背鰭
[拼音]:jingdian yingyong
[英文]:electrostatic application
利用靜電感應、高壓靜電場的氣體放電等效應和原理,實現多種加工工藝和加工裝置。在電力、機械、輕工、紡織、航空航天以及高技術領域有著廣泛的應用。
靜電除塵和分選
靜電除塵是利用靜電場的作用, 使氣體中懸浮的塵粒帶電而被吸附,並將塵粒從煙氣中分離出來而將其去除。這是靜電應用的主要方面,可用於各種工廠的煙氣除塵,靜電除塵裝置的結構是:將棒狀或絲狀高壓放電電極兩端絕緣起來,並懸掛在接地平板集塵極之間或接地圓筒形集塵極的軸心上,在高壓放電極上施加負高壓,當達到電暈起始電壓以上時,高壓極表面就出現紫色的光點,同時發出嘶嘶聲,含有粉塵或煙霧的氣體通入時,粉塵及煙霧等粒子因負離子作用而直接帶電,在電場作用下它們被吸附在集塵極並堆積起來,被淨化的氣體從中抽出。所堆積的粉塵,在敲打集塵極時脫落下來,加以清除。靜電除塵與一般的用離心力分離、清洗、過濾等除塵方法相比,具有較高的除塵效率,一般可達95%以上,高的可達99%以上。可捕集0.01微米以上的微粒,除塵粒徑範圍大,塵埃可為乾式或溼式。裝置的壓力損失較小,一般為10~20毫米水柱,維護簡便,所花費用較少,能處理腐蝕性氣體或塵埃,可進行高溫排氣處理,一般達350℃,特殊設計可達500℃;耗電少,處理氣量大,對發電容量為100萬千瓦的火電廠,處理煙氣量可達每小時數百萬米3。但對於處理氣量較小的裝置,初始成本較高;對於各種不同的粉塵,必須調節除塵條件,當處理可燃性氣體時,必須設有防爆措施。
靜電除塵按粒子的處理方式可分為乾式、溼式和霧式。按氣流方向可分為垂直型與水平型。按集塵電極的形狀可分為圓筒型和平板型。一般採用負電暈放電,其閃絡電壓較高,可提高施加電壓,有利於提高除塵效率。除塵效率與電極形狀和尺寸、粉塵性質、施加電壓和電流、氣體流速與流量、再飛揚等多種因素有關。電集塵中難度較大的是大於5×1010歐釐米的高電阻率粉塵的處理,因其易引起反電離與再飛揚現象。一般可採用加入新增劑、三電極系統、脈衝電源和寬的電極間距等措施加以改善。有人在直流電壓上疊加25千伏左右的脈衝電壓,收到了較好的效果。靜電分選是利用強電場對帶電體或極化體的靜電力作用,有選擇地分離各種固體材料。各種分選裝置均有以下兩個基本部分。
(1)帶電機構:使待分選的固體材料的電荷分佈滿足下列條件,一是兩種不同種類的固體粒子進入分選區時帶反號電荷,這樣,方向相反的電場力使二者分開;二是兩種不同種類的粒子進入分選區時僅有一種粒子顯著帶電,或者雖帶同號電荷,但電量顯著不同,借差別大的電場力使二者分開;三是不同種類的粒子進入分選區時被極化,所產生的偶極矩顯著不同,使之分開。使粒子帶電的方式可以是由接觸起電或摩擦起電,離子或電子碰撞起電以及感應起電等。分選裝置中的電源一般為高壓直流電,電壓範圍10~100千伏,既可為粒子帶電提供電場,又為分選時對粒子施加需要的作用力。
(2)粒子軌道調節裝置:用來調節對粒子的作用力和作用時間,以便在預定時間內使不同粒子具有不同的軌道。在裝置中,不僅利用電場力,還可利用重力、離心力或摩擦力。
分選裝置按供料系統和產品收集系統的不同可分為接觸起電與自由落體分選機(適用於兩種介質材料的分選);離子碰撞帶電與高壓分選機(可把良導體從非導體中分選出來);感應起電與傳導分選機(適用於從良好絕緣體中分選出良導體來)。靜電分選技術已成功地應用於冶煉選礦、糧食淨化、纖維選揀、產品篩選等很多方面。實際上,靜電除塵也是一種分選。
靜電噴塗
利用靜電吸附作用將聚合物塗料微粒塗敷在接地金屬物體上,然後將其送入烘爐以形成厚度均勻的塗層。電暈放電電極使直徑 5~30微米的塗料粒子帶電,在輸送氣力和靜電力的作用下,塗料粒子飛向被塗物,粒子所帶電荷與被塗物上的感應電荷之間的吸附力使塗料牢固地附在被塗物上。一般經2~3秒,塗層即可達40~50微米厚。
塗料粒子的帶電、飛移和塗敷是靜電噴塗工藝的重要流程,決定著靜電噴塗系統的質量和效率。
(1)塗料粒子的帶電。塗料在電暈放電電極附近受到離子轟擊而帶電,所帶電量是電極附近的電場強度及粒子飛過這一區域速度的函式,塗料粒子的帶電效能通常用荷質比(庫侖/千克)來描述。為了達到牢固地吸敷,平均荷質比應以5×10-4 庫侖/千克為宜。
(2)塗料的轉移。塗料帶電之後,在輸送氣力的作用下飛移到被塗物上,最後靠靜電力吸附其表面。對任何一個噴塗系統來說,希望能有高的轉移效率,它與噴頭電壓及塗料流量有關,實際執行中須作綜合考慮。靜電噴塗技術廣泛應用於製作儀器儀表和用電裝置中的加強絕緣、元器件的外保護和導體的外絕緣等。
靜電噴漆是在高壓靜電場作用下,使從噴槍噴出來的漆霧帶上電荷,這種帶電的漆霧,向帶異號電荷的工件表面吸附,沉積成均勻的塗膜。靜電噴塗的漆液利用率甚高,可達80~90%。主要用於汽車、機械、家用電器等行業。
噴撒農藥的靜電噴霧機和靜電噴粉機均裝設靜電噴頭,利用數百到數千伏的高壓直流電源通電到噴頭,使藥液或藥粉顆粒帶電,而防治目標則由靜電感應而引發出相反極性的電荷,從而使藥液或藥粉顆粒在靜電場作用下奔向防治目標。利用靜電作用能顯著提高命中率,減少藥劑損失和對環境的汙染,並可將藥劑噴灑到目標的背面以增強防治效果。
靜電紡紗
在紡紗過程中利用靜電場對纖維的作用力,使纖維得到伸直、排列和凝聚,並在自由端須條加拈時起到平衡的作用,使紡紗能連續進行。是屬於自由端紡紗範疇的一種新型紡紗技術。美國於1949年首先進行研究,現在世界上仍處於理論探討和試驗階段,尚未達到工業生產規模。中國從1958年開始研究,現已建立了中試車間,並能穩定地進行幾十個品種的生產。靜電紡紗裝置是由單纖維供應機構、靜電場發生器、加拈器和卷繞機構 4個部分所組成。主要工藝流程為並條給溼,低速刺輥分梳,氣流剝棉輸送,封閉容器電場中定向排列及高速回轉加拈成紗。存在問題是紗疵較多,勞動生產率及經濟效益還趕不上傳統紡紗工藝。但其優點是產量高,大成形,將粗紗、細紗、筒子 3道工序合為一道,且用電省。特別是用於生產包芯竹節、彩色竹節及混紡方面更能顯示靜電紡紗的優越性。
靜電植絨
利用靜電場作用力使絨毛極化並沿電場方向排列,同時被吸著在塗有粘合劑的基底上成為絨毛製品。其裝置由兩個平行板電極構成。其中下電極接地,並在其上放置基底材料和短纖維;上電極板施加高壓直流電,兩電極間形成強電場。以仿麂皮絨產品為例,其工作過程是:將35~60千伏高壓電源的負極接入裝有絨毛的金屬網框上,塗有粘合劑的基底材料置於金屬託架上,並接入電源的正極,使金屬網框和金屬託架之間形成靜電場。經過整形處理後的絨毛通過金屬網孔以後,進入電場被極化,並使其轉動而平行於電場方向,沉於基底而被粘敷,形成植絨物品。目前主要產品型別有:纖維製品如地毯、坐墊、人造皮毛和印花絨布等;塑料製品如裝飾布、保護用吸聲布及賦有表面彈性的製品等;金屬製品有裝飾材料、保護材料和隔熱材料等;其他還有用於裝飾的木製殼體和紙製殼體等。
靜電覆印
利用光電導敏感材料在曝光時按影像發生電荷轉移而存留靜電潛影,經一定的幹法顯影、影像轉印和定影而得到複製件。所用材料為非銀感光材料。靜電覆印有直接法和間接法兩種。前者將原稿的影象直接影印在塗敷氧化鋅的感光紙上,又稱塗層紙影印機;後者將原稿影象先變為感光體上的靜電潛像,然後再轉印到普通紙上,故又稱普通紙影印機。按顯影劑形態是乾粉還是液體又可分為乾式和溼式兩類。目前世界各國生產的以乾式間接法靜電覆印機為主。常用的影印材料有氧化鋅、硒、硫化鎘等無機光電導材料,以及聚乙烯咔唑(PVK)、三硝基芴酮(TNF)等有機光電導材料。靜電覆印過程為:首先使敏感層均勻充電;然後用原稿進行反射曝光;由於光照部位光電導層電荷密度的差異而形成靜電潛像,經熱塑性的調色劑作覆蓋幹法顯影處理(顯影);將白紙覆在敏感層上再次充電使影像轉移到紙上(轉印);經瞬時加熱使調色劑固定在紙上(定影)而得到影印件。靜電覆印體系同過去的溼法顯影影印技術相比有顯著的優點:簡便,迅速,清晰,對操作人員無汙染。靜電覆印技術近年來得到了很大的發展,現代的靜電覆印機具有很高的影印速率,可擴印和縮印,也可影印彩色原件。它滿足了現代社會對於資訊記錄和資訊顯示的需要。70年代,由微處理機控制的影印機問世,使影印機能執行復雜的程式並具有多種功能,例如,自診斷顯示系統能使使用者或維修人員快速排除故障,提高了工作質量和效率。靜電覆印與現代通訊技術以及電子計算機技術和鐳射技術等結合起來,成為資訊網路中的一個重要組成部分。在近距離或遠距離傳輸過程中作為讀取和記錄資訊的終端,是辦公自動化中的一環。
靜電製版是利用靜電覆印原理,使具有光電導效能的紙版成為靜電照相版。與傳統的照相製版相比,靜電製版速度快、工序少、成本低、操作簡便、節約白銀。其中光電導紙版是關鍵,一般採用成本低、製作易、毒性小的氧化鋅紙版,它由氧化鋅微粉體分散在絕緣樹脂中,並和其他一些物質塗布在紙基上製成。
在高技術領域的應用
靜電在高技術領域也得到一些應用,主要有:
(1)靜電火箭發動機。屬電火箭發動機的一種,與化學火箭發動機不同,所用的能源與工質分開。靜電火箭發動機的特點是比衝高、壽命長(可起動上萬次,累計工作上萬小時),但推力很小,適用於航天器的姿態控制、位置保持和星際航行等。靜電火箭發動機的工質(如汞、銫、氫等)從貯存箱經過電離室電離成離子,在引出電極的靜電場力作用下加速形成射束。離子射束與中和器發射的電子耦合形成中性的高速束流,噴射而產生推力。推力通常在(0.5~25)×10-5牛之間,比衝達 8500~20000秒。
(2)靜電軸承。利用電場力使軸懸浮的滑動軸承。用電場力和磁場力共同懸浮的是組合式軸承。因靜電軸承需要很高的電場強度,其應用受到限制,只在少數特殊儀表中使用。
(3)靜電陀螺儀。又稱電浮陀螺。是陀螺感測器的一種。在金屬球形空心轉子的周圍裝有均勻分佈的高壓電極,對轉子形成靜電場,用靜電力支承高速旋轉的轉子。這種方式屬於球形支承,轉子不僅能繞自轉軸旋轉,同時也能繞垂直於自轉軸的任何方向轉動,故屬自由轉子陀螺儀型別。靜電場僅有吸力,轉子離電極越近吸力就越大,這就使轉子處於不穩定狀態。用一套支承電路改變轉子所受的力,可使轉子保持在中心位置。靜電陀螺儀採用非接觸支承,不存在摩擦,所以精度很高,其漂移率低達10-3~10-5度/時,是高精度慣性導航系統的重要元件。但它不能承受較大的衝擊和振動。其另一缺點是結構和製造工藝複雜,成本較高。
(4)靜電透鏡,是電子透鏡中的一種。在旋轉對稱型的若干個導體電極上分別加上一定的直流電壓所形成的旋轉對稱靜電場。例如,由等半徑或不等半徑的雙圓筒電極構成的浸沒透鏡;由等半徑或不等半徑的3個圓筒或3個光闌構成的單電位透鏡,以及由陰極、調製極和陽極構成的陰極透鏡。