Устройство для магнитной обработки жидкости

 

Изобретение относится к устройствам для магнитной обработки жидкостей, применяемых, в частности, в химической, нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, медицине, сельском хозяйстве. В цилиндрическом корпусе установлена магнитная система, включающая установленные по концентрическим окружностям вокруг одной центральной одну или несколько магнитные сборки, разделенные ферромагнитными перегородками. Магниты в каждой сборке ориентированы по отношению друг к другу одноименными полюсами с обеспечением чередования ориентации первого магнита в каждой кольцевой сборке и разделены ферромагнитными проставками. Устройство обеспечивает высокий уровень магнитной индукции и увеличение количества переполюсовок, чем достигается интенсификация обработки жидкости магнитными полями. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для обработки различных жидкостей и растворов, а также газообразных и сыпучих материалов магнитными полями для изменения их технических характеристик, физических свойств, активации и очистки и может быть использовано в химической технологии, в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, системах теплоснабжения, сельском хозяйстве, медицине и т.д.

Известно устройство для магнитной обработки жидкости, которое содержит корпус с конусными патрубками и постоянные магниты, размещенные внутри корпуса. Магниты обращены друг к другу разноименными полюсами так, что торцевые поверхности каждой пары противостоящих магнитов расположены вплотную друг к другу, а их противоположные поверхности размещены вплотную к корпусу. Перед и после магнитов в корпусе установлены обтекатели для придания ламинарности потоку обрабатываемой жидкости (см. патент РФ N 2092446, кл. C 02 F 1/48, 1995 г.).

Недостатками этого устройства являются неравномерность воздействия магнитного поля на поток жидкости, а также возможность обработки жидкости только с ламинарным режимом движения. Кроме того, это устройство непригодно для использования на трубопроводах большого диаметра.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является магнитный активатор - (прототип). Активатор содержит стальной цилиндрический корпус, по бокам которого приварены присоединительные патрубки. Корпус имеет плоское днище и монтажный люк, через который внутри корпуса установлен решетчатый диамагнитный каркас с ячейками для размещения постоянных магнитов в виде прямоугольников квадратного сечения. В начале активной зоны аппарата все магниты ориентированы в одну сторону, а в конце зоны - развернуты под углом 90^o. В результате этого образованы два составных магнитных контура с разными полярностями магнитных полей (см. авт. свид. СССР N 1337350, кл. C 02 F 1/48, 1985 г.).

Недостатками активатора являются низкая эффективность обработки жидкости магнитным полем из-за невысокого значения индукции в рабочем зазоре (125 мТл) и лишь одной переполюсовки. Размещение активатора в корпусе с патрубками усложняет конструкцию, изготовление и обслуживание устройства.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении уровня магнитной индукции и увеличении количества переполюсовок для интенсификации обработки рабочих сред магнитными полями.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для магнитной обработки жидкости, включающем цилиндрический корпус, в котором размещена магнитная система из параллельно расположенных сборок, выполненных в виде ряда установленных с зазорами постоянных магнитов, сборки системы установлены параллельно оси корпуса по одной или более концентрическим окружностям вокруг центральной сборки и разделены в радиальном направлении системы коаксиальными ферромагнитными перегородками, при этом в зазорах сборки размещены ферромагнитные проставки, а магниты в каждой сборке ориентированы по отношению ориентации первого магнита в каждой сборке кольцевого ряда. Кроме того, расстояние l между различными элементами магнитной системы, а также размеры магнита и проставки выбирают из условий: где l - расстояние между сборками одного кольцевого ряда, между сборкой и перегородкой, между стенкой корпуса и сборкой последнего кольцевого ряда, мм; H - высота магнита, мм; h - высота проставки, мм; d - диаметр основания магнита и проставки, мм.

На фиг. 1 показан продольный разрез предлагаемого устройства, на фиг. 2 - вид сбоку этого устройства.

Устройство содержит стальной цилиндрический корпус 1, в котором при помощи магнитоинертного приспособления 2 крепится магнитная система 3, включающая магнитные сборки 4. Каждая магнитная сборка 4 содержит магнитоинертную кассету 5, внутри которой размещен ряд постоянных магнитов 6, между которыми расположены ферромагнитные проставки 7. В центре корпуса 1 по его оси установлена центральная магнитная сборка 4, вокруг которой по концентрическим окружностям расположены другие сборки 4 магнитной системы 3 с образованием кольцевых рядов 8 и 9. Кольцевые ряды в радиальном направлении разделены коаксиальными ферромагнитными перегородками 10. Магниты 6 намагничены вдоль оси и ориентированы по отношению друг к другу одноименными полюсами с обеспечением чередования ориентации первого магнита в каждой сборке кольцевого ряда.

Магниты выполнены высокоэнергетическими из сплава редкоземельных элементов, например, неодим-железо-бор (Nd-Fe-B). Величина магнитной индукции в предложенном устройстве достигает 300-800 мТл и зависит от геометрических характеристик системы: l, d, H, h.

Экспериментально установлено, что величина магнитной индукции увеличивается при уменьшении расстояния l и отношения h/d, которое при использовании магнитов одного типоразмера можно регулировать изменением толщины h проставки.

Для достижения оптимальной величины магнитной индукции при сохранении пропускной способности и минимально возможных габаритов устройства расстояние l выбирают меньше или равным 1/2 высоты H магнита 6, а отношение h/d - больше 0,125, но меньше 0,5, т.к. при величине отношения больше 0,5, проставка 7 перестает выполнять свою функцию - концентратора магнитных полей. Отношение H/d выбирают равным 4 при рабочей температуре среды (100-150)^oC и больших скоростях потока; значения этого отношения около 0,4 используют при температуре рабочей среды около 60^oC и малых скоростях потока.

Поступающая в устройство жидкость попадает в зазоры между магнитными сборками 4 и перегородками 10, а также между магнитными сборками 4 и стенкой корпуса 1, разбивается на более мелкие потоки. Каждый из потоков подвергается воздействию магнитных полей, перпендикулярных потоку, меняющих многократно от проставки в проставке свою полярность. Таким образом, обрабатываемая жидкость подвергается не просто магнитной, а магнитодинамической обработке. Использование высокоэнергетических постоянных магнитов на основе Nd-Fe-B позволяет создать магнитное поле с высоким (300-800 мТл) значением индукции, в результате чего достигается высокая эффективность магнитной обработки жидкости.

К дополнительным достоинствам предложенного устройства можно также отнести: 1. Возможность его использования на трубопроводе любого диаметра, при необходимости уменьшая или увеличивая число кольцевых рядов из магнитных сборок.

2. Возможность использования устройства для омагничивания не только жидких, но газообразных и сыпучих сред. Это обусловлено отсутствием элементов, создающих дополнительное сопротивление движению обрабатываемой среды, т.к. магнитные сборки имеют хорошо обтекаемую цилиндрическую форму. Причем площадь поперечного сечения устройства при соблюдении условия выбора расстояния l уменьшается не более чем на 20-30%.

В настоящее время на Сибирском химическом комбинате изготовлен и прошел испытания опытный образец предлагаемого устройства.

Его размеры: L - длина устройства - 300 мм; D - диаметр корпуса - 96 мм; d - диаметр магнита и проставки - 14 мм;
H - высота магнита 15 мм;
h - высота ферромагнитной проставки - 3 мм;
l - расстояние между различными элементами устройства - 7 мм;
толщина перегородок - 2 мм;
h/d = 3:14=0,214;
H/d = 15:14=1,071.

Опытный образец установлен на узле водоподготовки подачи холодной воды в бойлер для подогрева с последующим использованием ее в посудомоечных машинах столовой завода.

При использовании неомагниченной воды наблюдалось обильное отложение солей на нагревательных элементах бойлера и рабочих частях посудомоечных машин. Уже после одного месяца работы машины необходимо было разбирать и механически зачищать детали, а нагревательные элементы бойлера заменять.

Испытания показали, что использование предложенного устройства на трубопроводе подачи воды увеличивает этот срок в 2 раза, т.е. разборку машин и зачистку деталей можно проводить через два месяца.

Формула изобретения

1. Устройство для магнитной обработки жидкости, включающее цилиндрический корпус, в котором размещена магнитная система из параллельно расположенных сборок, выполненных в виде ряда установленных с зазорами постоянных магнитов, отличающееся тем, что сборки системы установлены параллельно оси корпуса по одной или более концентрическим окружностям вокруг центральной сборки и разделены в радиальном направлении системы коаксиальными ферромагнитными перегородками, при этом в зазорах сборки размещены ферромагнитные проставки, а магниты в каждой сборке ориентированы по отношению друг к другу одноименными полюсами с обеспечением чередования ориентации первого магнита в каждой сборке кольцевого ряда.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что геометрические характеристики системы l, H, h, d выбирают из условий



где l - расстояние между сборками одного кольцевого ряда, между сборкой и перегородкой, между стенкой корпуса и сборкой последнего кольцевого ряда, мм;
H - высота магнита, мм;
h - высота проставки, мм;
d - диаметр основания магнита и проставки, мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2