Нейтрализатор зарядов статического электричества в потоке жидкости

 

НЕЙТРАЛИЗАТОР ЗАРЯДОВ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА В ПОТОКЕ ЖИДКОСТИ, содержащей заземленный корпус, выполненный, в виде участка -трубопровода с игольчатыми электрода ,ми, установленными на внутренней стенке корпуса и направленными по радиусу к его оси, о т л и .4 а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффектцвности нейтрализации за счет предотв.рсиаения перезарядки жидкости, он снабжен дополнительными патрубком и 3лектродом-стержнем, при этом указанный патрубок присоединен к выход .ному отверстию корпуса и злектрически изолирован от него, а дополнительный злектрод установлен на оси корпуса в области расположения игольчатых злектродов и злектрически сое .динен с патрубком. i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (И) 3 04

А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПТ4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

t (54) (57) НЕЯТРАЛИЗАТОР. ЗАРЯДОВ СТА

ТИЧЕ(ЖОАО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА:В ПОТОКЕ, ЖИДКОСТИ» содержащий заземленный корпус, выполненный. в виде участка

e a eeeeee owe eeeeeeeeee»ev

Э

i (21 ) 3441608/18-21 (22) 24.05..82 . . "(46) 15.10.83. Бюл. В 38 . (72) В.С.Аксельрод, Б.Д,Подольский»

К.Б.Щигловский, А.А.Дорохов ..< и. Б.П.Назаров (53) 621.319.74{088.8) (56) 1. Индукционные нейтрализаторы-. . статического электричества. И., НИИТЭХим».1979, с. 16-18.

2. Там же, с. 12-15 (прототип), 4 трубопровода с игольчатыми электродами, установленньвеи на внутренней стенке корпуса и направленными по радиусу к его оси, о т л и .ч а ю ц и йс я тем, что, с целью повыаения эффективности нейтрализации за счет предотвращения перезарядки жидкости, он снабжен дополнительными патрубком и электродом-стержнем, при этом указанный патрубок присоединен к выходному отверстию корпуса и электрически изолирован от него, а дополнительный электрод установлен на"оси корпуса в области расположения игольчатых электродов и электрически соединен с патрубком.

1048585

Изобретение относится к технике защиты от статического электричества при транспортировке электризующихся жидкостей, в частности нефтепродуктов по трубопроводам.

Известен-индукционный нейтрализа- 5 тор электрических зарядов в потоке нефтепродуктов, содержащий струнный заземленный электрод, помещенный параллельно оси трубопровода (1) .

Недостатком этого нейтрализатора является его ненадежность в работе в связи с очень малыми диаметрами электродов порядка О 1 мм и менее), не обладающих достаточной механической прочностью.

Наиболее близким к предложенному является нейтрализатор зарядов статического электричества в потоке жидкости, содержащий заземленный корпус, выполненный в виде участка трубопровода, с заземленными игольчатыми электродами, установленными на внутренней стенке корпуса и направленными по радиусу к его оси (2j .

Этот нейтрализатор обладает относительно невысокой эффективностью, так как в ряде режимов работы возможна перезарядка жидкости. Кроме того, бн не обеспечивает высокой эффективности при малых плотностях заряда в потоке. 30

Целью изобретения является повышение эффектив ности нейтрализации за счет предотвращения перезарядки жидкости °

Эта цель достигается тем, что З5 нейтрализатор зарядов статического электричества в потоке жидкости, содержащий заземленный корпус, выполненный в виде участка трубопровода с заземленными игольчатыми электродами, установленными на внутренней 4О стенке корпуса и направленными по радиусу к его оси, снабжен дополнительными патрубками и электродомстержнем, при этом указанный патрубок присоединен.к выходному отверс- 45 тию корпуса и электрически изолиро1 ван от него, а дополнительный электрод установлен на оси корпуса в облас. ти расположения игольчатых электродов и электрически соединен с пат- у) рубком.

На чертеже представлена конструктивная схема устройства.

Устройство состоит из корпуса 1, игольчатых электродов 2, дополнитель- но электрода-стержня 3, патрубка 4, электрод электрически соединен с патрубком, который изолирован от заземленного корпуса фланцами 5 иэ электроизоляционного материала.

Нейтрализатор работает следующим 6О образом.

При движении по трубопроводу заряженного нефтепродукта внутри патрубка 4 происходит релаксация заряда,. в результате чего на этом участ- 65

t о

k ке происходит накопление заряда того же знака, что и заряд нефтепродукта. указанный заряд, а также полный объемный электрический заряд топлива в патрубке 4, вызывает повышение потенциала этого участка и, соответственно, дополнительного электрода 3.

Поц действием разности потенциалов между дополнительным. электродом 3 и игольчатыми электродами 2 возникает корона на игольчатых электродах 2, вносящая в объем нефтепродукта заряды противоположного по отношению к заряду нефтепродукта знака.

При этом потенциал системы дополнительный электрод 3 — патрубок 4 по- . вышается до тех пор, пока внутри патрубка 4 существует заряд и, соответственно, идет его релаксация и накопление заряда на патрубке 4.

Соответственно возрастает ток коРоны с игольчатых электродов 2 до тех пор, пока суммарный заряд внутри патрубка 4 не станет равным нулю. Дальнейшее повышение потенциала прекращается, заряд на выходе нейтрализатора равен нулю. Процесс нейтрализации заряда в потоке нефтепродуктов в предлагаемом нейтрализаторе математически описыва". ется уравнением

pxr-р,w -ê(u-u,), где — плотность объемного. заряда. на выходе нейтрализатора (внутри патрубка 4 . производительность перекачки, 1 — начальная плотность объемо ного заряда нефтепродукта; — потенциал дополнительного электрода 3; начальный потенциал короны; — размерный коэффициент пропорциональности.

B выражении (1) произведения р© и определяют токи течения соот- .

4V ветственно на выходе и входе нейтрализатора, à k(U-U ) - полный токкороны с- игольчатых электродов .

Потенциал U системы электрод 3 патрубок 4 трубопровода определяется величиной полного объемного варяда „ внутри патрубка 4 ,р (2)

I где V -объем пайрубка 4 трубопроводаю и накопленным в результате релаксации на этом участке зарядом Q

Ч * Pyv, (з) а также электрической емкостью С этой системы

+ Д (4) о

1048585

-+-а,(т р =,Е ° (5) ф М (0рс с.

9о" + С ) (7) Составитеф» В. Ким

Редактор T.Êîëá Техред М.Коостик .Корректор В.Бутяга

Заказ 7949/60 Тираж 845 . Подписное

ВНИИПИ Росударствениого комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-.ÇS, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 с — постоянная времени релакса где ции объемного заряда в нефтепродукте.

Решение интегрального уравнения (4) имеет вид где t - время от начала перекачки, время достижения начально$

ro потенциала короны, г — постоянная времени, характеризующая динамику процесса нейтрализации.

Величина t определяется выражео нием

Величина с определяется выражением

Таким образом, процесс описывается следующими выражениями: с

Как видно-из выражений (8), заряд на выходе нейтрализатора стремится

r к нулю с постоянной времени ь . При скорости течения V до 10 м/с, длине патрубка 4 равной 0,3 м, электрической емкости С . 3000 пФ и коэффициента к 1 10 A/В, величина =

1,1+.

Время достижения начального потенциала короны tz для .жидкости с

10 10 с прн U = 1 10 В уже при

100 мКл/мъ не превышает 8 с для трубопровода с диаметром D = 100 мм и не превышает 0,3 с при D> = 250 мм.

У

В соответствии с выражением (Б ) .

15 даже при малых плотностях заряда порядка 10 мКл/м нейтрализатор с

Р„ = 250 мм начинает работать уже через 10 с после начала перекачки.

Таким образом, благодаря наличию дополнительного электрода и электрически соединенного с ним электроизолированного патрубка, расположенного, после заземленного корпуса, вмещающего дополнительный электрод и.иголь,чатые электроды, предлагаемый нейтралйзатор по сравнению; с известным Смеет более высокий коэффициент нейт рализации, обеспечивает практически полную нейтрализацию заряда и исключает перезарядку нефтепродукта при

ЗО любых режимах перекачки.