Magnetväljade kasutamine tehnoloogilistel eesmärkidel

Tehnoloogilistel eesmärkidel kasutatakse magnetvälju peamiselt:

• mõju metallile ja laetud osakestele,

• vee ja vesilahuste magnetiseerimine,

• mõju bioloogilistele objektidele.

Esimesel juhul magnetväli seda kasutatakse separaatorites erinevate toiduainete puhastamiseks metallide ferromagnetilistest lisanditest ja seadmetes laetud osakeste eraldamiseks.

Teises, eesmärgiga muuta vee füüsikalis-keemilisi omadusi.

Kolmandas - kontrollida bioloogilist laadi protsesse.

Magnetsüsteeme kasutavates magnetseparaatorites eraldatakse puistemassist ferromagnetilised lisandid (teras, malm jne). Seal on eraldajad püsimagnetid ja elektromagnetid. Magnetite tõstejõu arvutamiseks kasutatakse elektrotehnika üldkursusest tuntud ligikaudset valemit.

kus Fm on tõstejõud, N, S on püsimagneti või elektromagneti magnetahela ristlõige, m2, V on magnetiline induktsioon, T.

Vastavalt tõstejõu nõutavale väärtusele määratakse elektromagneti kasutamisel vajalik magnetilise induktsiooni väärtus, magnetiseerimisjõud (Iw):

kus I on elektromagneti vool, A, w on elektromagneti pooli keerdude arv, Rm on magnettakistus, mis on võrdne

siin lk on konstantse ristlõikega ja materjaliga magnetahela üksikute sektsioonide pikkus, m, μk on vastavate sektsioonide magnetiline läbilaskvus, H / m, Sk on vastavate sektsioonide ristlõige, m2, S on magnetahela ristlõige, m2, B on induktsioon, T.

Magnettakistus on konstantne ainult ahela mittemagnetiliste osade puhul. Magnetlõikude puhul leitakse RM väärtus magnetiseerimiskõverate abil, kuna siin on μ muutuv suurus.

Püsimagnetvälja eraldajad

Kõige lihtsamad ja ökonoomsemad separaatorid on püsimagnetitega, kuna need ei vaja poolide toiteks lisaenergiat. Neid kasutatakse näiteks pagaritöökodades jahu puhastamiseks raudlisanditest. Nendes separaatorites olevate magnetofonide kogutõstejõud peaks reeglina olema vähemalt 120 N. Magnetväljas peaks jahu liikuma õhukese, umbes 6-8 mm paksuse kihina kiirusega mitte rohkem kui 0,5 m/s.

Püsimagnetseparaatoritel on ka olulisi puudusi: nende tõstejõud on väike ja nõrgeneb aja jooksul magnetite vananemise tõttu. Elektromagnetitega separaatoritel neid puudusi pole, kuna neisse paigaldatud elektromagnetid töötavad alalisvooluga. Nende tõstejõud on palju suurem ja seda saab reguleerida poolivooluga.

Joonisel fig. 1 on kujutatud lahtiste lisandite elektromagnetilise eraldaja skeem.Eraldusmaterjal juhitakse vastuvõtupunkrisse 1 ja see liigub mööda konveierit 2 mittemagnetilisest materjalist (messingist jne) valmistatud ajamitrumlile 3. Trummel 3 pöörleb ümber statsionaarse elektromagneti DC 4.

Tsentrifugaaljõud paiskab materjali mahalaadimisavasse 5 ja elektromagneti 4 magnetvälja mõjul olevad ferrolisandid "kleepuvad" konveierilindile ja eralduvad sellest alles siis, kui nad lahkuvad magnetite toimeväljast. kukkumine ferro- lisandite tühjendusavasse 6. Mida õhem on tootekiht konveierilindil, seda parem on eraldumine.

Laetud osakeste eraldamiseks hajutatud süsteemides saab kasutada magnetvälju.See eraldamine põhineb Lorentzi jõududel.

kus Fl on laetud osakesele mõjuv jõud, N, k on proportsionaalsustegur, q on osakeste laeng, C, v on osakese kiirus, m / s, N on magnetvälja tugevus, A / m, a on nurk välja ja kiirusvektorite vahel.

Positiivselt ja negatiivselt laetud osakesed, ioonid kalduvad Lorentzi jõudude toimel vastassuundadesse, lisaks sorteeritakse magnetväljas ka erineva kiirusega osakesed vastavalt nende kiiruste suurusjärkudele.

Riis. 1. Puistelisandite elektromagnetseparaatori skeem

Seadmed vee magnetiseerimiseks

Viimastel aastatel läbi viidud arvukad uuringud on näidanud veesüsteemide – tehniliste ja looduslike vete, lahuste ja suspensioonide – magnettöötluse tõhusa rakendamise võimalust.

Veesüsteemide magnetilise töötlemise ajal toimub järgmine:

• koagulatsiooni kiirendamine – vees hõljuvate tahkete osakeste adhesioon,

• adsorptsiooni moodustumine ja parandamine,

• soolakristallide moodustumine aurustumise ajal mitte anuma seintel, vaid mahus,

• tahkete ainete lahustumise kiirendamine,

• tahkete pindade märguvuse muutus,

• lahustunud gaaside kontsentratsiooni muutus.

Kuna vesi on aktiivne osaline kõikides bioloogilistes ja enamikes tehnoloogilistes protsessides, kasutatakse selle omadustes magnetvälja mõjul toimuvaid muutusi edukalt toidutehnoloogias, meditsiinis, keemias, biokeemias ja ka põllumajanduses.

Ainete kohaliku kontsentratsiooni abil vedelikus on võimalik saavutada:

• looduslike ja tehnoloogiliste vete magestamine ja kvaliteedi parandamine,

• puhastusvedelikud hõljuvatest lisanditest,

• kontrollida toidu füsioloogiliste ja farmakoloogiliste lahuste aktiivsust,

• mikroorganismide selektiivse kasvu protsesside kontrollimine (bakterite, pärmseente kasvu ja jagunemise kiiruse kiirendamine või pärssimine),

• reovee bakteriaalse leostumise protsesside kontrollimine,

• magnetanestesioloogia.

Kolloidsüsteemide, lahustumis- ja kristallisatsiooniprotsesside omaduste kontrollimist kasutatakse:

• paksendamis- ja filtreerimisprotsesside tõhususe suurendamine,

• soolade, katlakivi ja muude kogunemiste vähendamine,

• taimede kasvu parandamine, nende saagikuse suurendamine, idanemine.

Märgime ära magnetilise veetöötluse omadused. 1. Magnettöötlus nõuab vee kohustuslikku voolamist teatud kiirusega läbi ühe või mitme magnetvälja.

2.Magnetiseerimise mõju ei kesta igavesti, vaid kaob mõni aeg pärast magnetvälja lõppu, mõõdetuna tundides või päevades.

3. Töötlemise mõju sõltub magnetvälja induktsioonist ja selle gradiendist, vooluhulgast, veesüsteemi koostisest ja väljas viibimise ajast. Tuleb märkida, et raviefekti ja magnetvälja tugevuse vahel puudub otsene proportsionaalsus. Magnetvälja kalle mängib olulist rolli. See on arusaadav, kui arvestada, et ebaühtlase magnetvälja küljelt ainele mõjuv jõud F on määratud avaldisega

kus x on aine magnetiline vastuvõtlikkus ruumalaühiku kohta, H on magnetvälja tugevus, A / m, dH / dx on intensiivsuse gradient

Reeglina on magnetvälja induktsiooni väärtused vahemikus 0,2-1,0 T ja gradient 50,00-200,00 T / m.

Magnettöötluse parimad tulemused saavutatakse vee voolukiirusel väljas 1–3 m/s.

Vees lahustunud ainete olemuse ja kontsentratsiooni mõju kohta on vähe teada. Leiti, et magnetiseerimise efekt sõltub vees olevate soolade lisandite tüübist ja hulgast.

Siin on mõned projektid veesüsteemide magnetilise töötlemise paigaldiste kohta, millel on püsimagnetid ja elektromagnetid, mis töötavad erineva sagedusega vooluga.

Joonisel fig. 2.näidatud on kahe silindrilise püsimagnetiga vee magnetiseerimise seadme skeem 3, Magnetahela pilus 2 voolab vesi 2, mille moodustab korpusesse L asetatud õõnes ferromagnetiline südamik 4 Magnetvälja induktsioon on 0,5 T, gradient on 100,00 T / m Vahe laius 2 mm.

Riis. 2. Vee magnetiseerimise seadme skeem

Riis. 3.Seade veesüsteemide magnetiliseks töötlemiseks

Laialdaselt kasutatakse elektromagnetitega varustatud seadmeid. Seda tüüpi seade on näidatud joonisel fig. 3. See koosneb mitmest elektromagnetist 3, mille mähised 4 on asetatud diamagnetilisesse kattesse 1. Kõik see asub raudtorus 2. Vesi voolab toru ja korpuse vahelisse pilusse, mis on kaitstud diamagnetilise kattega. Magnetvälja tugevus selles pilus on 45 000-160 000 A / m. Seda tüüpi seadmete muudes versioonides asetatakse elektromagnetid torule väljastpoolt.

Kõigis vaadeldavates seadmetes läbib vesi suhteliselt kitsaid pilusid, seetõttu puhastatakse see tahkest suspensioonist. Joonisel fig. 4 on kujutatud trafo tüüpi seadme skeem. See koosneb ikkest 1 koos elektromagnetmähistega 2, mille pooluste vahele on asetatud diamagnetilisest materjalist toru 3. Seadet kasutatakse vee või tselluloosi töötlemiseks erineva sagedusega vahelduva või pulseeriva vooluga.

Siin on kirjeldatud ainult kõige tüüpilisemaid seadmekujundusi, mida kasutatakse edukalt erinevates tootmisvaldkondades.

Magnetväljad mõjutavad ka mikroorganismide elutegevuse arengut. Magnetobioloogia on arenev teadusvaldkond, mis leiab järjest enam praktilisi rakendusi, sealhulgas toiduainete tootmise biotehnoloogilistes protsessides. Selgub konstantsete, muutuvate ja pulseerivate magnetväljade mõju mikroorganismide paljunemisele, morfoloogilistele ja kultuurilistele omadustele, ainevahetusele, ensüümide aktiivsusele ja muudele elutegevuse aspektidele.

Magnetväljade mõju mikroorganismidele, sõltumata nende füüsikalistest parameetritest, toob kaasa morfoloogiliste, kultuuriliste ja biokeemiliste omaduste fenotüübilise varieeruvuse. Mõnel liigil võib ravi tulemusena muutuda keemiline koostis, antigeenne struktuur, virulentsus, resistentsus antibiootikumide, faagide ja UV-kiirguse suhtes. Mõnikord põhjustavad magnetväljad otseseid mutatsioone, kuid sagedamini mõjutavad need kromosoomiväliseid geneetilisi struktuure.

Puudub üldtunnustatud teooria, mis selgitaks raku magnetvälja mehhanismi. Tõenäoliselt põhineb magnetvälja bioloogiline mõju mikroorganismidele keskkonnateguri kaudu kaudse mõju üldisel mehhanismil.