СПОСОБ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 1998 года по МПК C02F1/48 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для предотвращения образования накипи на поверхностях нагрева теплообменных аппаратов, паровых и водогрейных котлов, а также для опреснения и выпаривания воды, в технологических процессах производства, сельском хозяйстве, быту, курортно-саноторном лечении и др.

Известны способы обработки жидкостей в однородном магнитном поле, основным технологическим процессом которых является пропускание всего объема жидкости сквозь силовые линии магнитного поля (см. авт. свид. СССР N 544616, 626044, кл. C 02 B 9/00; 565883, кл. C 02 B 1/16).

Недостатками этих способов является то, что обработке подвергается весь объем движущейся с определенной скоростью жидкости, на что затрачивается энергия и повышается стоимость этих способов.

Известны способы магнитной обработки жидкостей в неоднородном магнитном поле с использованием различных приемов и устройств (см. авт. свид. N 829580, 854890, 1101421, 1165640, 1239100, 1275004, 1428709, кл. C 02 F 1/48).

Недостатками этих способов является то, что обработке подвергается не только 100% жидкости, но и используются дополнительно раствор щелочи или сорбент например глина, и т.д., способствующие процессу обработки, что повышает конечную стоимость способа.

Наиболее близким по технической сущности и принятый авторами за прототип является способ магнитной обработки жидкости, например воды для теплообменных аппаратов, включающий пропускание воды через магнитотрон, при этом через магнитотрон пропускают 20...30% потребного количества, смешивая этот объем с остальным объемом воды непосредственно перед впуском ее в теплообменный аппарат (см. патент RU N 2010009 C1 на изобретение "Способ магнитной обработки жидкостей", кл. C 02 F 1/48).

Недостатком прототипа является необходимость в разделении потоков жидкости перед обработкой магнитным полем выделенной ее части, проходящей через магнитотрон, и затем смешивании с остальной - перед использованием, что ограничивает возможности способа, когда требуется обрабатывать весь объем жидкости, например, при выпаривании воды, из молока или других растворов, что повышает конечную себестоимость способа.

Задача изобретения - снижение стоимости и расширение возможностей применения способа.

Поставленная задача достигается тем, что в способе магнитной обработки жидкостей, включающем пропускание жидкости через магнитотрон, через магнитотрон пропускают 100% потребного количества жидкости, а магнитной обработке в переменном во времени и градиентном в пространстве магнитном поле подвергается 20 - 30% от всей жидкости, с индукцией, равной 20...80 мТл, возбуждаемом переменным током при частоте 25...100 Гц, при этом процесс смешивания с необработанным потоком жидкости происходит одновременно.

Сущность способа заключается в следующем.

Такое поле, генерируемое переменным током промышленной частоты 25...100 Гц, изменяется во времени синусоидально. При переходе через нуль и около нуля магнитное поле с индукцией менее 20 мТл не оказывает действия на воду так, чтобы начали образовываться зародыши кристаллов, будущие центры кристаллизации, но создает условия для их роста в среде неомагниченной или недостаточно омагниченной воды. При нарастании амплитуды поля свыше 20 мТл и при переходе через максимум возникают центры кристаллизации, для которых созданы условия роста.

Составляющая выпучивания магнитного поля в сторону потока воды, в пространстве между полюсами, имеет строение с максимумом индукции поля около стенок полюсов - 80 мТл. Вода, проходящая около стенок полюсов, и вода, проходящая в центре трубы, находятся в разных условиях омагничивания. Градиентное в пространстве поле будет способствовать смешиванию двух сред, содержащих гидратированные ионы солей жесткости отрицательной и положительной полярности, которые под действием градиента поля будут двигаться в сторону меньшей напряженности.

Примеры конкретного выполнения способа.

Для проверки способа использовались установки, изготовленные с использованием патента RU N 2053384 C1 на изобретение "Устройство для электромагнитной обработки жидкостей", кл. C 02 F 1/48, B 01 F 13/08 и изобретения по заявке N 94-026999 от 28.07.95г. "Аппарат магнитной обработки вещества".

Опыт 1. При частоте тока 50 Гц время периода изменения поля составляет 0,02 с. Из них около 0,015 с вода, находящаяся в пространстве между полюсами, оказывается в среде, где создаются лишь условия для роста кристаллов и 0,005 с, при переходе амплитуды поля через максимум, в среде, где начнут возникать центры кристаллизации, для которых в воде уже созданы условия для их дальнейшего роста.

Объемы воды, проходящие между полюсами за период времени 0,02 с, перераспределяются таким образом, что около 25% воды оказывается обработанной полем и одновременно смешанной с 75% воды не обработанной полем, что отвечает оптимальным условиям, когда, например в воде, обработанной полем, размеры кристаллов солей жесткости уменьшаются в 3 раза по сравнению с водой, не прошедшей обработку. При этом накипи на поверхностях нагрева не образуются.

Опыт 2. При частоте тока 100 Гц вода проходит между полюсами за время 0,01 с, перераспределяясь в той же пропорции 25% к 75%, но за более короткое время, равное 0,0025 и 0,0075 с.

Опыт 3. При частоте тока 25 Гц, вода проходит между полюсами за время 0,04 с, перераспределяясь в пропорции 25% к 75%, но за более длительное время, равное соответственно 0,01 и 0,03 с.

Таким образом, для оценки качества обработки воды магнитным полем использовался общеизвестный в практике кристаллохимический метод. Брались пробы отработанной и необработанной воды одинакового объема 100 мл. В стаканы устанавливались полоски прозрачного стекла, которые располагались наклонно так, чтобы они были покрыты водой. Время кипячения подбиралось с таким расчетом, чтобы обеспечить рассмотрение под микроскопом, в полярном свете, при увеличении в 600 раз величину кристаллов. Уменьшение линейных размеров кристаллов в 1,5...3 раза и более соответствует безнакипной работе котла.

Во всех трех опытах размер кристаллов солей карбонатной жесткости уменьшался в 3 раза, что подтверждает большую эффективность предлагаемого способа.

Преимущества изобретения по сравнению с прототипом выражаются в следующем.

1. Затраты на водоподготовку снижаются, поскольку происходит совмещение переменного во времени и в пространстве градиентдого магнитного поля двух одновременно проходящих процессов - омагничивания и смешивания воды;
2. Появляется возможность использования способа не только в энергетике, но и в других технологических процессах, для которых требуется обработка всего объема жидкости.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для предотвращения образования накипи на поверхностях нагрева теплообменных аппаратов, паровых и водогрейных котлов, а также для опреснения и выпаривания воды, в технологических процессах производства, сельском хозяйстве, быту, курортно-санаторном лечении и др. В способе магнитной обработки жидкостей, например воды, через магнитотрон пропускают 100% потребного количества жидкости, а магнитной обработке в переменном во времени и градиентном в пространстве магнитном поле подвергается 20-30% от всей жидкости, с индукцией, равной 20-80 мТл, возбуждаемом переменным током при частоте 25-100 Гц, при этом процесс смешивания с необработанным потоком жидкости происходит одновременно.

Способ магнитной обработки жидкостей, включающий пропускание жидкости через магнитотрон, отличающийся тем, что через магнитотрон пропускают 100% потребного количества жидкости, а магнитной обработке в переменном во времени и градиентном в пространстве магнитном поле подвергают 20 - 30% всей жидкости с индукцией 20 - 80 мТл, возбуждаемом переменным током при частоте 25 - 100 Гц, при этом процесс смешивания с необработанным потоком жидкости происходит одновременно.