Rizika v chemických výrobách spojená s akumulací a uvolněním náboje statické elektřiny

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Rizika v chemických výrobách spojená s akumulací a uvolněním náboje statické elektřiny"

Andrea Beranová
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Statická elektřina Rizika v chemických výrobách spojená s akumulací a uvolněním náboje statické elektřiny

2 Rizika statického nábojen Obvyklý zdroj vznícení v chemickém průmyslu Obtížně postižitelná příčina havárií přes značné prevenční úsilí stále dochází k havarijním situacím způsobeným statickým nábojem Základní charakterizace problému pochopení základních jevů spojených s akumulací a uvolněním statického náboje zabránění akumulace náboje v případě nevyhnutelné akumulace náboje zamezit nežádoucím následkům výboje např. inertní atmosféra

charakterizace problému pochopení základních jevů spojených s akumulací a uvolněním statického náboje

3 Základní info o vzniku statického nábojen Elektrický náboj se akumuluje na povrchu tuhých materiálů Vznik náboje statické elektřiny Kontakt dvou materiálů Migrace elektronů Přerušení kontaktu opačně nabité povrchy Vliv dielektrických vlastností materiálů 2 dobré vodiče elektrony velmi mobilní malý náboj alespoň 1 špatný vodič elektrony málo mobilní velký náboj

Přerušení kontaktu opačně nabité povrchy Vliv dielektrických vlastností materiálů 2 dobré

4 Příklady Domácnost čištění bot na rohožce česání vlasů svlékání svetru Průmysl čerpání nevodivé kapaliny trubkou míchání emulzí doprava sypkých látek tryskání páry na neuzemněný vodič

5 Kdy je náboj n nebezpečný ný Nebezpečný potenciální zdroj vznícení oblaky par VOC prachové oblaky Průmyslová mez nebezpečnosti napětí > 350 V energie > 0,1 mj Pro představu chůze po koberci dokáže akumulovat statický náboj schopný výboje o energii až 20 mj a napětí 1000 V

> 350 V energie > 0,1 mj Pro představu chůze po koberci dokáže

6 Orientační data pro elektrostatické výpočty Napětí vyvolá jiskření mezi hroty 12 mm vzdálenými V Jiskření mezi deskami 0,01 mm vzdálenými 350 V Minimální energie pro vznícení (MIE) Páry 0,1 mj Mlhy 1 mj Prachy 10 mj Zeta potenciál 0,01-0,1 V

deskami 0,01 mm vzdálenými 350 V Minimální energie pro

7 Vznik náboje prouděním Nerovná distribuce elektronů na rozhraní trubky a tekutiny Vzniká elektroforetický proud f I = Zastavení/zpomalení proudění disipace náboje relaxační doba s ε rε ζ µ 2 ρv 0 2 = ε ε γ r 0 τ c

elektroforetický proud f I = Zastavení/zpomalení proudění

8 Napětí vzniklé prouděním skleněná trubka skleněná nádoba kovová trubka Vznik elektrického proudu prouděním v trubce Přenos náboje do zásobníku I s = I ( f,re, v, ε ) Vytvoření napětí mezi konci skleněné trubky U R = = I s γ C R L A r

prouděním v trubce Přenos náboje do zásobníku I s = I ( f,re, v,

9 Procesní zařízen zení jako kondenzátor Kondenzátor paralelně orientované povrchy které nejsou propojeny vodičem a nejsou uzemněné mohou uchovávat značně velký náboj

10 Kapacita průmyslových kondenzátorů C = Q V Sférická geometrie Objekt Kapacita F Nářadí, pivní plechovka 5 V = 1 4πε 0 Q r ε r Barel 20 C = 4πε r rε0 Plošná geometrie V = QL ε ε A r 0 ε rε0 C = A L 500 l nádrž 100 Člověk 200 Automobil 500 Cisternový vůz 1000

ε r Barel 20 C = 4πε r rε0 Plošná geometrie V = QL ε ε A r 0 ε

11 Energie nabitého kondenzátoru Nabíjení kondenzátoru dw = dq U dw práce potřebná ke zvětšení uloženého náboje o dq potřebná k překonání rozdílu potenciálů Při vybití kondenzátoru se práce (energie) uvolní 2 Q W = 2 C W = 2 CU 2 W = QU 2 C Q = V

potřebná k překonání rozdílu potenciálů Při vybití

12 Vliv režimu proudění Hadice l = 6 m d = 5 cm Laminární proudění 10 0 l/s Re ~ 10 3 U = 0.05 V E = 10-8 J Turbulentní proudění 5*10 2 l/s Re ~ 3*10 5 U = 500 V E = 5 mj

13 Vliv vodivosti kapaliny Nevodivá nádoba Případ A U = 20 V E = 10-5 mj Případ B U = 2 kv E = 0,2 mj Vodivá nádoba samoizolační efekt nevodivé kapaliny

14 Havarijní scénář

15 Potlačov ování rizik statické elektřiny Nevýbušná atmosféra práce pod spodní mezí výbušnosti a pod bodem vzplanutí Prevence akumulace náboje a jiskření Relaxace Nulování a zemnění Ponorné trubky Zvyšování vodivosti aditivy

vzplanutí Prevence akumulace náboje a jiskření Relaxace

16 Relaxace Přivádění kapaliny do zásobníku shora náhlé oddělení rychle tekoucí kapaliny od stěny ukládání velkého náboje Rozšíření trubky před vstupem do zásobníku zpomalení proudění dostatek času pro disipaci náboje Empiricky doba zdržení v rozšíření má být 2x větší než relaxační doba pro danou kapalinu

vstupem do zásobníku zpomalení proudění dostatek času pro disipaci náboje

17 Nulování a zemnění Napětí mezi dvěma vodivými materiály se nuluje jejich vodivým propojením Větší celky lze převést na nulový potenciál zemněním

18 Nulování a zemnění

19 Ponorné trubice Prodloužená trubice zabraňuje akumulaci náboje, ke které by došlo při volném pádu kapaliny Nebezpečí Zpětné nasátí kapaliny

20 Zvyšov ování vodivosti aditivy Antistatická aditiva alkohol voda polární kapaliny Zvyšují vodivost kapaliny neizolovaná nádoba snižuje odpor stěny izolovaná nádoba zvyšuje rychlost akumulace náboje Musí být mísitelná s kapalinou

neizolovaná nádoba snižuje odpor stěny izolovaná nádoba

Podobné dokumenty

Bezpečnost chemických výrob N111001

Bezpečnost chemických výrob N111001 Bezpečnost chemických výrob N Petr Zámostný místnost: A-7a tel.: 4 e-mail: petr.zamostny@vscht.cz Následky a prevence požárů a explozí Následky explozí Prostředky snížení nebezpečí požáru nebo exploze