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谨慎处理易燃液体
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摘要：灌装在飞溅充填时真的危险吗？——处理易燃液体时的基本原则就是,在任何情况下都要避免自由射流，否则就会导致静电，带来破坏性的爆炸。看似危言耸听，但到底有多少合理的成分
灌装在飞溅充填时真的危险吗？——处理易燃液体时的基本原则就是,在任何情况下都要避免自由射流，否则就会导致静电，带来破坏性的爆炸。看似危言耸听，但到底有多少合理的成分？法国和瑞典的科学实验得出了令人惊讶的结果。
在化学工业领域中，每天有成千上万的液罐和容器充满了液体，所灌装的液体大多数都是经管道灌入容器中的，而这些管子都距容器底部有一段距离。因此，灌装到容器内的液体都是按照自由射流的方式与容器底部或者与容器中液体的表面相互碰撞。人们一直认为这样会在容器中产生静电电荷，可能点燃容器中的可燃气体和可燃蒸汽。
迄今为止，我们对自由射流导致静电荷增加的认知知之甚少。有些科学家认为，勒纳德效应——极性液滴爆裂时带有静电荷，可以成为一种火源。其他一些专家则认为，下落的水滴在与空气分子摩擦时也会造成静电危害。
如果想要探个究竟，就必须要有足够的理论知识。一般认为，静电荷是摩擦产生的现象，但实际上，静电荷是有原来相互接触的物体分离时而产生的现象，而且相互接触的物体中至少有一个是电绝缘的。由于静电荷出现在相互接触物资的边界处，因此界面就是一个必要条件。除气体外，固体和液体都有天然的界面，因此静电荷只能在固体-固体，固体-液体和液体-液体的界面时出现，不能出现在气体与液体或者固体之间。
高度5 m，直径2 mm的不同液体自由落体降落实验
这似乎与液体也会有静电荷充电的事实相互矛盾，例如在空气中喷雾时。所以理论的真相是，无论液体与周围的空气怎样摩擦，喷射的液体都会与空气摩擦而被分裂开来，从而带有静电荷电。
放电的踪迹
但科学不是一个信仰问题，必须通过合适的实验证明无误的事实。2015年，在法国的普瓦捷大学举行了这样的实验。不同液体直径2 mm的液滴从5 m高的高度上自由下落，在4根落水管中，带有特定静电荷的液滴从滴液器中释放出来，滴落到专门收集液滴的金属容器中。整套装置都套在一个接地的大直径管子中。这种检测方法的检测原理是电气感应，可以验证极低量级的电荷（皮库仑级范围），经静电放大机放大并显示在计算机上。各个液滴检测到的静电数据都绘制成曲线，以便于理论曲线进行比较。液滴充电的评判标准是安培振幅特性曲线，它对极小充电情况下偏差的容忍度很小。值得注意的是，安培振幅的峰值随着下落速度的加快而变得更窄。
带电液滴从滴落器（D）经管道1～4落入容器（5）中的实验设备图。该图显示了检测到的、超过了理论值的电荷量,随着速度的加快，检测到的峰值间隔变窄
法国Poiteier市的实验设备
除此以外，还进行了液滴的电荷电平实验：通过第1个圆柱管和第2个、第3个和第4个圆柱管时，以及撞击底部容器时液滴的电荷水平几乎是相同的。在这一过程中只出现了非常微小的电荷负载变化（可能是因为液滴蒸发），其中微小的变化几乎不能被静电计检测到。原则上，在液滴的整个降落过程中，只要液滴的形状没有发生变化就几乎检测不到液滴电荷的变化。另外，实验还发现，在滴落过程中分解为多个更小液滴时，液滴的电荷状态出现了变化。这一发现与“勒纳德效应”的认识是一致，即水滴飞散时会产生负离子，细微的水滴带正电，周围的空气带负电。
现在已证明液滴在与空气摩擦时会带电的假设是不成立的，在封闭的液体射流情况下也是如此。但在微升级范围内得出的实验结果，在大体积量时不一定同样成立。因为在以升为单位的“升级”范围内，流出来的易燃液体是否会导致危险的静电点火危害尚不明确，单一的液滴是一回事，大量的液体自由狭路又是另外一回事。
缺少的环节
研究发现，在大量液体自由落体下落时，液滴的电荷测量就不再合适了。令人感兴趣的问题是，是否会产生电荷，以及所产生的气体放电是否有能力点燃液体。因此，这里具有决定性意义的是所需的能量——最小点火能MZE。在IEC标准IEC -32-1“爆炸性气体环境第32-1部分：静电危害”表中给出了可燃液体的MZE最大值和最小点火电荷值MZQ。只有在最小点火能MZE和最小点火电荷MZQ的组合达到一定程度时，自由落体的液体才会带来一定的危险。
至此，还需要确定气体放电时电荷转移所需的高度。在气体放电时，一旦达到点燃所需的等离子浓度时，混合气就会发出能够被相应天线接收到的高频信号，这样的放电以及在老式无线电接收机中能够听到的爆音对确定高度是有帮助的。为了采集这种信号，将示波器与专用天线连接在一起构成接收机，进行实验。带电塑料表面的电晕放电实验表明：环形天线是这一实验最合适的接收天线。实际实验时使用了两个有着不同特性的接收天线，以保障实验结果的可靠性。检测时使用的是不锈钢容器（高3.56 m、直径2.08 m）。
文章来源：《农村科学实验》 网址: http://www.nckxsyzz.cn/qikandaodu/2020/1216/651.html
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