Механізм електризації рідин

Електризація –сукупність явищ, пов'язаних з виникненням, збереженням і релаксацією вільного електричного заряду на поверхні й в обсязі діелектричних і напівпровідникових речовин.

У рідині, що рухається, заряди статичної електрики виникають: при терті рідини з поверхнею трубопроводу, стінками резервуарів і відкритою поверхню фільтруючих елементів; при терті частинок рідини різної щільності між собою, при русі рідини через інші рідини (наприклад, через воду); при русі крапель дрібно розпиленої рідини через повітря чи пароповітряну суміш.

Теорія електризації рідини пов'язана з існуванням подвійного електричного шару на границі розподілу твердої і рідкої фаз.

Подвійний електричний шар – просторовий розподіл електричних зарядів різних знаків на границі зіткнення фаз. Він складається з тонкого шару іонів одного знака, зв'язаних «нерухомо» зі стінкою труби (шар Гельмгольца), і дифузійного шару іонів протилежного знака (шар Гуї).

Шар Гельмгольца тонкий – м, а товщина шару Гуї і концентрація іонів у ньому визначається електричною взаємодією, хаотичним й тепловим рухом і дифузією іонів від стінки в масу. При русі рідини щодо твердої стінки труби іони, що знаходяться усередині шару Гуї, будуть нестися потоком рідини і накопичуватися в ємкостях і апаратах, створюючи різницю потенціалів між трубою і ємкістю (рис. 12.1).

Рис. 12. Схема утворення статичної електрики: 1 – стінка труби; 2 – подвійний електричний шар; 3 – потік рідини в трубі; 4 – резервуар

Інтенсивність електризації авіаційних палив і спецрідин залежить від швидкості руху (перекачування) рідини, її провідності, шорсткості трубопро­воду, площі контакту, наявності в рідині твердих частинок, води, повітря й інших факторів. Експериментальні дослідження показали, що чисті рідини, у яких питома об'ємна провідність складає , електризуються дуже слабко.

Зі зростанням провідності рідини струм електризації зростає при постійній швидкості її руху, потім проходить через найбільше значення, після чого зменшується, досягаючи нульових значень при . Збільшення струму електризації зі зростанням провідності рідини зумовлюється зростанням концентрації іонів у ній, тому збільшення її провідності в деякому діапазоні призводить до збільшення струму електризації. Але збільшення провідності рідини приводить до зменшення товщини подвійного шару і, отже, до зниження струму електризації, що при провідності практично дорівнює нулю. Струм електризації зростаєтакож зі збільшенням швидкості руху рідини. Якщо швидкість руху рідини збільшується, то найбільше значення струму електризації виникає при більшій її провідності. Цей факт свідчить про те, що швидкість руху значною мірою визначає ступінь електризації рідини.

Шорсткістьстінок трубопроводу збільшує електризацію рідин у 1,8-5 разів. Ще більша електризація (у 10-200 разів більша, ніж у трубопроводах) виникає в авіаційних паливних фільтрах, що за конструкцєю мають найбільш розвинену поверхню. Особливо велика електризація в багаторазово використаних фільтрах, тому що на їхніх елементах адсорбовані домішки палив, що збільшує поверхню рідини при її русі через фільтр. З цих же причин інтенсивна електризація виникає при русі рідин у насосах, дозаторах, вентилях, засувках, клапанах.