Способ магнитной обработки воды Советский патент 1992 года по МПК C02F1/48 

Изобретение относится к промышленной обработке воды, в частности к противо- накипной обработке воды в магнитном аппарате.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса обработки воды магнитным полем.

Пример. Проводят магнитную обработку водопроводной воды при давлении 765 мм рт. ст., подогретой до температуры 357 К.

Качество воды: общая жесткость 0,6 ммоль/кг; хлориды 5 мг/кг; минерализован- ность 44 мг/кг.

Омагничивание проводят путем трехкратного наложения и снятия поля, которое достигается при пропускании воды в медной трубке со скоростью 8,5 см/с, нормальной к силовым линиям поля постоянного магнита, имеющего три полюса. Во всех опытах напряженность магнитного полюса Н не изменяется и равна оптимальным величинам, т. е. у северного полюса 600 Э и у южных полюсов по 300 Э. Магнит и медную трубку для отвода теплоты помещают в сосуд с проточной водой, температура которой изменяете в пределах 278-ЗСО К. при ..этом вследствие перепада температур в медной трубке ( К) и проточной воды (Т-278-300 К) происходит охлаждение воды одновременно с ее омагничиванием. Испытания воды в медной трубке проводят в четырех режимах при различных перепадах температур на всей длине активной зоны аппарата (табл. 1). Контроль за эффективностью магнитной обработки воды осуществляется по скорости осаждения твердой фазы отфильтрованной суспензии известкового молока, которая добавляется в количестве 20% к омагниченным пробам воды. Смесь воды и известкового молока взмучивают и измеряют скорость осаждения твердой фазы по движению границы раздела в мерной пробирке. Данные сведены в табл. 1.

С/

С

д

О

о

Ю

о

00

В отсутствие поля равновесная система может иметь (2J-M) различных возможных состояний, соответствующих различным значениям момента количества движения в направлении поля с одной и той же энергией, где J число, выражающее спин системы. При наложении магнитного поля на систему появляется дополнительная энергия взаимодействия, которая разделяет эти состояния на (2J+1)состояния, различающиеся по энергии. Первоначальный энергетический уровень расщепляется на (2J+ 1} новых уровней. Часть частиц занимает верхние энергетические уровни, а часть - нижние. В известном способе (без отвода, подвода теплоты) при попеременном наложении и снятия магнитного поля (табл. 1) населенности верхних и нижних энергетических уровней остаются почти одинаковыми и лишь небольшой избыток магнитных моментов системы может перейти в состояние с минимальной энергией, а следовательно, выстроится по полю, что препятствует возникновению магнитного момента системы, а низкая намагниченность приводит к понижению противонакипного эффекта.

Охлаждение воды одновременно с омагничиванием обеспечивает увеличение населенности частиц на нижних энергетических уровнях по сравнению с населенностью верхних уровней в течение всего периода обработки, что способствует возникновению и развитию магнитного момента системы и повышению эффективности процесса обработки воды магнитным полем. Это подтверждается режимами испытаний 2 и 3 (табл. 1), в которых перепад температур на всей длине активной зоны составляет 0.2 К на границе и 0,1 К внутри допускаемого интервала понижения температуры воды. При этом наблюдается повышение эффективности обработки по сравнению с известным способом. И, напротив, при испытаниях, проведенных в режиме 4 с подводом теплоты, в которых перепад температуры на всей длине активной зоны составляет минус 0,1 К, т. е. находится за пределами допускаемого интервала понижения температуры, повышение эффективности по сравнению с известным способом не наблюдается.

. Просчитано четыре варианта, различающихся по производительности аппарата, температуре, давлению и жесткости воды, диаметру корпуса аппарата. Исходные данные и результаты расчета аппарата магнитной обработки воды по предлагаемому способу приведены в табл. 2. Выбранные размер корпуса аппарата, его производительность, равная паропроизводительности

котла, температура и давление при жесткости воды 0,6 ммоль/кг, 14 стальных шайб (полюсов) и три ФБШ, расположенные между стальными шайбами, при оптимальной напряженности магнитного поля, равной 811 Э. обеспечивают соблюдение условия ТМв ЈТ1 ТМн.

Включению магнитного аппарата в работу предшествует исследование внутрен- 0 ней поверхности йагрева котла, которое показало, что вырезанная часть поверхности на выгнутом вводе в верхний барабан имеет твердые отложения солей толщиной 3.5-4 мм на лобовой части трубы, обращен- 5 ной к факелу. В целом вся внутренняя поверхность трубы покрыта твердой накипью белого цвета толщиной не менее 1,5 мм.

После включения магнитного аппарата с охлаждающими ребрами (1 вариант) ниж- 0 ний и верхний водяные коллекторы котла, отработавшие с аппаратом 3000 ч. отложений солей на поверхности не имеют. Поверхность покрыта небольшим налетом (0,1 мм), легко удаляемым ветошью. 5На чертеже представлен аппарат для осуществления способа магнитной обработки воды.

Аппарат для магнитной обработки воды состоит из ферромагнитного корпуса 1 с 0 приваренными охлаждающими ребрами 2, имеющего на входе и выходе обрабатываемой воды фланцы 3 и в верхней части штыри 4 для удерживания держателя 5 в форме трубы вместе с прижимной втулкой 6 и не- 5 сущим феррито-бариевые магнитные 8 и стальные 9 шайбы неферромагнитным стержнем 10, закрепленным на кольце 11 держателя 5 прижимной гайкой 12. Кольцо 11 и держатель 5 скреплены приваренными 0 пальцами 13. Центрирующие винты 14 установлены на центрирующих стальных шайбах 9. Б качестве амортизаторов при тепловом расширении и вибрзцирх применены резиновые шайбы 15.

5Обрабатываемая вода, имеющая температуру, например (343-353 К), большую температур воздуха в помещении, где установлен аппарат, проходит по прямому кольцевому каналу 16, обеспечивающему на- 0 именыиую потерю напора, где производится ее обработка магнитным полем и одновременно охлаждение по предусмотренному каналу диссипации энергии в виде охлаждающих ребер, приваренных к корпу- 5 су аппарата. Выводится вода через верхнюю часть корпуса 1.

Благодаря закреплению несущего неферромагнитного стержня на кольце держателя в форме трубы и установке его на приваренных к корпусу штырях образованный центрирующими винтами в полости корпуса прямой кольцевой качал создает дополнительный эффект в виде снижения потери напора и, следовательно, повышения пропускной способности аппарата.

При изменяющихся параметрах воды, например при повышении жесткости до 1,5 ммоль/кг, путем варьирования размером корпуса аппарата, температурой воды и производительностью можно повысить эф- фективность процесса обработки. Отклонение от заявляемого условия ТМа Т1 5: ТМн в сторону уменьшения TL теплоотвода (II вариант) ведет к снижению эффекта магнитной обработки воды.

Реализация предлагаемого способа позволяет резко сократить накипеобразова- ние и тем самым существенно улучшить теплопередачу в теплообменниках, что приводит к повышению их КПД и в конечном итоге к экономии топлива. Одновременно заметно сокращается трудоемкость ремонтных раСст по о.:: накипи.

-.; теплоссь-енни ;; от

Формула изобретения

Способ магнитной обработки воды, включающий опергции попеременного наложения и снятия магнитного поля с определенной частотой и крутизной фронтов и импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса обработки воды,одновременно с омагни- чиванием воду охлаждают, при этом напряженность Н магнитного поля создают 200-2000 Э, а понижение,, температуры на всей длине активной-зоны аппарата должно удовлетворять условию ТМн ЈTL ТМв, гдеТМн;10 4Н (К), ,33 ТМн (К) - соответственно нижняя и верхняя границы допускаемого интервала понижения температуры омагни- чиваемой воды.

Изобретение относится к промышленной обработке воды, в частности к противо- накипной обработке, и позволяет повысить эффективность процесса обработки воды магнитным полем. Способ включает операции попеременного наложения и снятия магнитного поля с определенной частотой и крутизной фронтов и импульсов, одновременно с омагничиванием оптимальной напряженностью магнитного поля воду охлаждают, понижают ее температуру по всей длине активной зоны аппарата в пределах допускаемого интервала. 1 ил., 2 табл.

Таблица 1

Таблица 2