航空煤油靜電特性實(shí)驗(yàn)探究范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了航空煤油靜電特性實(shí)驗(yàn)探究參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫(xiě)作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《強(qiáng)度與環(huán)境》2018年第2期

物質(zhì)都是由分子構(gòu)成，分子是由原子構(gòu)成，原子又由帶正、負(fù)電荷的質(zhì)子構(gòu)成。在一般狀況下，一個(gè)原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負(fù)平衡，所以對(duì)外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。電子環(huán)繞于原子核周?chē)?，一?jīng)外力即脫離軌道。靜電是由物質(zhì)接觸、感應(yīng)、介質(zhì)極化和帶電微粒附著等物理過(guò)程而產(chǎn)生，處于一種相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)宏觀上暫時(shí)停留在某處的電荷。靜電主要引起電場(chǎng)效應(yīng)，而磁場(chǎng)效應(yīng)可以忽略不計(jì)。為了防止靜電危險(xiǎn)源的產(chǎn)生，需要通過(guò)各種措施及測(cè)量方法來(lái)進(jìn)行對(duì)定量分析，除此之外還要結(jié)合定性分析，評(píng)估靜電危險(xiǎn)源的危險(xiǎn)程度，以及采取相關(guān)預(yù)防措施的有效性，分析采取預(yù)防措施后危險(xiǎn)是否在可接受范圍之內(nèi)。本文通過(guò)自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置模擬航空煤油在管道中輸送之后靜電的積累現(xiàn)象，使用靜電電壓表、液體電導(dǎo)率測(cè)試儀、電荷密度測(cè)試儀、電容表、溫濕度儀、溫度計(jì)等來(lái)測(cè)量靜電積累與放電過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)，通過(guò)改變防爆油泵的轉(zhuǎn)速來(lái)控制液體流量，使用聚四氟乙烯來(lái)對(duì)主要部件之間的絕緣從而實(shí)現(xiàn)靜電積累，測(cè)得不同流量工況之下的數(shù)據(jù)，并對(duì)進(jìn)行擬合分析，估計(jì)在實(shí)驗(yàn)條件之下不能實(shí)現(xiàn)的工況之下靜電電位、電荷密度等變量隨著時(shí)間、電導(dǎo)率、流速等因變量數(shù)據(jù)的變化后果，并結(jié)合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行危險(xiǎn)性分析，最終得出預(yù)防措施降低危險(xiǎn)水平，減少事故的發(fā)生次數(shù)，延長(zhǎng)事故發(fā)生時(shí)間間隔。

一、試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?/p>

為了評(píng)估航空煤油在簡(jiǎn)單長(zhǎng)管道流動(dòng)狀態(tài)下的靜電誘導(dǎo)、積累特征，為燃油安全使用提供參考依據(jù)，本文參考埃索公司石油靜電評(píng)估試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)了一套燃油循環(huán)靜電測(cè)試試驗(yàn)系統(tǒng)，模擬飛機(jī)燃油箱大管徑硬管加油過(guò)程工況。該系統(tǒng)包括燃油儲(chǔ)存及油面電位測(cè)試用燃油箱，燃油運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)泵組，以及燃油靜電評(píng)估管路及電荷密度測(cè)試裝置。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

對(duì)于RP-5燃油分別給出1500L/min、2000L/min、2500L/min流量的代表性燃油表面及管道中心靜電電位隨時(shí)間變化曲線，具體如圖1。可以初步看出：不管是油面還是管道中心的電位都呈現(xiàn)同一個(gè)趨勢(shì)，從一開(kāi)泵起，電壓值不斷地上升，然后出現(xiàn)小范圍噪聲的波動(dòng)平穩(wěn)過(guò)程，停泵之后，出現(xiàn)電位值較快的下降并接近零電位平穩(wěn)，與預(yù)計(jì)的靜電積累消散模型描述的基本一致。期間雖然油溫、環(huán)境溫濕度、電導(dǎo)率變化會(huì)對(duì)電位產(chǎn)生影響，但并不影響油面電壓的穩(wěn)定值和最大值并與流量呈現(xiàn)正比的關(guān)系；管道中心的電壓穩(wěn)定值沒(méi)有產(chǎn)生較大的變化，這說(shuō)明管道中心的電荷密度在當(dāng)前情況之下已經(jīng)出現(xiàn)了飽和情況。實(shí)驗(yàn)測(cè)試中觀察到：（1）燃料油油面電位與管路系統(tǒng)中心電位在一定流量的范圍內(nèi)同時(shí)為正或者同時(shí)為負(fù)，但是在一定的條件下管道中心電位會(huì)發(fā)生電荷翻轉(zhuǎn)；（2）靜電誘導(dǎo)過(guò)程的極性變化：就積極角度看，這種“電位翻轉(zhuǎn)”過(guò)程對(duì)控制燃油應(yīng)用過(guò)程中的總體靜電水平還是有利的，負(fù)性電位說(shuō)明液體得電子，正電位說(shuō)明液體在失去電子，實(shí)際工程中如果可以重現(xiàn)這種過(guò)程，負(fù)電位的危險(xiǎn)性便可以得到降低。

三、結(jié)語(yǔ)

靜電是一個(gè)在生產(chǎn)生活之中經(jīng)常出現(xiàn)的物理現(xiàn)象，靜電危害的控制離不開(kāi)跨接、接地、屏蔽、添加抗靜電劑。作者經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)的安裝搭建，子系統(tǒng)的改進(jìn)，傳感器的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)工況的控制，數(shù)據(jù)的測(cè)量及處理等過(guò)程得出以下結(jié)論：（1）油面靜電穩(wěn)定電位隨著流量上升而上升，油面電位的積累主要來(lái)自于管道不斷地沖體處于紊流狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致R增大；刷、攪拌過(guò)程帶來(lái)的靜電，于此同時(shí)，桶體不斷地向外界漏電，這是一個(gè)類(lèi)似“動(dòng)態(tài)平衡”的過(guò)程；（2）管道沖流電流與油品流速成正比關(guān)系。低流速時(shí)電流值比較低，管道沒(méi)有泄漏太多電荷，當(dāng)流速漸漸提高的時(shí)候，管道達(dá)到了更高的泄漏電位水平，因而沖流電流小于飽和電流值；（3）通過(guò)對(duì)比積累和消散時(shí)間常數(shù)，靜電積累的速率比消散慢，液體內(nèi)部靜電消散比表面靜電消散速率慢。由時(shí)間常數(shù)τ=RC解釋來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)電容C不會(huì)產(chǎn)生較大變化，而對(duì)于電阻率R，則會(huì)因?yàn)榱鲃?dòng)變化過(guò)程中，液體中會(huì)混入氣泡，所以開(kāi)泵時(shí)靜電積累比停泵之后靜電消散慢。

作者：趙俊青 單位：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)安全工程學(xué)院