СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРОЦЕСС ИСПАРЕНИЯ ВОДЫ Российский патент 1997 года по МПК C02F1/48 B01D1/00 

Изобретение относится к технике обработки жидкостей и может быть использовано для замедления процесса испарения влаги из среды посредством дополнительного воздействия магнитным полем на продукт в отраслях промышленности, сельского хозяйства, быту и т.д.

Известны способы магнитной обработки жидкостей, заключающиеся в пропускании воды через магнитное поле, преследующие различные технические цели (см. авт. свид. СССР N 626044, кл. C О2 B 9/00; 829580, 854890, 1101421, 1165640, 1239100, 1275004, 1428709 кл. C 02 F 1/48).

Известны способы магнитной обработки жидкостей, заключающиеся в том, что в обрабатываемую воду или иную жидкую среду вводят стабилизатор (см. авт. свид. СССР N 54616, кл. C О2 B 9/00 или 859318, кл. C О2 F 1/48). Указанные способы ускоряют выделение солей и очищение, например, сточных вод.

Недостатком указанных способов является то, что жидкая среда претерпевает изменения состава.

Известен способ обработки постоянным магнитным полем пищевых продуктов (молочное сырье) для ускорения испарения воды при нагревании и кипении пищевых растворов при напряженности магнитного поля 100-1500 Э (см. авт. свид. SU, N 1102548, кл. B О1 D 1/00). При этих параметрах магнитного поля достигается один и тот же технический результат ускорение испарения воды при нагревании и кипении растворов.

Наиболее близким по технической сущности и принятый автором за прототип является способ воздействия на процесс испарения воды электромагнитным полем, свидетельствующий, что скорость испарения обработанной воды на 11% выше скорости испарения необработанной (см. Классен В.И. Омагничивание водных систем. М. Химия, 1982, с. 81-82).

Общим недостатком для указанных способов является то, что для достижения технического результата ускорения испарения воды при нагревании и кипении требуются большие энергозатраты.

Цель изобретения сбережение энергоносителя, например, за счет сокращения потерь воды на испарение при орошении, повышение посевных качеств семян и т. д.

Поставленная цель достигается тем, что в способе воздействия на процесс испарения воды электромагнитным полем, возбуждаемым переменным электрическим током, воду дополнительно обрабатывают переменным магнитным полем с индукцией от 0,022 до 0,052 Тл при нормальном давлении и постоянной температуре, при этом магнитное поле с индукцией менее 0,025 Тл замедляет испарение воды, а свыше 0,035 Тл ускоряет процесс испарения. На основании опытов установлено, что замедление испарения достигается воздействием на воду градиентным по строению и переменным по характеру полем с указанной индукцией в интервале температур от 4 до 42^oC.

Теоретическое обоснование свойству омагниченной жидкости изменять интенсивность испарения воды в ту или иную сторону может быть объяснено законами термодинамики и подтверждено опытом.

В общем случае между термодинамической активностью воды (A) и ее потенциалом активации (G) существует зависимость
G RT LnA,
где R молярная газовая постоянная, равная 1,986 кал/моль•град.

T абсолютная температура в град.К;
A термодинамическая активность воды (для равновесной воды, равная 1).

Если при активации (омагничиванием) структура воды разрушается, то потенциал активации добавляется к энергии Гиббса, т.е. с разрушением структуры увеличивается запас кинетической энергии на величину G.

Если вода при активации улучшает свою структуру, то потенциал активации уменьшается на ту же величину (G) в сторону роста запаса потенциальной энергии.

Энергия межмолекулярного взаимодействия в жидкости равна изменению энергии при испарении, что характеризуется коэффициентом термодинамической активности. Эта зависимость дает возможность оценить степень активации омагничиванием воды по отношению к равновесной.

Опытные данные.

Сущность опыта заключается в следующем.

В чашечки равного диаметра и объема наливается одинаковое количество исследуемой и равновесной жидкости. Чашечки взвешиваются с точностью до 1 мг и затем помещаются рядом под фарфоровый или иной колпак. Через 10 мин чашечки взвешиваются повторно. Количество испарившейся при одинаковой температуре и атмосферном давлении воды относят по формуле
A И_ом./И_равн.,
где И_ом. и И_равн. соответственно количество испарившейся воды из омагниченной системы и количество испарившейся воды из исходной (равновесной) неомагниченной системы за одинаковые отрезки времени при одинаковых условиях испарения.

При A > 1 интенсивность испарения воды из омагниченной системы увеличивается, поскольку структура воды разрушается.

При A < 1 интенсивность испарения воды из омагниченной системы уменьшается по мере ее структурирования. Чем меньше величина A, тем более структурирована вода под действием магнитного поля и тем меньше она испаряется.

При A 1 вода теряет память на преобретенные свойства ускорять или замедлять испарение после омагничивания, т.е. становится равновесной.

В таблице приведены результаты опытов с природной водой жесткостью 4200 мкг-экв./кг при температуре 20^oС, обработанной градиентным переменным магнитным полем, возбуждаемым током частотой 50 Гц.

Из таблицы следует, что при индукции 0,035 Тл интенсивность испарения воды за 1 сут на 19,4% выше, а при 0,025 Тл ниже на 11,1% по сравнению с равновесной водой. Поэтому индукцию поля 0,025 Тл можно принять за верхний предел, когда происходит процесс структурирования природной воды под воздействием магнитного поля и вода становится биологически активной, благоприятно влияющей на продуктивность растений (живая вода). Таким образом, теория устанавливает связь между испарением и структурным строением воды, а практика подтверждает и устанавливает границу, когда наступает процесс замедления испарения, это 0,025 Тл или 250 Э. Наши данные справедливы для природной воды определенной жесткости. Расхождения между данными для молока и опытными данными для природной воды не так уж велики.

Установлено, что обработанный магнитным полем посевной материал при прорастании поглощает больше влаги. Стимулирующий эффект магнитного поля особенно ощутим, если семенной материал прорастает в неблагоприятных условиях. Семена, замоченные в омагниченной воде, имели энергию прорастания на 11,2% выше и массу проростков на 18,2% больше по отношению к контролю.

Биологические объекты формировались и развивались под влиянием магнитного поля Земли. Вертикальная составляющая напряженности магнитного поля у магнитных полюсов составляет до 53 А/м, горизонтальная составляющая в районе Москвы 32 А/м. При штормовых ветрах особенно в высоких широтах происходит естественное омагничивание влаги, которая, замерзая, выпадает в виде омагниченного снега или дождя. Замеры показали, что такая талая омагниченная вода имеет коэффициент A<1.

Зная величину A, ученые не будут иметь неудач в попытках использовать омагниченную воду при решении многих проблем биотехнологии, используя структурированную биологически активную воду.

Для замедления испарения влаги из почвы и получения биологически активной воды, благоприятно влияющей на растения, необходима структурированная магнитным полем омагниченная вода. Такая вода существует в природных условиях и получается она естественным путем при малых уровнях напряженности магнитного поля Земли и только при больших скоростях ветра, несущего влагу, под прямым углом пересекая силовые линии магнитного поля Земли.

В производственных условиях процесс замедления испарения влаги из водных систем достигается дополнительным омагничиванием воды градиентным переменным магнитным полем, возбуждаемым током 50 Гц напряженностью 250 Э (индукцией 0,025 Тл) и ниже.

Преимущества изобретения по сравнению с прототипом выражаются в следующем:
1. Изобретение расширяет возможности прототипа получать воду не только с нарушенной структурой, ускоряющей процесс испарения воды, но и воду с противоположным результатом.

2. Эффект достигается с малыми затратами энергии (8 Вт/т воды), технология получения магниченной воды экологически чиста.

Использование: изобретение относится к технике обработки жидкостей и может быть использовано для структурирования воды с целью замедления процесса испарения влаги из среды и придания ей биологически активных качеств, благоприятно влияющих на продуктивность растений. Сущность изобретения: эффект достигается посредством дополнительного воздействия переменным магнитным полем с индукцией менее 0,025 Тл, при нормальном давлении и постоянной температуре. 1 табл.

Способ воздействия на процесс испарения воды электромагнитным полем, возбуждаемым переменным электрическим током, отличающийся тем, что воду дополнительно обрабатывают переменным магнитным полем с индукцией 0,022 - 0,052 Тл при нормальном давлении и постоянной температуре, при этом используют магнитное поле с индукцией менее 0,025 Тл для замедления испарения воды, а свыше 0,035 Тл для ускорения процесса испарения.