Электризация слабопроводящих жидкостей при течении в каналах и трубах

• Автор: Прибылов, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил.

ГЛАВА 1. ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА ЭЛЕКТРИЗАЦИИ СЛАБОПРОВОДЯЩИХ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ ЛАМИНАРНОМ ТЕЧЕНИИ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ТРУБКЕ
1.1. Измерение проводимости слабопроводящих жидкостей
1.2. Описание экспериментальной установки для измерения тока электризации. Результаты экспериментов
ГЛАВА 2. СИСТЕМА УРАВНЕНИЙ ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИКИ СЛАБОПРОВОДЯЩИХ ЖИДКОСТЕЙ. ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ СЛАБОПРОВОДЯЩИХ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ ЛАМИНАРНОМ ТЕЧЕНИИ
2.1 Современные представления об электризации слабопроводящих жидкостей
2.2 Система уравнений электрогидродинамики слабопроводящих жидкостей
2.3 Стационарные уравнения элекрогидродинамики слабопроводящих жидкостей при заданной скорости потока
2.4. Течение с постоянным профилем скорости
2.5. Круглая цилиндрическая труба. Случай слабого примесного электролита
2.6. Электризация в плоском канале
2.7. Электризация в плоском канале с разными материалами стенок

2.8. Электризация жидкости при наличии сильного примесного
электролита
ГЛАВА 3. РАСЧЕТ КОНСТАНТЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ. СРАВНЕНИЕ ТЕОРИИ С ЭКСПЕРИМЕНТОМ
3.1. Расчет константы электрохимической реакции
3.2. Сравнение теории с■экспериментом
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Явление электризации состоит в возникновении нескомпенсиро-ванных электрических зарядов в первоначально электронейтральных средах и телах.
В природе и технике существует множество явлений связанных с электризацией [1-29] : зарядка облаков, самолетов, автомобилей,
движущихся технологических лент, нефти и нефтепродуктов в трубопроводах и танках нефтеналивных судов, сыпучих и других материалов в трубах пневмотранспорта и т.д.
Как правило,электризация является нежелательным явлением, наносящим ущерб народному хозяйству и опасным для здоровья и жизни человека. Приведем всего лишь два примера. В химической промышленности, где производятся и перерабатываются самые различные сильно электризующиеся материалы, наиболее опасной оказывается электризация органических жидкостей. Такие выводы, в частности, сделаны Институтом безопасности в промышленности Японии [3] после обследования 193 заводов. По данным Американского нефтяного института 71% аварий, связанных с электризацией нефтепродуктов, происходит при наливе и сливе автоцистерн [4,5,13-18].
Особый интерес представляет собой электризация углеводородных топлив и нефти. Это связано с большим значением вышеперечисленных жидкостей для энергетики.
Используя методы механики сплошной среды [30,31] , можно опи-

Здесь рк - положительные действительные корни функции 10, Лз* - ток насыщения.
В литературе при решении задач электризации обычно пренебрега-ется слагаемым, которое описывает вклад диффузии в направлении оси трубы. Однако имеются экспериментальные данные по электризации в достаточно коротких каналах. Представляет интерес сравнить результаты решения упрощенной задачи (без продольной диффузии) с полученным выше решением. Запишем упрощенное уравнение (2.18) в виде
йц* 1 й "5ц*
Ре — — (г* — ) + Бе-2 ц = 0 (2.33)
"Ьх* г* г* Вг*
Применяя преобразование Лапласа, и решая уравнение (2.33), найдем q*. Интегрируя ц* по поперечному сечению трубы получим

Л*= Л3* - 2 I бк ехр[- ((Зк2 + Ве~2)х‘/Ре] (2.34)

Видно, что выражения (2.32) и (2.34) для токов Лс* и Л* отличаются только коэффициентами в показателе экспоненты под знаком суммы, при этом, значения токов насыщения Л3* в обоих решениях совпадают.
При достаточно больших числах Пекле величины токов Л* и Л0’ слабо отличаются друг от друга. Важнейшей характеристикой электризации слабопроводящих жидкостей при течении в трубах является длина релаксации тока. Введем безразмерные длины релаксации: Ь*= Ь/Я, = Ь0/Я, где I, Ь3 - размерные длины релаксации. Естественно