Способ контроля водных систем, прошедших обработку магнитным полем Советский патент 1992 года по МПК C02F1/48 G05D27/00 

Изобретение относится к технике, где используются аппараты магнитной обработки воды, в частности текстильной промышленности, и может быть использовано для настройки аппаратов магнитной обработки воды на оптимальный режим работы.

Известны способы контроля эффекта магнитной обработки водных систем, в которых измеряют после воздействия магнитного поля на воду изменение ее физических свойств (магнитную восприимчивость, электропроводность, угол смачивания и др.)

Известны также способы, в которых для увеличения изменения физико-химических свойств водных систем после магнитной обработки в них предварительно вводят добавки и по скорости набухания, оседания

добавок и т.д. судят о.б эффективности магнитной обработки. В этих способах процесс измерения удлиняется в связи с необходимостью точно взвешивать добавки, размешивать их, выделяя время на набухание и т.д.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, заключающийся в том, что пробы исходной и подвергнутой магнитной обработке жидкости нагревают до температуры, близкой к 100°С. В результате разной скорости температурного распада бикарбонат-иона регистрируются и сравниваются изменения электропроводности, рН и др.

Недостаток способа состоит в том, что измерение электрических характеристик водных систем ведется на переменном токе

ю

Сл)

о

00

(чаще всего 1000 Гц). На активированную магнитным полем систему оказывается, кроме нагревания, еще дополнительное электромагнитное воздействие. Известно, что движение зарядов зависит не только от 5 величины, но и взаимного направления электрического и магнитного полей. Иными словами, в одних случаях дополнительная обработка усиливает эффект активации водного раствора, а в других его снижает. Поэ- 10 тому наблюдается вариабельность результатов измерения. Снижается надежность, возникает потребность в увеличении количества опытов, увеличиваются затраты времени. Кроме того, относительное изме- 15 нение измеряемой величины (по отношению к контрольной пробе воды) лежит в пределах 10-15%.

Целью изобретения является повышение надежности, упрощение контроля эф- 20 фективности воздействия магнитного поля на водные растворы.

Поставленная цель достигается тем, что исходная и подвергнутая магнитной обработке пробы воды подогреваются в одном и 25 том же термостате до 70°С и фиксируется работа расширения жидкости. Во всех известных способах контроля воды после магнитной обработки эта величина не использовалась.Согласно первому закону 30 термодинамики подводимая к системе энергия в форме тепла д Q расходуется на изменение внутренней энергии системы dU и совершение работы д А pd V35

д Q d U + pd V.

При помещении в термостат проб воды с одинаковой начальной температурой с те- 40 чением времени установится одинаковая конечная температура . Если в пробе воды после магнитной обработки произошли какие-либо изменения, то они должны сказаться и на работе расширения. Остается 45 измерить давление р и изменение обьема d V .Сделать это можно различными способами. Например, если цилиндрические стаканы, которые заполнены пробами воды закрыть упругими мембранами (но так, что- 50 бы между мембраной и водой отсутствовал воздух), то работу расширения можно рассчитать по величине прогиба упругой мембраны. Измеряемой величиной, следовательно, является линейное переме- 55 щение центра мембраны.

Повышение надежности достигается за счет исключения дополнительного воздействия переменным электрическим полем на пробы воды и нагрева до температуры,

близкой к 100°С. При температуре, близкой к 100°С, начинается процесс нестабильного кипения, в котором наряду с перегревом стенок существенную роль играет число центров зародышей. Неодинаковость даже шероховатости стенок будет сказываться на измерениях.

Предлагаемый способ отличается тем, что измерение осуществляется дистанционно (бесконтактно) и на его результаты не влияют электрохимические реакции на поверхности датчиков. Становится возможным применение простого и надежного прибора для измерения линейных перемещений, например прибора-катетометра В 600 (точность измерения 0,005 мм), вместо кондуктометров, в которых нужно вводить температурную компенсацию или поправки в конечные результаты. Использование этого метода на порядок повышает точность контроля.

Сокращение времени контроля достигается за счет исключения необходимости прогрева, настройки приборов, сокращается сама процедура измерения. Меньше времени требуется и при нагрева проб воды до 70°С по сравнению со 100°С.

Способ осуществляют следующим образом.

Имеющие одну и ту же (комнатную или ниже) температуру пробы воды (контрольная и прошедшая магнитную обработку) заливают в металлические стаканы строго одинаковой емкости и размеров, герметично закрывают одинаковыми упругими мембранами и помещают в термостат. Фиксируют начальное положение мембран (нулевой уровень) в данном случае с помощью катетометра В600. По достижении равновесия в системе термостат - пробы (об этом можно судить по прекращению изменения прогиба мембран) фиксируют величину прогиба. По разности показаний катетометра (конечного и начального) вычисляют перемещение Д h для контрольной пробы и Л пэ, для пробы воды, обработанной полем, при неизменной температуре в термостате 70°С. Зная приращение, диаметр мембраны и коэффициент упругости мембраны, вычисляют работу расширения. По разности работы расширения контрольной пробы и прошедшей обработку полем судят о действии магнитного поля на воду. Чем она выше, тем лучше. Температура, до которой нагревают пробы воды, влияет на разность в измерениях работы расширения. Чем она выше, тем выше разность. Однако вблизи температуры кипения появляются нерегулярности, усложняющие измерения.

Поэтому температура должна быть ниже 100°С. Подогрев проб воды следует осуществлять от температуры поступления воды в аппарат магнитной обработки до 70 ± 5°С. Чем выше температура в термостате, тем больше работа расширения. На каждые 10°С нагрева воды в термостате (начиная с 25°С) величина работы расширения увеличивается примерно на 10%. После 70°С эта величина роста работы расширения резко падает.

Пример. При температуре воды в термостате 70°С работа расширения контрольной пробы А 3.72 . Дж. Работа расширения в ячейке с водой, обработанной при напряженности магнитного поля М 3800 Э и скорости 0,54 м/с составила А 5,. Разность в работе Л А 1,38 10 3Дж (начальная температура проб во всех опытах 812°С).

При обработке воды, движущейся со скоростью 0.25 м/с в поле напряженностью Н 3800 Э, разность работ Д А А - А 0,13 10 3Дж.

При обработке воды в поле Н 2000 Э и скорости движения жидкости 0,54 м/с разность работ расширения Д А 0,8 Дж.

0

5

0

5

При обработке воды в поле Н 3800 Э и скорости движения 0,54 м/с при фиксированной температуре термостата Т разность в работе расширения л А ,28 .

Чем больше разность в работе расширения, тем выше эффективность магнитной обработки.«

Предлагаемый способ контроля магнитной обработки воды прост, не требует сложного оборудования. Не велики затраты времени на контроль. Допускается автоматизация процесса настройки аппаратов магнитной обработки воды на работу в оптимальном режиме..

Формула изобретения

Способ контроля водных систем, прошедших обработку магнитным полем, включающий сравнение после нагрева физических характеристик проб воды до и после ее обработки магнитным полем, о т л и- чз ющийся тем. что, с целью упрощения, повышения надежности и сокращения времени контроля, пробы воды нагревают до 701 3°С и сравнивают изменения работы расширения воды до и после обработки ее магнитным полем.

Изобретение может быть использовано для наладки на оптимальный режим работы аппаратов электромагнитной обработки водных систем . Такие аппараты находят применение в текстильной промышленности, технологии химических производств, теплоэнергетике и др. Цель изобретения - повышение надежности, упрощение и сокращение времени контроля и наладки работы аппаратов магнитной обработки водных растворов. Поставленная цель достигается тем, что сравниваемые пробы контрольной жидкости и жидкости после магнитной обработки подогреваются до температуры 70°С и при фиксированной температуре измеряется работа расширения проб жидкости. По разности работ расширения контрольной и рабочей проб судят об эффективности магнитной обработки. сл С