ГОСТ 31610.32-1— 2015
А.1.4 Электризация жидкостей в трубах и фильтрах
А.1.4.1 Трубы с постоянным диаметром
При течении жидкостей по трубам происходит разделение отрицательных и положительных зарядов и в ре
зультате жидкость и труба заряжаются равными по величине и противоположными по знаку зарядами (заряд тру бы.
если труба проводящая, стекает на землю). Турбулентный поток электризуется больше, чем ламинарный. Так как в
промышленных установках течение обычно турбулентное, учитывается и рассматривается только турбулент ное
течение. При турбулентном течении ток потока в длинной трубе примерно пропорционален квадрату скорости.
П р и м е ч а н и е — При ламинарном потоке ток потока прямо пропорционален скорости.
Если жидкость входит в трубу незаряженной, конвективный электрический ток потока и плотность зарядов в
потоке должны увеличиваться с длиной трубы и постепенно приближаться к стационарному значению, если труба
достаточно длинная. Для жидкостей с низкой проводимостью, в особенности для насыщенных углеводородных
жидкостей, теоретически в «длинной» проводящей заземленной трубе значение плотности зарядов, р». постоян но.
не очень зависит от проводимости и диэлектрической постоянной жидкости и приблизительно пропорциональ но
скорости жидкости,
V.
деленной на диаметр трубы,
d
р* * К
v ld .
где К — константа с размерностью Кл с м 3
П р и м е ч а н и е — Ранее были предложены другие выражения. Исторически чаще выражения предложен
ного выше применялось выражение р» « К
v
(закон Шена). При этом считалось, что предельная плотность зарядов
в потоке в длинной трубе пропорциональна
vd.
Однако представляется, что выражение р» =
К v ld
значительно
лучше соответствует результатам измерений, о которых сообщается в литературе (Walmsley and Mills 1992 [30].
Bntton and Smith 2012 [31]). Оно ближе к теоретическим выражениям (Koszman and Gavis 1962 [32]. Walmsley 1982
[33]). К тому же оно при соответствующем выборе константы К обеспечивает те же значения тока, которые полу
чены в хорошо исследованных условиях. Константа Шена. указанная выше, была получена при измерениях на
трубах сравнительно малого диаметра (S 50 мм) и давала слишком завышенные значения плотности зарядов для
труб большего диаметра (например. 100 мм). Так что выше предложенная формула дает более низкие значения
плотности зарядов для труб большего диаметра, что лучше соответствует реальным данным.
Для константы К были предложены разные значения. Значение 1.0 мхКл с м-3должно быть приемлемым для
большинства углеводородов. Однако не исключено, что для менее изученных жидкостей и для жидкостей с анти
статическими добавками могут потребоваться более высокие значения. Значение 1.6 мкКл-см’3 удовлетворяет
(перекрывает) все сообщаемые уровни заряжения в обычных трубах.
Основному практическому диапазону скоростей и диаметров труб (v = от 1 м/с до 10 м/с.
d =
от 0.025 м до
0.2 м) соответствует диапазон значений объемной плотности зарядов от 5 мкКл/ м3до 400 мкКл/м3.
Практически труба может считаться «длинной», если
L
2
3
v
г при т = сг £с / у.
где
L
— длина трубы (м);
т — собственное время утечки (релаксации) зарядов жидкости (с);
Ef
— относительная диэлектрическая проницаемость жидкости (для углеводородов сг - 2):
с0 — абсолютная диэлектрическая проницаемость (8.85 х 10 12 Ф/м);
1
— удельная электрическая проводимость жидкости (См/м).
Есть основания считать, что плотность зарядов, образующаяся при течении по трубе начиная с некоторого
порогового значения пропорциональна проводимости топлива. Так что наибольшая плотность зарядов не обнару
живается при самой низкой проводимости. Складывается представление, что сама граничная проводимость (по
роговое значение) такого поведения изменяется обратно пропорционально вязкости. Например, есть сообщения
(Hearn (2002) [34] and Walmsley (2011) [35]), что объемная плотность зарядов бензина пропорциональна проводи
мости. начиная со значений проводимости свыше пороговых значений от 50 пСгд/м и 200 пСм/м соответственно. В
то же время есть данные [Walmsley и Mills (1992)], что для дизельного топлива, вязкость которого примерно в
десять раз выше вязкости бензина, объемная плотность зарядов становится пропорциональной проводимости, на
чиная с пороговых значений проводимости более 7 пСм/м. У масел, вязкость которых еще выше, высокая заряжен-
ность обнаруживается при очень низких значениях проводимости (см. 7.4). Можно ожидать, что электризуемость
(эаряжекность) топлив и растворителей начнет уменьшаться с 3 пСм/м.
П р и м е ч а н и е — Это обуславливает тот факт, что для дизельных топлив, как показано в предыдущем
фрагменте, граница ниже, чем для жидкостей с низкой вязкостью, таких как бензин, для которых граница соответ
ствует большим значениям проводимости.
99