Uporaba magnetnih polj v tehnološke namene

V tehnološke namene se magnetna polja uporabljajo predvsem za:

• vpliv na kovino in nabite delce,

• magnetizacija vode in vodnih raztopin,

• vpliv na biološke objekte.

V prvem primeru magnetno polje uporablja se v separatorjih za čiščenje različnih živilskih medijev od kovinskih feromagnetnih primesi in v napravah za ločevanje nabitih delcev.

V drugem pa z namenom spreminjanja fizikalno-kemijskih lastnosti vode.

V tretji - za nadzor procesov biološke narave.

V magnetnih separatorjih, ki uporabljajo magnetne sisteme, se feromagnetne nečistoče (jeklo, lito železo itd.) ločijo od skupne mase. Obstajajo ločila z trajni magneti in elektromagneti. Za izračun dvižne sile magnetov se uporablja približna formula, znana iz splošnega tečaja elektrotehnike.

kjer je Fm dvižna sila, N, S prečni prerez trajnega magneta ali magnetnega kroga elektromagneta, m2, V magnetna indukcija, T.

Glede na zahtevano vrednost dvižne sile se določi zahtevana vrednost magnetne indukcije pri uporabi elektromagneta, sila magnetiziranja (Iw):

kjer je I tok elektromagneta, A, w je število obratov tuljave elektromagneta, Rm je magnetni upor, ki je enak

tukaj je lk dolžina posameznih odsekov magnetnega kroga s konstantnim presekom in materialom, m, μk je magnetna prepustnost ustreznih odsekov, H / m, Sk je presek ustreznih odsekov, m2, S je presek magnetnega kroga, m2, B je indukcija, T.

Magnetni upor je konstanten samo za nemagnetne odseke vezja. Za magnetne odseke se vrednost RM določi s pomočjo krivulj magnetizacije, saj je tukaj μ spremenljiva količina.

Separatorji trajnega magnetnega polja

Najenostavnejši in najbolj ekonomični so separatorji s trajnimi magneti, saj ne potrebujejo dodatne energije za napajanje tuljav. Uporabljajo se na primer v pekarnah za čiščenje moke od železovih primesi. Skupna dvižna sila magnetofonov v teh separatorjih mora biti praviloma vsaj 120 N. V magnetnem polju se mora moka premikati v tanki plasti, debelini približno 6-8 mm, s hitrostjo največ kot 0,5 m/s.

Separatorji s trajnimi magneti imajo tudi precejšnje pomanjkljivosti: njihova dvižna sila je majhna in sčasoma oslabi zaradi staranja magnetov. Separatorji z elektromagneti nimajo teh pomanjkljivosti, saj se elektromagneti, ki so v njih nameščeni, napajajo z enosmernim tokom. Njihova dvižna sila je veliko večja in jo je mogoče prilagoditi s tokom tuljave.

Na sl. 1 prikazuje diagram elektromagnetnega separatorja za sipke nečistoče.Ločevalni material se dovaja v sprejemni lijak 1 in se po tekočem traku 2 premika do pogonskega bobna 3 iz nemagnetnega materiala (medenina itd.). Boben 3 se vrti okoli mirujočega elektromagneta DC 4.

Centrifugalna sila vrže material v razkladalno luknjo 5, fero-nečistoče pa se pod delovanjem magnetnega polja elektromagneta 4 "prilepijo" na tekoči trak in se od njega ločijo šele, ko zapustijo polje delovanja magnetov. pade v razkladalno luknjo za železo-nečistoče 6. Tanjša kot je plast izdelka na tekočem traku, boljše je ločevanje.

Magnetna polja lahko uporabimo za ločevanje nabitih delcev v razpršenih sistemih.To ločevanje temelji na Lorentzovih silah.

kjer je Fl sila, ki deluje na nabit delec, N, k je faktor sorazmernosti, q je naboj delca, C, v je hitrost delca, m / s, N je jakost magnetnega polja, A / m, a je kot med vektorjem polja in hitrosti.

Pozitivno in negativno nabiti delci, ioni se pod delovanjem Lorentzovih sil odklanjajo v nasprotni smeri, poleg tega pa se delci z različnimi hitrostmi v magnetnem polju tudi razvrščajo glede na velikost svojih hitrosti.

riž. 1. Diagram elektromagnetnega separatorja za sipke nečistoče

Naprave za magnetiziranje vode

Številne študije, izvedene v zadnjih letih, so pokazale možnost učinkovite uporabe magnetne obdelave vodnih sistemov - tehničnih in naravnih voda, raztopin in suspenzij.

Med magnetno obdelavo vodnih sistemov se zgodi naslednje:

• pospeševanje koagulacije - adhezija trdnih delcev, suspendiranih v vodi,

• nastanek in izboljšanje adsorpcije,

• nastajanje kristalov soli med izhlapevanjem ne na stenah posode, ampak v prostornini,

• pospeševanje raztapljanja trdnih snovi,

• sprememba omočljivosti trdnih površin,

• sprememba koncentracije raztopljenih plinov.

Ker je voda aktivni udeleženec vseh bioloških in večine tehnoloških procesov, se spremembe njenih lastnosti pod vplivom magnetnega polja uspešno uporabljajo v živilski tehnologiji, medicini, kemiji, biokemiji in tudi v kmetijstvu.

S pomočjo lokalne koncentracije snovi v tekočini je mogoče doseči:

• razsoljevanje in izboljšanje kakovosti naravnih in tehnoloških voda,

• čistilne tekočine iz suspendiranih nečistoč,

• nadzor delovanja živilskih fizioloških in farmakoloških raztopin,

• nadzor nad procesi selektivne rasti mikroorganizmov (pospeševanje ali zaviranje hitrosti rasti in delitve bakterij, kvasovk),

• nadzor nad procesi bakterijskega izpiranja odpadne vode,

• magnetna anesteziologija.

Krmiljenje lastnosti koloidnih sistemov, procesov raztapljanja in kristalizacije se uporablja za:

• povečanje učinkovitosti procesov zgoščevanja in filtracije,

• zmanjšanje usedlin soli, vodnega kamna in drugih kopičenja,

• izboljšanje rasti rastlin, povečanje njihovega pridelka, kalitev.

Upoštevajte značilnosti magnetne obdelave vode. 1. Magnetna obdelava zahteva obvezen pretok vode z določeno hitrostjo skozi eno ali več magnetnih polj.

2.Učinek magnetizacije ne traja večno, ampak izgine nekaj časa po koncu magnetnega polja, merjeno v urah ali dnevih.

3. Učinek obdelave je odvisen od indukcije magnetnega polja in njegovega gradienta, pretoka, sestave vodnega sistema in časa, ko je v polju. Treba je opozoriti, da ni neposredne sorazmernosti med učinkom zdravljenja in velikostjo jakosti magnetnega polja. Nagib magnetnega polja ima pomembno vlogo. To je razumljivo, če upoštevamo, da je sila F, ki deluje na snov s strani neenotnega magnetnega polja, določena z izrazom

kjer je x magnetna občutljivost na prostorninsko enoto snovi, H je jakost magnetnega polja, A / m, dH / dx je gradient intenzitete

Praviloma so vrednosti indukcije magnetnega polja v območju 0,2-1,0 T, gradient pa je 50,00-200,00 T / m.

Najboljši rezultati magnetne obdelave so doseženi pri pretoku vode v polju 1–3 m/s.

O vplivu narave in koncentracije snovi, raztopljenih v vodi, je malo znanega. Ugotovljeno je bilo, da je učinek magnetizacije odvisen od vrste in količine nečistoč soli v vodi.

Tukaj je nekaj projektov naprav za magnetno obdelavo vodnih sistemov s trajnimi magneti in elektromagneti na tokove različnih frekvenc.

Na sl. 2.prikazana je shema naprave za magnetenje vode z dvema valjastima trajnima magnetoma 3, Voda teče v reži 2 magnetnega kroga, ki ga tvori votlo feromagnetno jedro 4, nameščeno v ohišju L. Indukcija magnetnega polja je 0,5 T, naklon je 100,00 T/m Širina reže 2 mm.

riž. 2. Shema naprave za magnetiziranje vode

riž. 3.Naprava za magnetno obdelavo vodnih sistemov

Naprave, opremljene z elektromagneti, se pogosto uporabljajo. Naprava te vrste je prikazana na sl. 3. Sestavljen je iz več elektromagnetov 3 s tuljavami 4, nameščenimi v diamagnetno prevleko 1. Vse to se nahaja v železni cevi 2. Voda teče v režo med cevjo in telesom, zaščiteno z diamagnetnim pokrovom. Moč magnetnega polja v tej vrzeli je 45.000-160.000 A / m. Pri drugih izvedbah tovrstnih naprav so elektromagneti nameščeni na cevi z zunanje strani.

V vseh obravnavanih napravah voda prehaja skozi relativno ozke reže, zato je predhodno očiščena iz trdnih suspenzij. Na sl. 4 prikazuje diagram naprave transformatorskega tipa. Sestavljen je iz jarma 1 z elektromagnetnimi tuljavami 2, med poloma katerih je položena cev 3 iz diamagnetnega materiala. Naprava se uporablja za obdelavo vode ali celuloze z izmeničnimi ali pulzirajočimi tokovi različnih frekvenc.

Tukaj so opisane samo najbolj tipične izvedbe naprav, ki se uspešno uporabljajo na različnih področjih proizvodnje.

Magnetna polja vplivajo tudi na razvoj vitalne aktivnosti mikroorganizmov. Magnetobiologija je razvijajoče se znanstveno področje, ki vedno bolj najde praktično uporabo, tudi v biotehnoloških procesih pridelave hrane. Razkriva se vpliv stalnih, spremenljivih in pulzirajočih magnetnih polj na razmnoževanje, morfološke in kulturne lastnosti, metabolizem, encimsko aktivnost in druge vidike življenjske aktivnosti mikroorganizmov.

Vpliv magnetnih polj na mikroorganizme, ne glede na njihove fizikalne parametre, vodi do fenotipske variabilnosti morfoloških, kulturnih in biokemičnih lastnosti. Pri nekaterih vrstah se lahko zaradi zdravljenja spremenijo kemična sestava, antigenska struktura, virulenca, odpornost na antibiotike, fage in UV sevanje. Včasih magnetna polja povzročijo neposredne mutacije, pogosteje pa vplivajo na zunajkromosomske genetske strukture.

Splošno sprejeta teorija, ki bi razložila mehanizem delovanja magnetnega polja na celico, ne obstaja. Verjetno biološki učinek magnetnih polj na mikroorganizme temelji na splošnem mehanizmu posrednega vpliva preko okoljskega dejavnika.