靜電火花試驗系統(tǒng)及其靜電點火能量計算方法研究.pdf

1、非金屬高分子材料作為非電氣絕緣材料在礦井下以及其他工業(yè)領域得到越來越多的應用。高分子材料表面一經摩擦就容易產生靜電,靜電積累會給工業(yè)生產,特別是煤礦生產帶來嚴重的安全隱患。長期以來,國內外對非電氣絕緣材料的抗靜電性能檢測均采用檢測非金屬制品的表面電阻率(或體積電阻率)的方法來評判其抗靜電性能。這種檢測方法雖然簡單,但是不能直接反應出非金屬制品的抗靜電性能。本論文設計了一套非金屬制品抗靜電性能的靜電火花試驗系統(tǒng)用于直接檢測非金屬制品抗靜電

2、性能。并通過基于流體-化學的等離子體方法進一步分析了系統(tǒng)內靜電火花點火的機理。本文所做工作與結論如下:
　　①研究設計了一套用于檢測非金屬制品抗靜電性能的靜電火花試驗系統(tǒng)。根據系統(tǒng)功能與現(xiàn)場試驗條件,制定了系統(tǒng)摩擦室、爆炸室的尺寸,確定了試驗條件控制系統(tǒng)方案參數(shù),提出了涉及本系統(tǒng)測試分析過程的三大關鍵技術。
　　②計算了試驗系統(tǒng)內甲烷-空氣混合氣體的最小點火能量。分析了不同條件下混合氣體的最小點火能影響因素。結果表明:隨著電

3、極間距的增大,最小點火能也隨之逐漸變大,當間距達到5mm時,點火能量為0.47mJ。
　?、厶岢隽嘶陔姶拍芰坎钤淼脑囼炏到y(tǒng)火花放電點火能量計算方法。確定了不同條件下用于點火的最大能量。計算了點火能量耦合系數(shù)閾值,并通過分布電容矩陣計算了不同情況下點火電壓、臨界電荷閾值,結果表明:電極間距越大,點燃可燃氣體所需達到的點火能量耦合系數(shù)越高。在間距為5mm電極間距情況下,點火電壓閾值為13.3959kV,臨界電荷量為0.0807μC

4、。提出了以臨界電荷為特征量的非金屬試驗材料六級分類方法,論文還設計了靜電高壓驗證試驗,試驗結果誤差為2.16％,驗證了本系統(tǒng)的可靠性。
　?、芙⒘嘶诹黧w-化學的二維等離子體火花放電模型。從微觀粒子間碰撞與化學反應過程的角度出發(fā),仿真分析了火花放電擊穿過程。分析了微觀粒子間碰撞反應,解釋了火花放電過程中火花電弧的發(fā)熱過程中焦耳熱為整個鞘層粒子間的碰撞提供了能量。彈性碰撞和非彈性碰撞使能量從一種粒子轉移到另一種粒子或者變成熱能耗散