄今仍誉满全球。
不用光照就能发电的二极管
一般发电需要燃煤、燃油或靠原子能反应、化学反应等,这些物质用完了,电也就发不出来了。中国科学院生物物理研究所物理实验室徐业林研究员经过36年艰苦探索,研制成功一种能从周围环境中不断吸取能量发出电能的新型半导体器件:无偏二极管。
无偏二极管获取能量的途径与常规发电完全不同。它是向内能库要能量。在导体、半导体中有很多导电电子,它们以很高的速度作热运动,由于运动方向杂乱无章,互相抵消电流为零。无偏二极管在无任何偏置电流、电压的条件下,具有单向导电特性,故可将杂乱无章的热运动定向化,当将其两端用导线相连时,便形成了电流。这一能量是二极管中热运动速度高的电子降速换来的,因而二极管将降温;降温后的二极管从周围环境吸收热量。二极管发出的电流流过负载电阻,负载电阻发热,热量散发到周围环境中,通过环境再还给二极管,自然形成循环,二极管便可持续输出能量。它发电时不需光照,也不需温差,即便将它放入一个密封的金属盒中,电流电压也不会受任何影响。
目前,徐业林研制的无偏二极管,在带动负载的情况下,负载电压达100毫伏特,负载电流达0.1微安培;短路电流为5微安培。电压已达理论上限,电流理论上限为每平方厘米数百安培。
无偏二极管具有诱人的应用前景。它由硅构成,资源丰富,体积小。将多个无偏二极管串联,可以构成强大的发电器,带动各种电器,如作为手机、笔记本电脑、电动汽车等的电源。它不污染环境,从取之不尽的环境中获取能量,不需加油,不需充电,是一种新型的理