本发明属于静电测试技术领域，具体为一种液体喷射静电积累量测试装置及方法。
背景技术：
液体喷射起电是指当液态微粒从喷嘴中高速喷出时，液体微粒和喷嘴之间存在迅速接触与分离的偶电层，会使喷嘴与液体微粒分别带动上不同符号的静电荷。当高压力下的液体从喷嘴式管口喷出后呈束状，在与气流接触时分裂成很多小液滴，其中比较大的液滴很快沉降，其他微小的液滴停留在空气中形成雾状小液滴云，带有大量电荷。易燃工业液体，如化学试剂、航空煤油、汽油等由喷嘴、容器裂缝等开口处高速喷出时产生的静电荷积累，一旦具备放电条件就会产生静电放电，很容易引起火灾爆炸事故，造成经济损失和人员伤亡。
静电基本参数测试是静电防护设计和管理的依据。本发明是利用一种液体喷射静电积累量测试装置进行工业液体喷射过程静电测试的方法，对分析静电起电机理，判断作业工况中静电放电危险性有重要指导意义。
技术实现要素：
本发明的技术方案是为了实现工业液体在不同液体温度、喷射压力、喷射时间和喷嘴材质等条件下喷射静电积累量参数的测试，提出了一种液体喷射静电积累量测试装置及方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种液体喷射静电积累量测试装置，包括液体喷射系统、温度控制系统和静电测试系统；所述液体喷射系统包括不锈钢压力储罐、进料蠕动泵、料液瓶、无油空压机、精密数显点胶机以及喷嘴，不锈钢压力储罐、进料蠕动泵、料液瓶之间通过管路和第二阀门连接，料液瓶用来盛放待测液体，通过蠕动泵调节进料速率将待测液体泵入到不锈钢压力储罐内，无油空压机、精密数显点胶机、不锈钢压力储罐之间通过导气管路连接，无油空压机为整个液体喷射系统提供高压空气源，精密数显点胶机精确控制不锈钢压力储罐内液体的喷射压力和喷射时间，不锈钢压力储罐、喷嘴之间通过管路和第一阀门连接，不锈钢压力储罐内的液体通过喷嘴喷射到法拉第筒中；所述温度控制系统包括导热铝套筒、电加热带、保温矿棉、热电偶、数显温控仪，不锈钢压力储罐置于导热铝套筒内且二者紧密配合以利于热传导，铝套筒外侧安装电加热带，电加热带外侧包裹一层保温矿棉，热电偶插入导热铝套筒内反馈温度，数显温控仪控制电加热带的电功率大小，对不锈钢压力储罐进行升温控制；所述静电测试系统包括法拉第筒、数字电荷仪、电子天平、计算机，法拉第筒放置于电子天平上，用于收集经喷嘴喷射出的液体，电子天平用于称量喷射出液体的质量，法拉第筒、数字电荷仪、计算机之间通过数据传输线连接，数字电荷仪将测量的静电积累量数据传输到计算机并显示。
上述的一种液体喷射静电积累量测试装置，所述液体喷射系统的进料速率为1~200ml/min，喷射压力为0~0.7mpa，喷射时间为0~99s。
上述的一种液体喷射静电积累量测试装置，所述不锈钢压力储罐（1）为带有进气孔、进料口和出料口的304不锈钢压力储罐，内径68mm、外径74mm、壁厚3mm、高度200mm,导热铝套筒其内径74mm，外径134mm，高度145mm。
上述的一种液体喷射静电积累量测试装置，所述喷嘴可根据实验需要更换不同材质及规格。
上述的一种液体喷射静电积累量测试装置，所述不锈钢压力储罐（1）、进料蠕动泵（12）、料液瓶之间通过胶管连接，无油空压机（15）、精密数显点胶机（13）、不锈钢压力储罐（1）之间通过导气管与直插气动接头连接，不锈钢压力储罐（1）、喷嘴（6）、第一阀门（5）之间通过螺纹进行密封连接。
上述的一种液体喷射静电积累量测试装置，所述法拉第筒的金属内筒和金属外筒之间的绝缘电阻在1014ω以上。
如上述的一种液体喷射静电积累量测试装置的测试方法，该方法步骤如下：
（1）首先安装好实验所需材质及规格的喷嘴，关闭不锈钢压力储罐和喷嘴之间的第一阀门，然后将适量待测液体装入料液瓶中，打开不锈钢压力储罐和蠕动泵之间的第二阀门；
（2）开启蠕动泵，料液瓶内的待测液体，利用蠕动泵提供的动力，沿管路泵入到不锈钢压力储罐中，蠕动泵的进料速率为1~200ml/min，进料结束后关闭第二阀门；
（3）开启数显温控仪，控制电加热带的电功率大小，对不锈钢压力储罐中的液体进行升温控制，液体温度设置为室温~80℃，直至温度示值稳定在设定温度值时后方可开始实验步骤7；
（4）将法拉第筒放置于电子天平上，然后调节其位置于喷嘴正下方，以保证不锈钢压力储罐中的待测液体经喷嘴喷射出后能够落入到法拉第筒内；
（5）开启数字电荷仪、电子天平、计算机，对数字电荷仪选择合适的档位并调零，数字电荷仪共4个量程的档位，分别为20nc、200nc、2μc和20μc，根据待测液体喷射静电积累量的多少选择合适的量程，若不能预估待测液体喷射静电积累量的多少，应将量程开关拨至最大量程20μc，以避免过电压烧坏数字电荷仪内部静电计放大器，若读数很小或读数为零，可逐渐换用较小量程，调节零点时先将清零开关按下，同时调节调零旋钮，使得显示值为“000”后便可开始测量；
（6）开启无油空压机、精密数显点胶机，完成精密数显点胶机参数设置，喷射压力参数为0~0.7mpa，喷射时间参数为0~99s；
（7）启动精密数显点胶机，同时打开不锈钢压力储罐和喷嘴之间的第一阀门，待测液体在设定的喷射压力下经喷嘴喷出后落入法拉第筒中，直至达到设定的喷射时间后液体喷射自动终止；
（8）液体喷射结束后，记录液体喷射静电电荷量和喷射液体的质量，并计算荷质比；
（9）每种待测液体重复上述实验步骤5次，计算平均值；
（10）实验结束后，清洗法拉第筒内的液体并风干。
本发明的有益效果：本发明一种液体喷射静电积累量测试装置及方法能够测试工业液体在不同液体作温度、喷射压力、喷射时间和喷嘴材质等工况条件下的喷射静电积累量，具有设计结构紧凑、性能稳定、操作简单等特点，对工业液体喷射过程静电起电性能及安全性能评估具有重要的实用价值。
附图说明
图1为一种液体喷射静电积累量测试装置结构示意图。
其中，1—不锈钢压力储罐，2—导热铝套筒，3—电加热带，4—保温矿棉，5—第一阀门，6—喷嘴，7—法拉第筒，8—电子天平，9—第二阀门，10—热电偶，11—数显温控仪，12—进料蠕动泵，13—精密数显点胶机，14—数字电荷仪，15无油空压机，16—计算机，17—机箱体。
具体实施方式
本发明一种液体喷射静电积累量测试装置及方法，能够测试工业液体在不同液体温度、喷射压力、喷射时间和喷嘴材质等工况条件下的喷射静电积累量。
本发明的实验装置如图1所示，现说明如下。
一种液体喷射静电积累量测试装置，包括液体喷射系统、温度控制系统和静电测试系统；所述液体喷射系统包括304不锈钢压力储罐（内径68mm，外径74mm，高度200mm，壁厚3mm）、进料蠕动泵12、料液瓶、无油空压机15、精密数显点胶机13以及喷嘴6，不锈钢压力储罐1、进料蠕动泵12、料液瓶之间通过管路和阀门连接，料液瓶用来盛放待测液体，通过进料蠕动泵12调节进料速率将待测液体泵入到不锈钢压力储罐1内，无油空压机15、精密数显点胶机13、不锈钢压力储罐1之间通过导气管路连接，无油空压机15为整个液体喷射系统提供高压空气源，精密数显点胶机13精确控制不锈钢压力储罐内液体的喷射压力和喷射时间，不锈钢压力储罐1、喷嘴6之间通过管路和阀门连接，不锈钢压力储罐内的液体通过喷嘴喷射到法拉第筒中；所述温度控制系统包括导热铝套筒2（内径74mm，外径134mm，高度145mm）、电加热带3、保温矿棉4、热电偶10、数显温控仪11，不锈钢压力储罐1置于导热铝套筒2内且二者紧密配合以利于热传导，导热铝套筒2外侧安装电加热带3，电加热带3外侧包裹一层保温矿棉4，热电偶10插入导热铝套筒内反馈温度，数显温控仪11控制电加热带3的电功率大小，对不锈钢压力储罐1进行升温控制；所述静电测试系统包括法拉第筒7、数字电荷仪14、电子天平8、计算机16，法拉第筒7放置于电子天平8上，用于收集经喷嘴喷射出的液体，电子天平8用于称量喷射出液体的质量，法拉第筒7、数字电荷仪14、计算机16之间通过数据传输线连接，数字电荷仪14将测量的静电积累量数据传输到计算机并显示。
本发明所用仪器设备：
bt300-2j型蠕动泵，生产厂家保定兰格恒流泵有限公司；bn-v8系列电子天平，生产厂家厦门巨林仪器有限公司；est111型数字电荷仪，生产厂家北京亿艾迪科技有限公司；983a型精密数显点胶机，生产厂家深圳欧宝点胶设备有限公司；hm800d0-10b9型风豹无油空压机，生产厂家上海捷豹压缩机制造有限公司；ai-208型数显温控仪，生产厂家厦门宇电自动化科技有限公司；口径为0.8mm不锈钢雾化喷嘴，生产厂家上海飞雾净化设备有限公司。
实施例1
一种液体喷射静电积累量测试方法，该方法步骤如下：
（1）首先安装好实验所需的口径0.8mm不锈钢雾化喷嘴，关闭不锈钢压力储罐和喷嘴之间的第一阀门5，然后将250ml无水乙醇装入料液瓶中，打开不锈钢压力储罐和蠕动泵之间的第二阀门9；
（2）开启蠕动泵，料液瓶内的无水乙醇液体，利用蠕动泵提供的动力，沿管路泵入到不锈钢压力储罐中，蠕动泵的进料速率为50ml/min，进料结束后关闭第二阀门9；
（3）开启数显温控仪，控制电加热带的电功率大小，对不锈钢压力储罐中的液体进行升温控制，无水乙醇温度设置为45℃，直至温度示值稳定在45℃后开始实验步骤7；
（4）将法拉第筒7放置于电子天平上，然后调节其位置于喷嘴正下方，以保证不锈钢压力储罐中的无水乙醇经喷嘴喷射出后能够落入到法拉第筒7内；
（5）开启数字电荷仪14、电子天平8、计算机16，数字电荷仪选择200nc量程的档位并调零，调节零点时先将清零开关按下，同时调节调零旋钮，使得显示值为“000”后便可开始测量；
（6）开启无油空压机15、精密数显点胶机13，完成精密数显点胶机参数设置，喷射压力参数为0.3mpa，喷射时间参数为10s；
（7）启动精密数显点胶机13，同时打开不锈钢压力储罐和喷嘴之间的第一阀门5，无水乙醇在0.3mpa喷射压力下经喷嘴喷出后落入法拉第筒中，直至达到10s的喷射时间后喷射自动终止；
（8）无水乙醇喷射结束后，记录喷射静电电荷量和喷射无水乙醇的质量，并计算荷质比；
（9）无水乙醇液体重复上述实验步骤5次，计算平均值，实验结果见表1所示；
表1无水乙醇液体在0.3mpa喷射压力下的静电积累量
（10）：实验结束后，清洗法拉第筒内的无水乙醇并风干。
实施例2
与实施例1不同之处在于步骤6中无水乙醇的喷射压力参数：喷射压力参数分别为0.4mpa、0.5mpa和0.6mpa时，实验结果见表2-表4所示。
表2无水乙醇液体在0.4mpa喷射压力下的静电积累量
表3无水乙醇液体在0.5mpa喷射压力下的静电积累量
表4无水乙醇液体在0.6mpa喷射压力下的静电积累量
由表1-表4可见，无水乙醇液体在0.3mpa、0.4mpa、0.5mpa和0.6mpa的喷射压力下，平均荷质比q/m分别为0.80nc.g-1、1.21nc.g-1、1.73nc.g-1、和2.32nc.g-1，随着喷射压力的增大，静电积累量逐渐增加。