Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ , б
ГЛАВА I. Опасность статического электричества и
методы защиты при производстве и перера
ботке пластмасс 10
1.1. Современные представления о механизмах
электризации Ю
Общие закономерности образования статического электричества Ю
Электризация водяного пара при его распылении 19
1.2. Опасность и технологические помехи, созда
ваемые электризацией полимерных материалов 24
Ї.2.І. Разряды статическрго электричества - при
чина взрывов и пожаров _2^
1.2.2. Виды разрядов статического электричества
и их воспламеняющая способность 25
Производственные процессы, сопровождающиеся электризацией полимерных материалов 29
Влияние статического электричества на организм человека 32
Методы оценки опасности разрядов статического электричества 36
Методы и приборы для измерения параметров статического электричества 39
Методы и средства защиты от статического электричества 43
Методы, исключающие или снижающие опасность разрядов статического электричества 45
Уменьшение интенсивности электризации 46
Устранение статического электричества 48
1.5. Выводы и постановка задачи исследования ^
ГЛАВА 2. Методы и техника исследования
2.1. Разработка измерительных устройств и методов
оценки электризации и электростатических
свойств листовых, пленочных и сыпучих мате
риалов
2.І.І. Комбинированное измерительное устройство
для оценки электризации полимерных матери
алов
2.2. Лабораторные установки и экспериментальные
стенды 79
. _ 79
— 85
- J39
Измерительная ячейка для определения удель ного объемного электрического сопротивления мелкодисперсных полимерных материалов
Установка для измерения электростатических свойств пластмасс
Методика определения массового заряда аэрозолей
Экспериментальный стенд для исследования электризации водяного пара при истечении через распиливающие устройства 91
ГЛАВА 3. Экспериментальное и теоретическое исследо
вание процесса электризации водяного пара при
истечении из сопел 100
Феноменологическое описание явления электризации при истечении водяного пара из сопел юо
Экспериментальное исследование электризации водяного пара при его истечении из сопел До4
Влияние конструктивных и эксплуатационных характеристик пароструйных устройств на электризацию струи водяного пара 109
3.3.1. Роль геометрических размеров и материалов
сопел в процессе образования зарядов при
распылении водяного пара 109
_ 4 -
Стр.
3.3.2. Выведение обобщенной эмпирической зави
симости тока выноса заряженных частиц от
давления пара, диаметра сопла и расстоя
ния по оси потока ПЗ
3.4. Выводы 132
ГЛАВА 4. Разработка средств защиты от статическо
го электричества при производстве сыпучих
и пленочных полимерных материалов 133
Автоматическая система понижения электризации (АСПЭ) сыпучих материалов в технологических аппаратах 133
Кинетика нейтрализации заряда твердой полимерной частицы в среде жидких электро-аэрозолей 149
Разработка и оценка эффективности антистатического пистолета 157
Выводы 156
ГЛАВА 5. Исследование эффективности разработан
ных средств защиты от статического элек
тричества в производственных условиях 167
5.1. Исследование электризации эмульсионного
полистирола (ЭПС) и сополимера стирола с
дивинилбензолом и оценка эффективности
АСПЭ 167
5.1.1. Исследование условий электризации ЭПС
и сополимера стирола с дивинилбензолом
в производственных условиях 167
Оценка эффективности АСПЭ в производственных условиях j^g
Исследование эффективности антистатической обработки сополимера стирола с дивинилбензолом _ 190
Стр.
Исследование эффективности антистатической обработки, антистатического пистолета и НСЭ при производстве полиэтиленовой пленки, используемой для упаковки сыпучих материалов 194
Выводы 203
Основные выводы по работе 204
Литература 207
Приложения 229
Введение к работе
В настоящее время пластмассы и изделия на их основе находят все большее применение в различных отраслях народного хозяйства. Однако многие технологические процессы и операции по производству и переработке пластмасс сопровождаются образованием статического электричества и накоплением зарядов 1-5 .
В одних случаях электризация веществ и материалов полезна и используется для различных промышленных целей, в других она наоборот, вредна и вызывает значительные технологические помехи, приводит к браку. Заряды статического электричества гюгут явиться источником пожаров и взрывов, которые наносят большой материальный ущерб 3,6,7 . Сильные электрические поля, создаваемые электризующимися перерабатываемыми материалами, неблагоприятно влияют на организм обслуживающего персонала и ухудшают санитарно-гигиенические условия труда [3,8І .
Такая опасность связана с тем, что большинство полимеров, как твердых, так и жидких, используемых для производства пластмасс и идовдий на их основе, являются прекрасными диэлектриками. Кроме того, появлению опасных потенциалов статического электричества и образованию искровых разрядов также способствует и значительная интенсификация процессов, выражающаяся, например, в увеличении скоростей переработка полимеров, транспортирования жидклх или мелкодисперсных и гранулированных материалов по трубопроводам и т.п.
Электрические заряды могут возникать в различных технологических процессах производства и переработки пластмасс: размоле, дроблении, сушке, сепарации, изготовлении листовых и пленочных
материалов и др.
_ у -
Невозможность проведения аналогий при образовании статического электричества в различных производствах приводит к тому,что в каждом конкретном случае необходимо проводить отдельные исследования, так как влажность окружающего воздуха и веществ, материал применяемого оборудования, скорости движения продуктов, производительность и габариты аппаратов, длина коммуникаций и другие параметры оказывают существенное влияние на процесс генерации и диссипации зарядов.
Для защиты технологических аппаратов, в которых перерабатываются сыпучие материалы, применяются различные устройства нейтрализации зарядов статического электричества. Наиболее доступными и простыми из всего разнообразия нейтрализаторов признаны индукционные нейтрализаторы статического электричества (ИЫСЭ) -игольчатые и струнные. Однако, применяемые в промышленности ИНСЭ наряду со своими достоинствами обладают и рядом недостатков, ограничивающих их широкое практическое использование. Существенным недостатком считается относительно высокий остаточный заряд на нейтрализуемом материале.
Нейтрализаторы с подачей ионизированного воздуха конструктивно сложны и не выпускаются отечественной промышленностью. Кроме того, пневмоэлектрические нейтрализаторы требуют взрывозащиты, Ч.ТО не позволяет использовать их во взрыво-пожароопасных производствах.
Широко известен метод отвода зарядов статического электричества путем поддержания высокой относительной влажности в производственных помещениях или внутри технологических аппаратов. С этой целью очень часто используют распыление водяного пара из сопел или форсунок. [ 3,9,10J . Однако из-за гидрофобной природы пластмасс, а также из-за высоких скоростей их переработки этот
способ требует создания неприемлемых с санитарно-гигиенической точки зрения климатических условий (относительная влажность 80-90$) [її
Между тем известно, что при распылении водяного пара под давлением образуются жидкие аэрозоли ІІ2І , заряженные преимущественно положительно, в то время как большинство пластмасс, в том числе и полистирол, при переработке в металлических аппаратах заря-
г -і
жаются отрицательно 3,4,13 .
В последнее время появились работы, в которых сообщается об успешном применении генераторов заряженных жидких аэрозолей в качестве нейтрализаторов зарядов статического электричества, работающих на принципе баллоэлектрического эффекта. Однако сведения об использовании для этих целей пароструйных устройств в литературе не обнаружены. Поэтому исследование электризации при распылении водяного пара в зависимости от различных его параметров, конструкции и материала сопел представляет несомненный интерес с точки зрения возможности применения для нейтрализации зарядов на сыпучих полимерных материалах. В связи с этим целью настоящей диссертационной работы является исследование, разработка и внедрение в промьшленность пластмасс автоматической системы понижения электризации (АСПЭ) сыпучих материалов в технологическом оборудовании, а также разработка антистатической защиты некоторых процессов производства полистиролов.
В диссертационной работе решены следующие задачи: экспериментально-аналитически исследована электризация водяного пара при его распылении в зависимости от давления, .диаметра сопла и расстояния по оси потока; разработан пароструйный нейтрализатор для АСПЭ; разработана система автоматического управления (САУ) нейтрализацией в двухфазных потоках и для контроля электростатиче-
ского потенциала; исследована эффективность разработанной АСПЭ для нейтрализации зарядов статического электричества сыпучих материалов на промышленном оборудовании производства пластмасс.
Данная работа является частью научно-исследовательских работ, проводимых отраслевым сектором методов нейтрализации статического электричества НПО "Пластмассы", по заданию 01.02.02.Н2 "Исследовать условия образования электростатических зарядов при переработке пластмасс и разработать технические решения по защите от статического электричества" в соответствии с программой по решению научно-технической проблемы 0.74.08, утвержденной постановлением Президиума ВЦСПС, Государственного комитета по науке и технике при Совете Министров СССР и Госплана СССР от 22.12.80г. за В 14/529/269. Ряд разделов работы выполнялся непосредственно по заданиям ВО "Союзхимпласт" МВД СССР и московского округа Госгор-технадзора СССР.
Результаты работы легли в основу мероприятий по защите от статического электричества на пяти заводах химической промышленности СССР.
Основные этапы диссертационной работы доложены: на межотраслевой научно-технической конференции "Термопласты в авиационной технике" (г.Москва, 1979г.); на Всесоюзном совещании "Синтез ионообменных материалов и применение их в процессах водоподготовки в энергетике" (г.Черкассы, 1982г.); на ІУ Всесоюзной межвузовской конференции "Проблемы охраны труда" (г.Каунас, 1982г.); на симпозиуме "Влияние эксплуатационных факторов на работоспособность полимеров" (г. Москва, 1983г.); на Всесоюзном совещании "Современные аспекты синтеза и производства ионообменных материалов" (г.Черкассы, 1983г.).
