تحقیق بررسی الكترواستاتيك و كاربرد آن

دسته بندي : فنی و مهندسی » مکانیک
تحقيق بررسي الكترواستاتيك و كاربرد آن در 23 صفحه ورد قابل ويرايش


فهرست

1- تاريخچه ------------------------------------------------------- 1

2- مقدمه --------------------------------------------------------- 5

3- زيانهاي ناشي از الكتروستاتيك---------------------------------------- 9

3-1 محيط هاي غيرقابل اشتغال ----------------------------------------- 9

3-2 ميحط هاي قابل انفجار -------------------------------------------- 13

3-3 پر كردن تانكرها ------------------------------------------------- 15

3-4 شستن نفت كش ها و مخازن سوخت ---------------------------------- 16

3-5 آسيب به قطعات الكترونيكي ---------------------------------------- 18

3-6 خطرات ناشي از حركت پودرهاي عايق --------------------------------- 20

4- اصول باردار كردن ذرات -------------------------------------------- 23

5- كاربردهايي از الكتروستاتيك ------------------------------------------ 37

5-1- زيروگرافي ---------------------------------------------------- 39

5-1-1- قسمتهاي مختلف يك دستگاه زيروگرافي----------------------------- 43

5-1-2- مراحل چاپ زيروگرافي ---------------------------------------- 43

5-1- 3- عملكرد قسمتهاي مختلف فرآيند زيروگرافي ------------------------- 44

5-2- پوشش هاي الكتروستاتيك----------------------------------------- 61

5-2-1- فرآيند بستر سيال پودر ----------------------------------------- 61

5-2-2- فرآيند بستر سيال الكتروستاتيك----------------------------------- 62

5-2-3- پوشش پودر بطريقه اسپري الكتروستاتيك----------------------------- 66

6- كاربرد الكتروستاتيك در جداسازي مواد معدني----------------------------- 83

6-1- ساختمان جدا كننده هاي الكتروستاتيكي ------------------------------- 83

6-2- مكانيزهام باردار كردن ذرات معدني در جداكننده ها------------------------ 84

6-3- باردار كردن در اثر تماس و مالش ------------------------------------ 85

6-4- باردار كردن بوسيله تخليه كرونا (جدا كننده هاي فشار قوي) ------------------ 91

6-5- باردار كردن توسط اتصال ------------------------------------------ 99

7- اندازه‌گيري بار الكتروستاتيكي -----------------------------------------

7-1- ذرات باردار ---------------------------------------------------

7-2- سطوح باردار --------------------------------------------------

7-3- اندازه‌گيري بار در محيط‌گازي --------------------------------------

7-4- اندازه‌گيري بار در مايع -------------------------------------------

8- مراجع ---------------------------------------------------------


1- تاريخچه

از زمان كشف بارتك قطبي كه به دورة يونانيان باستان بر مي‌گردد پديده باردار شدن اجسام فقط جنبه كنجكاوي داشته و كاربرد عملي نداشته مثال باردار كردن ميله هاي كهربا با پوست خرگوش يكي از مثالهايي است كه باردار شدن از راه مالش را بيان ميكند . پديده رعد و برق و يا شوكهاي ناشي از تماس دست با دستگيره در محلهايي كه مفروش ميباشد نمونه هايي از پديده الكتروستاتيك ميباشد جالب اين است كه امروزه به اين پديده در فرآيندهاي صنعتي بسيار بزرگي برميخوريم و البته در بعضي از موارد پيامدهاي خطرناك و زيان باري را نيز از اين پديده نظاره گر هستيم.

ماشين هاي مولد بارهاي الكتريكي از سال 1600 ميلادي ساخته شدند و پس از توسعه منجر به ساخت ماشين ويمشرست[1] wimsherst در سال 1878شدند اين ماشينها امروزه هم وجود دارند ولي بصورت پيشرفته تر مثلاً ماشين تولدي ولتاژ بالاي فليسي[2] ، امروزه در بعضي سيستم هاي رنگ پاشي و در شتابدهنده ها بكار ميرود نمونه ديگر مولدهاي ولتاژ تسمه اي هستند كه ماشين وندگراف از نمونه آن است.

پيشرفت بزرگ الكتروستاتيك عملي از زماني شروع شد كه كاترل[3] در سال 1906 ته نشين‌سازهاي الكتروستاتيكي را در كارخانه‌هاي سيمان در آمريكا به كار برد در سال 1923 با نصب چنين دستگاهي روي دودكش يك كارخانه برق با سوخت زغال‌سنگ، از ورودي خاكستر زغال سنگ به داخل هواي محيط جلوگيري شد و بدين ترتيب از آلودگي محيط به ميزان قابل ملاحظه‌اي كاسته گرديد و در سال 1930 رنگ‌پاشي الكتروستاتيك پاي به عرصه ظهور نهاد. [1]

چستر كارلسون[4] در 22 اكتبر سال 1938اولين فتوكپي به روش الكتروستاتيك را در نيويورك بدست آورد و در سال 1942 امتيازش را دريافت كرد و پنجره نويني جهت كاربرد علم الكتروستاتيك گشود.

در سال 1976 اولين خط توليد لعاب پودر الكتروستاتيك در سپم فرانسه راه‌اندازي شد و از دهه 1970 به بعد شركت‌هاي توليدي در كشورهاي استراليا، اروپاي شرقي ژاپن كانادا زلاندنو و بخصوص آمريكا با مقايسه مجموع هزينه‌هاي كاربرد لعاب پودر به روش الكتروستاتيك با ساير روشها بهره گيري از پوشش الكتروستاتيكي را انتخاب و اين تأسيسات را در خط توليد خود بكار گرفتند . [9]

كاربرد الكتروستاتيك در جداسازي مواد نيز از جله مواردي بود كه باعث توجه بيشتر به اين علم شد در سال 1914 واتينگتون [5] از الكتروستاتيك جهت جداسازي مواد و در واقع جهت جداسازي خاكستر از زغال استفاده كرد . و در سال 1976 يك مخترع امريكايي از يك جداساز الكتريكي مالشي در اين جهت استفاده كرد . در سال 1984[6] آلفان يك جداكننده گازي و شارژ سريع را طراحي كرد . و در سال 1993 كاپتا[7] جداسازي الكتروستاتيكي تركيبات پودري را موردمطالعه قرار داد و دراين جهت قدمهاي موثري برداشت . [3]

به تدريج علم الكتروستاتيك بجاي آنكه جنبه تئوري يا كنجكاوي داشته باشد به يك ابزار صنعتي مفيد بدل گشت وامروزه حضور گسترده اين علم را در فرآيندهاي مختلف صنعتي از جمله رنگ پاشي ، چاپ ، فيلترهاي الكتروستاتيك و همچنين جداسازي الكتروستاتيكي مواد معدني شاهد هستيم .

2- مقدمه :

الكتروستاتيك كاربردهاي وسيعي در زندگي امروزي پيدا كرده است . چندين فرآيند مهم صنعتي بر دانش الكتروستاتيك بنا شده‌اند كه از جمله ميتوان رنگ پاشي الكتروستاتيكي ، صنعت زيروگرافي ، الكترو فيلترها و جداسازي الكتروستاتيكي مواد معدني را نام برد . پديده هاي الكتروستاتيكي به دو صورت با انسان مواجه ميشوند ممكن است خطرناك و مزاحم جلوه دهند و سبب شوك و آتش سوزي و از كار انداختن بعضي قطعات الكترونيكي شوند ممكن است بسيار مفيد و كارساز باشد . مزيت استفاده از الكتروستاتيك در اين است كه با وجوداستفاده از ولتاژهاي بالا جريان الكتريكي بسيار كمياز منبع ولتاژ كشيده ميشود و در نتيجه توان مصرفي معمولاً بسيار اندك و غير قابل ملاحظه است و اين مطلب از نظر صرفه جوئي انرژي حائز اهميت ميباشد . [10]

در نزد كساني كه با مشكلات ناشي از الكتروستاتيك درگيرند شايد شگفت باشد كه موضوع الكتروستاتيك از قوانين كاملاً شناخته شده فيزيك پيروي ميكند و آگاهي عملي حتي نسبت به برخي ايده هاي اساسي آن ميتواند در غلبه بر مشكلات و درك پيشامدهاي رايجتر الكتروستاتيك كمك كند .

الكتروستاتيك اساساً علم بر هم كنش بارهاي الكتريكي است . در اكثر فرآيندهاي صنعتي بارهاي الكتريكي در حال حركتند . زيرا يا در داخل فراوردة توليدي و يا بر روي سطح آن نگه داشته ميشوند . بنابراين اندر كنشهاي مورد نظر بيشتر در نتيجه توزيع فضايي بارهاست تا حركت آنها .

بيشتر مشكلات ناشي از الكتروستاتيك در صنعت هنگاميرخ ميدهند كه الكتريسيته دار شدن ناخواسته و غيرقابل كنترلي رخ داده باشد و معمولاً به خاطر اين واقعيت بوده كه در يك مرحله فرآيند توليد ، مايع يا جامدي با مواد ديگر تماس پيدا كرده جدا شدن بارهاي مثبت و منفي در سطح مشترك مواد به آساني صورت مي‌گيرد. در نتيجه يكي از مواد بار مثبت و ديگري بار منفي پيدا ميكند اينكه اين فرآيند به يك مشكل چشمگير منجر شود به اين بستگي دارد كه بارهاي جدا شده پس از جدائي دو جسم با چه سرعت بتواند پراكنده شوند هنگاميكه يكي يا هر دو جسم در حال تماس عايق الكتريكي خوبي باشند بار الكتريكي به آهستگي پراكنده ميشود و بارهاي ساكن در درون و يا روي عايق انباشته خواهند شد .

-4- شستن نفت كش ها و مخازن سوخت

تا قبل از سال 1970 شستن داخل تانكرها ، امري بي خطر تصور ميشد بخصوص كه در حين شستشو ، وسايل شستشو به زمين وصل ميشدند و جو داخل تانكر نيز از نظر قابل انفجار بودن دقيقاً كنترل ميگرديد ولي انفجار سه نفت كش بزرگ (VLCC) در دسامبر 1969 توجه متخصصين را به خطرات مربوط به شستشوي تانكرها جلب نمود. در اينجا نيز شركت شل وارد عمل شد و تحقيقات فشرده‌اي را در اين مورد آغاز نمود . از بين چندين منبع احتمالي تخليه الكتريكي در تانكر ميتوان جرقه هاي توليدشده در اثر برخورد قطعات فلزي به هم مثلاً افتادن آچاربه كف تانكر و نيز بارهاي الكتريكي توليد شده در تانكر در اثر پاشيده شدن آب را نام برد با اندازه‌گيري‌هايي كه در داخل يك تانكر بزرگ صورت گرفت معلوم شد كه قطرات ريز آب ميتوانند ابري از بار الكتريكي بوجود آورند . مكانيسم توليد بار اساساً همانند ريزش آبشارها و پركردن مخازن است . جرقه هاي توليد شده در اثر سقوط قطعات فلزي همانند آچار به اندازه اي نبود كه بتواند گاز موجود در تانكر را منفجر نمايد لذا بيشتر توجه ها به ذخيره سازي بار ساكن در داخل معطوف شد و تلاش شد تا مكانيزمي جهت توليد جرقه از ذرات باردار آب پيدا شود .