A.2静电电荷积聚

A.2.1概述

在起电过程中分离之后，静电电荷通过直接接触或接地会很快重新组合。绝缘体由于本身的电阻，电荷可以保留;而导体要保留电荷则需要与其他导体以及大地隔离。

正常条件下，纯净的气体是绝缘体。粉尘云、薄雾或喷雾中悬浮的颗粒，不管导电性如何，悬浮颗粒上的电荷可以保留较长时间。

对每一种情况，电荷以系统中非导体的电阳确定的速率流失，这个过程被称为放电。电阻、电阻率或者电导率能否造成危险，主要取决于工业过程.这一点在后面子以讨论。

许多工业过程中,持续产生的电荷在被隔离的导体上积聚。例如，隔离的金属容器中倒人带电荷的液体或者粉末时，电荷输人和泄漏的速率之间平衡造成被隔离导体的电势。等效电路如图A.1所示，导体的电势用下式计算:

式中:

V——导体电势,单位为伏特(V)；

C——电容,单位为法拉(F)；

R——对地泄漏电阻,单位为欧姆(Ω);

I——静电起电电流,单位为安培(A)；

t——起电时间,单位为秒(s);

当t足够大时达到最大电势Vmaxo

图A.1静电起电导体的等效电路

通常可以测量被隔离导体的泄漏电阻和电容，用干确定电荷积聚是否达到危险等级。但是对与空气中悬浮的粉尘和薄雾.这种评定方法不适用。

A.2.2液体中电荷积聚

液体中是否积聚电荷取决于两种相反的作用:电荷生成和电荷释放。

液体容器的导电性能影响电荷的释放速度。在没有电荷生成的情况下，液体中电荷密度呈指数率衰减，典型的释放时间如下:

式中:

——释放时间;

——液体相对介电常数(饱和烃液体大约是2);

——自由空间介电常数(8.85x0.F/m);

——液体电导率。

指数释放是指在释放时间内，电荷衰减至原来的37%(更精确一点，衰减至1/e,e是自然对数的基数)。例如,某电导率y=1pS/m(0.S/m)的烃类液体，释放时间是18s，而电荷下降到原来的50%所用的时间是0.7t=13s。

即使电导率很低的液体，在电荷密度很高时，电导率高于其未带电荷时的电导率。这就是所谓的双曲线电荷释放。结果是,电导率很低的液体电荷耗散更快,电荷密度比上面计算的结果更大。

这种现象的有益之处在干,无论电导率大小或者电荷密度非常高.s的滞留时间足够把过滤器下面水箱中的电荷密度降低到与管道液体的电荷密度相当的水平。

液体的电导率划分为高(r00pS/m)、中(pS/my00pS/m)或低(ypS/m)三个等级。就烃类来说，50pS/m是低电导率的限值(见7.1.4)。在表7中给出了部分液体的电导率及放电时间。

通常低电导率液体电荷会积聚至危险水平。对于中级导电性液体，如果起电速率较高，例如，流动速度高或者搅拌某些悬浮物时，电荷积聚也会达到危险水平(见7.7和7.9)。高电导率液体接地时电荷积聚的危险水平仍是未知数。

雾或者喷雾中悬浮的带电荷液滴,由于周围环境高度绝缘电荷不会耗散。电流传导不会引起电荷释放，而下列过程会引起电荷释放:液滴附着在或者冲击到箱体结构上;在电荷密度较高时，槽内突起物产生电晕。因此,无论液体导电性如何,带电荷的薄雾电荷释放速度通常比较缓慢。

A.2.3粉末电荷积聚

如果散状粉末的体积电阻率很高，那么即便容器接地或者与接地金属接触，粉末上的电荷也仍然不会消失。电荷耗散至原有值的1/e(e约为2.)所需要的时间被称为释放时间，用下式表示:

式中:

——粉末相对介电常数;

——自由空间介电常数(8.85x0.F/m);

——粉末体积电阻率。

体积电阻率为10GΩ·m,相对介电常数为2的情况下，释放时间大约为02s。这说明，0.2s之后，散状粉末接地释放了2/3的电荷。

由于空气绝缘性能良好，空气中悬浮的粉末(粉尘云)电荷衰减不受粉末体积电阻率的影响。只有在粉尘相互作用或接触到设备时粉尘颗粒上的电荷才会释放。对于这些情况，主要是空气流动引起颗粒运动、重力及空间电荷场的作用造成电荷衰减。

不论是散状粉末还是空气中悬浮的粉末，它们的电荷量都取决于放电开始的时间。当电场(通常在粉尘堆或粉尘云的边缘最强)达到空气的介电强度3MV/m时，开始放电。