Способ контроля воздействия магнитного поля на воду Советский патент 1990 года по МПК C02F1/48 C02F103/02 

Изобретение относится к энергетике, может быть использовано для наладки на безнакипньш режим работы магнитных аппаратов в системе водоподготовки, в которой используются теплообменные установки и является усовершенствованием способа по авт.св. № 747819.

Целью изобретения является усиление эффекта воздействия магнитного поля, повышение точности и стабильности измерения.

На фиг.1 приведена схема контроля, поясняющая предлагаемый способ; на фиг.2 - графики изменения функции распределения концентрации частиц по их радиусам (а) и зависимости эффекта омагничивания от радиуса частиц (б).

Устройство содержит промышленный электромагнит 1, расходомер 2, нагреватель 3, термометр 4, сосуд 5 с мешалкой, кювету 6 ультрамикроскопа, фотоумножитель 7, усилитель 8, каналы 9 дискриминации импульсов, устройство 10 для сравнивания импульсов, запоминающее устройство 11 и устройство 12 для передачи сигнала на электропитание магнита.

На графиках (фиг.2) представлены кривые, полученные без воздействия магнитного поля 13, с воздействием поля, без нагрева и без перемешиваСД ОО

СП

rsj

ния 14 и 15, с воздействием поля, с перемешиванием и с нагревом 16 и 17, 18 и 19.

Способ контроля воздействия магнитного поля на воду заключается в следующем,

Поток воды для контроля ответвляют от водовода после электромагнита 1 , который в первоначальных измерениях отключен от источника питания. Через регулятор расхода и расходомер 2 нап- равляют поток воды в нагреватель 3 и

далее в сосуд 5 с мешалкой, где на- капливается 300-400 мл воды, которая не подвергалась воздействию магнитного поля. Затем поток воды направляют в кювету 6 ультрамикроскопа и фо- тоумнозкитель 7 сосчитьтает импульсы вспьппек от отдельных частиц, их распределяют по величине амплитуды импульсов, соответствующих радиусам частиц от 0,1 до 1 мкм через 0„1- 0,2 мкм, и эти данные поступают в запоминающее устройство 11. После этого изменяют ток в катушках электропитания магнита так, что напряженность поля изменяется в пределах от О до 160 кА/м через 10 кА/м с одинаковыми .интервалами времени, отсчитываемыми от начала омагничивания воды. Число импульсов в каждом канале и для каждой напряженности поля фиксируют с . помощью цифровых индикаторов. Путем сравнения числа импульсов, цолученньк до и после магнитной обработки воды, определяют ту напряженность, при которой эффект воздействия о/ - наип

больший, и эта напряженность поля с помощью устройства 12 устанавливается в промьшленнрм маг ните.

Подвергшая поток воды после магнитного аппарата перемешиванию и нагреву, создают тем самым более высокое пересыщение по солям жесткости, что приводит к ускорению роста частиц, активированных магнитньтм полем. При этом Фзгнкция распределения частиц по их радиусам смещается в сторону более к:рупных частиц, и если до перемешивания и нагрева эффект воздействия магнитного поля прослеживается только для малых частиц с г/- 0,1-0,3 мкм, то после перемешивания и нагрева он резко повышается для более крупных частиц с г 0,3-1 мкм.

Установка фотоприемной аппаратуры на фиксацию частиц такого размена поз

воляет снизить напряжение питания ФЭУ, что уменьшит уровень шума по- вьш1ая, тем самым, стабильность и точность измерения.

Необходимость фиксирования времени от начала омагничивания и концентрации частиц различного радиуса в диапазоне 0,3-1 мкм связано с тем, что

эффект омагничивания

.

п

резче

0

5

0

5

0

45

0

55

проявляется для более крупных частиц диапазона 0,3-1 мкм, но для достижения этого необходимо увеличить время для их роста. Введение операции перемешивания и нагрева способствует уве- личе нию скорости роста частиц, что усиливает эффект воздействия магнитного поля.

П р и м е р. Проводят измерения . концентрации взвешенных в воде частиц с разбивкой по фракциям с г 0,1 ; 0,3; 0,5 мкм, используя для этой цели фотометрический клин поточного уль- трамикроскопа. Опыты ведут с модельным бикарбонатом в водном растворе с содержанием ионов кальция 3 мг-экв/л. Градуировку ультрамикроскопа проводят по стандартным частицам латекса с известными радиусами частиц.

В начале с помощью ультрамикроскопа выявляют оптимум напряженности поля при постоянной фиксированной ско- р.ости потока через магнитное поле 0,45 м/с. Для этой, цели до перемешивания и нагрева воды определяют максимум концентрации взвешенных в воде частиц при дискретном изменении напряженности поля через 10 кА/м, После этого 2 л омагниченной в оптимум воды исследуют на содержание в .ней частиц: без нагрева с перемешиванием и с нагревом при 80°С. Сравнивают эти показания с контрольной водой, но подвергнутой воздействию магнитного поля. По данным эксперимента рассчиты-г, вают эффект воздействия магнитного поля в одинаковых условиях опыта. Данные сведены в таблицу. , -. Как видно из таблицы, сразу же после действия поля больший эффект проявляется на малых частицах с ,1 мкм. После перемешивания частиц подрастают, функция распределения частиц по их радиусам смещается в сторону большего размера и эффект воздействия поля здесь резко увеличивается. При нагреве воды наступает пе- ресьщение солей жесткости и связанный

1587015

с ней рост частиц и эффект воздействия еще больше увеличивается при фиксировании частиц более крупного- радиуса (с г 0,25 и с г 0,5 мкм). Кривая распределения частиц по радиусам уходит и далее в невидимую для ультрамикроскопа часть с ,1 мкм. После воздействия магнитного поля, а

найти г,, г и Гз, т.е. г, 0,09; г, 0,08 и Гз 0,07 мкм.

На графиках кривых п f(г)(фиг.2 кривая получена без омагничи- вания воды; кривая а,Ь,с, - с омагни- чиванием, без перемешивания, без нагрева; кривая . - с омагничивани- ем, с перемешиванием, без нагрева;

также после перемешивания и после на- ,о с э - с омагничиванием, с грева кривая смещается параллельно перемешиванием и с нагревом. Причем самой себе вправо (если принять линей- для построения трех последних кривых ную зависимость изменения радиуса час- использованы опытные данные, приве- тиц со временем) в сторону частиц денные в таблице; вертикальная пряи мая, проведенная через точку г,, отделяют видимые в ультрамикроскопе частицы от невидимых. Эффект воздействия магнитного поля проявляется для крупных частиц, когда пьедестал - 20 горизонтальная часть кривой распределения заходит за этот радиус частиц.

ббльшего радиуса, причем каждый раз стартуя с меньшего радиуса частиц, так как большему пересьш1ению соответствует по формуле Кельвина меньший радиус частиц:

S S exp(26M/ryRT)

Ширину этого пьедестала можно выгде S - пересьщение над плоской поверхностью;

- удельная поверхностная энергия;25 М - мол.масса; J- - плотность частицы; R - газовая постоянная; Т - температура воды. По опытным данным зависимость концентрации частиц от их радиуса без воздействия поля составляет: для г 70,1 мкм п, 19 10 ;. для ,25мкм п,1 для ,5-мкмп 1 ,3

Ширину этого пьедестала можно вычислить по формулам

320

)

320 ( оь-бг

320

-nil | 320 г i

03

12;

30

где 1 0,35, 6 ; 0,39; а б

0,4 мкм.

По этим данным для получается

значение эффекта воздействия, близкое

к опытным данным 6,4(7,0);

xlO B 1 см т.е. примерно подчиня- 35 bj/bo 11(10,0). ется формуле п 320Уг (г - в мкм). Из графиков (фиг. 26) опытных дан- С учетом этой формулы скорректирован- ных по эффекту воздействия магнитного ные радиусы частиц, соответствующие делениям фотометрического клина ультрамикроскопа 0,45 и 70, имеют следующие значения: г о, 0,13 мкм; го - 0,23 мкм; roj 0,50 мкм.

Если г - минимальный радиус частиц, с которого начинается рост частиц после действия магнитного поля без перемешивания и без нагрева, то Гл и г 3 соответственно при перемешивании омагниченной воды и при перемешивании и нагреве, причем г,, ir гг , :г оТаким образом, используя опытные данные, приведенные в таблице, можно из формул

поля для указанных трех случаев (пунк тиром проведены расчетные графики) следует, что за счет перемешивания и нагрева значительно возрастает эффект воздействия магнитного поля. Это должно иметь место и для частиц, близких к 1 мкм. Для частиц большего радиуса следует ошадать уменьшения эффекта, так как относительный прирост радиуса для них незначителен.

Использование предлагаемого способа контроля воздействия магнитного поля на воду по сравнению с известным позволяет повысить во много раз величину эффекта воздействия, а также увеличить точность и стабильность измерения, Формулаизобретения

45

50

320

320

320

.1.

3,7Ширину этого пьедестала можно вычислить по формулам

320

-nil | 320 г i

03

12;

bj/bo 11(10,0). Из графиков (фиг. 26) опытных дан- ных по эффекту воздействия магнитного

поля для указанных трех случаев (пунктиром проведены расчетные графики) следует, что за счет перемешивания и нагрева значительно возрастает эффект воздействия магнитного поля. Это должно иметь место и для частиц, близких к 1 мкм. Для частиц большего радиуса следует ошадать уменьшения эффекта, так как относительный прирост радиуса для них незначителен.

Использование предлагаемого способа контроля воздействия магнитного поля на воду по сравнению с известным позволяет повысить во много раз величину эффекта воздействия, а также увеличить точность и стабильность измерения, Формулаизобретения

Способ контроля воздействия-магнитного поля на воду по авт.ев.

№ 747819; отличаю щи йся тем, что, с целью усиления эффекта воздействия поля, повышения точности и стабиль ности измерения, поток воды после магнитного аппарата интенсивно ;перемешивают и нагревают до 80 С, за- тем подсчитьшают число световых вспы- 1шек в единице объёма от частиц радиуг

са 0,3-1 ,0 мкм в разных фиксировашпзк промежутках времени от начала омагни- чивания раздельно по величине их диуса и путем сравнения с концентрацией частиц диапазона 0,3-1,О мкм до воздействия магнитного поля судят об оптимальной напряже нности поля.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для наладки магнитных аппаратов на безнакипный режим и позволяет повысить точность и стабильность измерения. В основном изобретении производят с помощью поточного ультрамикроскопа, фотоумножителя и счетчика частиц определение концентрации взвешенных в воде частиц радиуса 0,1-0,3 мкм при дискретном изменении напряженности магнитного поля, через которое пропускают поток воды. При этом эффект воздействия поля (отношение концентрации частиц в оптимуме напряженности поля и без поля) не велик и примерно равен двум и снижается с увеличением радиуса частиц. В предлагаемом способе после прохождения потока через магнитное поле добавлена операция перемешивания и нагрева воды до 80°С. В результате этого частицы подрастают и при фиксировании с помощью фотоумножителя частиц более крупного радиуса порядка 0,3-1 мкм эффект воздействия поля увеличивается в несколько раз (до 18 раз). При этом повышается точность и стабильность измерения. 1 табл., 2 ил.

Условия

Эффект воздействия магнитного поля при радиусе фиксируемых частиц, мкм

Без перемешивания , без нагрева

С перемешиванием, без нагрева

С пере- нием, с нагревом

1,4

1,2

7,0

12,0

10,0

18,0

г.и-

1Q

ФиеЛ

OL 16

П

6 If

,см

Q

319

.;(f

U-/

:ll

а07ШОЛЗ 0,25 r,r, TO,

fg

(tfг 2

fii .. 03 ог 3

16

IB

I OS