Способ определения содержания магнитовосприимчивой фракции примеси в среде Советский патент 1996 года по МПК G01N27/72 

о r

N to

4©

Изобретение относится к измерительной технике, к магнитному разделению материалов, и может быть использовано в химической, теплоэнергетической, металлургической и других отраслях промышленности для измерения содержания частиц, обладающих магнитными свойствами, в ам- миаке паре жоняенсат, циркулирующей воде и т. п- ф я ю1у етанрвления целесообразности применения мргнитных фильтров- осадйтелей для удаления примесей из этих сред, а также выбора оптимальных режимов работы фильтров.

Целью изобретения является повышение производительности определения за счет исключения циклического фильтрования.

На чертеже изображено устройство для осуществления способа определения доли магнитовосприимчивой фракции примесей в среде.

Устройство состоит из двух или трех фильтрационных колонок 1, в которых находится гранулированная насадка 2, например стальные шары, стружка, помещенная в магнитное поле, создаваемое намагничивающей системой 3. Колонки 1 гидравлически соединены входными патрубками 4 и выходными патрубками 5 соответственно с входным 6 и выходным 7 коллекторами, причем, выходные патрубки 5 снабжены запорно- регулирующей арматурой 8, позволяющей изменять скоростной режим фильтрования среды через насадку 2. Отбор проб среды после колонок 1 для определения содержания примесей одним из химических методов непосредственно после фильтрования через насадку 2 осуществляют через пробоот- борники 9, на которых могут быть установлены катушки 10 индуктивности.

Способ осуществляют следующим образом.

Анализируемую среду разделяют по меньшей мере на две части, которые независимо и одновременно пропускают через намагниченную насадку 2, расположенную в фильтрационных колонках 1. Параметры осаждения в колонках 1 отличаются по одному из режимных параметров (Н, В, L, у, d. V, ,7 - напряженности поля, индукции поля, высоте насадки, плотности насадки, диаметру гранул насадки, скорости фильтрования, динамической вязкости среды). При этом производят определение содержания примеси в исходной среде С0, после насадок с большей концентрацией примеси на выходе Ci или Ci, Ca и концентрации в смеси С.

Благодаря тому, что условия магнитного осаждения в колечках 1 различны, причем отличаются лишь одним параметром магнитного осаждения, становится возможным для определения доли магнитовосприимчивой фракции примесей воспользоваться общим уравнением магнитно-фпльтрацион- ной очистки

, ,2ТГ0,75

a kd H yL

,( a. n.u n tfbч

Ј 1-ехр - -5-,- Л

АITjVd2°J

s 1-exp

(a k3 ByL

T)Vd

- «.

.)

20

, (D

где j)- относительное снижение содержания примесей; ан, ав - размерные коэффициенты; k - средняя магнитная восприимчивость частиц; 6 - средний размер частиц; Ј0 - начальный скачок эффекта очистки.

Решив систему из двух (без Ј0) или трех (с Ј0) уравнений типа (1), записанную для случая разделения анализируемой среды на две или три части, получим уравнения

5

1 С -С о

С -2С+С MI о

АС

ъ -«JU4-L, м1 - .

(2)

АС -С +С

АС -С +С

00

. -о ть г ль - -го-«т

001 Г002I

: -с +с АС -с +зс-с -с I

О О 2 О О1 ZJ i /з)

45

где n, m - показатели степени, определяемые для каждого из отличающихся режимных параметров как

n UHi/H2)° 75; n Bi/B2; n Li/L2; n 5/1/72; n(d2/di)2; n J/2/ rjr,

Hi°-7V(H3° 75-H20-75); m(B2-Bi)/(B3-B2); m(L2-Li)/(L3-L2); гИу2- yi)/(V3- у 2): m(1/d22-1/di2)/(1/d32-1/d22); m(1 (ij-i-Mri i)/(1 Irjy-Mrj 2); m(1 /V2-1 /Vi)/(1 / V3-1 /V2).

С целью упрощения нахождения доли магнитовосприимчивой фракции примесей

величины режимных параметров можно выбирать, исходя из значений , либо , a .

В общем случае решают систему из К уравнений (1), где К - число колонок 1.

Анализируемую среду подают на фильтрование в колонках 1 через входной коллектор 6 и входные патрубки А, тем самым осуществляют разделение среды на части, которые независимо друг от друга пропускают через насадку 2. Далее профильтрованные части среды по патрубкам 5 попадают в выходной коллектоо 7, где смешиваются и отводятся из устройства. В колонках 1 при фильтровании среды задают условия очистки, отличающиеся одним из параметров Н, В (или /и}, L, у, d, ;, V, а концентрацию примесей определяют на входе в коллектор 6, выходе из коллектора 7 и, например, в случае разделения среды на две части, после одной из колонок 1. Сравнение остаточного содержния примесей непосредственно после колонок 1 осуществляют, используя уравнение (1), и в той части среды, которая имеет более высокую концентрацию примесей, дополнительно определяют их содержание. После этого производят расчет доли магнитовосприимчивых примесей по уравнению (2).

Пример 1. Аммиачную воду с исходной концентрацией железосодержащих примесей мкг/л пропускали через две колонки (№ 1 и Ne 2), заполненные стружечной насадкой, для которых режимные параметры соответственно равны кА/м; ,8 м; у 1 у ,55; м/ч; /2 200м/ч. Остаточная концентрация примесей после объединения обеих частей аммиачной воды составляла кг/л, а после колонки № 2 мкг/л. Вычисленная по формуле (2) доля магнито восприимчивой

фракции примесей Я 0,62.0

Пример 2. Отходящий газ сварочного

производства с концентрацией твердых

примесей ,8 г/м3 пропускали через две

колонки с насадкой длиной ,4 м в

виде шариков диаметром ,3 мм при скорости фильтрования ,25 м/с и напряженности магнитного поля кА/м; кА/м, при этом остаточная концентрация примесей составляла ,05

г/м3, а промежуточная ,22 r/м3. Расчетная доля магнитовосприимчивой фракции составила А 0,76.

Использование как минимум двух фильтрационных колонок, гидравлически соединенных патрубками с общими входным и выходным коллекторами, позволяет осуществлять их параллельную работу, что сокращает общее время фильтрования анализируемой среды через насадку, а также число измерений содержания примесей. При этом повышается оперативность проведения анализа для нахождения доли магнитовосприимчивой фракции примесей. Это обеспечивает также получение на выходе из

коллектора 7 высоких концентраций приме сей, что облегчает их определение. Способ не требует размагничивания частиц, обеспечивает нахождение величины Я для газообразных сред.

В результате производительность предлагаемого способа в 3-4 раза выше, чем известного.

Изобретение относится к измерительной технике, к магнитному разделению материалов, и может быть использовано в химической, теплоэнергетической, металлургической и других отраслях промышленности для измерения содержания частиц, обладающих магнитными свойствами, в аммиаке, паре, конденсате, циркулирующей воде и т. п. с целью установления целесообразности применения магнитных фильтров-осадителей для удаления примесей этих сред, а также выбора оптимальных режимов работы фильтров. Целью изобретения является повышение производительности определения за счет исключенияциклическогофильтрования. Анализируемую среду параллельно пропускают через две или три колонки с намагниченной гранулированной насадкой, затем потоки смешивают. Измерение концентрации примеси производят в исходной среде, на выходе из колонок с большей концентрацией примеси в смешанной среде. Вычислениесодержания магнитовосприимчивой фракции производят по приведенным в описании формулам, 1 ил. Wu С K-i Ы t J

Формула изобретения 40

45

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯМАГНИТОВОСПРИИМЧИВОЙФРАКЦИИ ПРИМЕСИ В СРЕДЕ, включающий измерение содержания примеси :до и после пропускания с заданной скоростью анализируемой среды фиксированной динамической вязкости через гранулированную насадку с заданными высотой слоя, плотностью упаковки, магнитной проницаемостью и диаметром гранул, подвергнутых воздействию магнитного поля с фиксированной напряженностью, оглашающийся тем, что, |с целью повышения производительности |способа, анализируемую среду разделяют на две-три части, каждую из которых пропускают с заданной скоростью через гранулированную насадку, после чего части анализируемой среды смеши

вают, измерение содержания примеси производят в исходной среде и в среде на выходе из одной - двух гранулированных насадок с большей концентра- Цией примеси и смешанной среде, причем при разделении анализируемой среды на две части содержание магнитовосприимчивой фракции примеси в среде определяют из уравнения

1 JL°

АС

Со-2С+С.,п

d n

- IlAC1 ш °

Vn J

I а при разделении анализируемой среды на три части содержание магни- 55 товослриимчивой фракции в среде определяют из уравнения

I f XCQ-VCZГ о

VV K-C0 3c-Ci-cJ - ° где А - содержание магнитовоспри

имчивой фракции примеси Б анализируемой среде, показатели степени п, m определяют из одного из следующих равенств:

.0,78

vv

W

{W

w

VV

L /L i г

V /V ;

г i

- H° 78-H° 7V(H° 7B-H° 7S) - -V vV-VV Vv ° (1/ Г1/Ф/ /Cl/d -l/d) ( )/

/(l/i73-l/i)z ) ( l/V2-l/Vi )/ /d/V -I/V ),

32

где HI, («I, U, yt, di, Vi, 771 - соответВ

0

ственно напряженность намагничивающего поля, магнитная проницаемость, высота слоя, плотность упаковки и диаметр гранул, скорость пропускания и динамическая вязкость анализируемой

среды для 1 -той гранулированной насадки;

Со - содержание примеси в исходной

анализируемой среде; Ci, Ca - содержание примеси в анализируемой среде на выходе из гранулированных насадок с большей концентрацией примеси;о

С - содержание примеси в смешанной среде.