Устройство для извлечения веществ из жидкой среды Советский патент 1993 года по МПК C02F1/48 B01D35/06 

Изобретение относится к перерабатывающей промышленности, и может быть использовано в технологиях разделения жидких сред, сгущения растворов и получения из них продуктов, а также для очистки жидкости от растворенных веществ.

Известно устройство для извлечения веществ из жидкой среды, содержащее корпус с патрубками подачи очищаемой жидкости и отвода очищенной жидкости и сгущенных веществ, охватывающие корпус электрические обмотки, соединенные с источником импульсов тока, а также магнитопровод с разделителем жидкости, установленные в корпусе коаксиально ему, причем магнитопровод выполнен в виде стержня из магни- томягкого материала, а разделитель жидкости в виде стопы колец, установленных с зазорами между собой, магнитопрово- дом и корпусом.

Недостатком известного устройства является малая удельная производительность и низкий КПД. Это обусловлено тем, что магнитопровод выполнен из магнитомягко- го материала, а источник тока выполнен с переменной полярностью. В процессе работы перемагничивают магнитопровод, что снижает КПД и удельную производительность устройства.

Целью изобретения является увеличение удельной производительности и коэффициента полезного действия устройства.

Цель достигается тем, что магнитопровод выполнен в виде постоянного магнита, а источник импульсов тока выполнен одно- полярным.

На фиг.1 изображено устройство, вид сбоку, разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство для извлечения веществ из жидкой среды содержит корпус.1 с патрубками 2,3,4 подачи очищаемой жидкости, отвода сгущенных продуктов и очищенной жидкости соответственно, охватывающие корпус электрическую обмотку 5, соединенную с источником 6 однополярных импульсов тока, и концентратор 7 магнитного потока, а также размещенные коаксиально в корпусе постоянный магнит 8 и разделитель 9 жидкости, выполненный в виде соос- ного набора, пластинчатых колец 10 и проницаемой мембраны 11, установленных

VJ

Ю 4 00 Ю О

с рабочими зазорами между собой, магнитом и корпусом.f

Жидкость с растворенными веществами подают через патрубок 2 в корпус 1 с заполнением жидкостью корпуса. Электрическую обмотку 5 подключают к источнику 6 и пропускают в обмотке однополярные импульсы тока, В соответствии с Законом электромагнитной индукции импульсы тока в обмотке 5 возбуждают ЭДС и однополярные импульсы индукционных токов в концентраторе 7 и в жидкости, находящейся в корпусе 1, при этом электрические токи в жидкости направлены антипараллельно токам, протекающим в концентраторе 7 магнитного потока, и направлены параллельно току Намагничивания постоянного магнита 8.

В соответствии с правилом Ленца на заряженные ионы веществ, создающие токи в жидкости, действуют силы Лоренца, притягивающие ионы к параллельным токам намагничивания магнита 8 и отталкивающие ионы от антипараллельных токов, протекающих в концентраторе 7. Под действием сил Лоренца ионы веществ дрейфуют в жидкости в поперечном сечении корпуса 1 к магниту 8, концентрируются на поверхности магнита 8, откуда отводят сгущенные вещества через патрубок 3. У боковой стенки корпуса 1 жидкость освобождается от ионов растворенных веществ, и через патрубок 4 отводят очищенную воду (жидкость).

Пример. Корпус 1 изготовлен из диэлектрического материала (например полиэтилен) в виде цилиндрической емкости диаметром 340 мм, высотой 2 м, объемам 70 л. Патрубок 2 подачи жидкости установлен на крышке корпуса 1.

Патрубки 3 и А для отвода сгущенных продуктов и очищенной жидкости установлены на днище корпуса 1 на расстоянии 7-10 и 1,310 м от его оси соответственно.

Концентратор 7 магнитного потока изготовлен из листовой меди в виде цилиндрической обечайки диаметром 3,1 10 м, высотой 2 м и закреплен на боковой стенке корпуса 1 коаксиально. Полное электрическое сопротивление концентратора 7 для кольцевых токов промышленной частоты составляет Ri 8 Ом.

Электрическая обмотка 5 выполнена на катушке внутренним диаметром 3,2-10 м, высотой м, намотана медным проводом в лаковой изоляции диаметром 310 м, длиной 1200 м, содержит 1200 витков провода, обладает полным электрическим сопротивлением Ro 15 Ом для токов

промышленной частоты. Обмотка 5 закреплена на боковой стенке концентратора 7 коаксиально, и соединена с источником 6 рднополярных импульсов тока.

В качестве источника 6 импульсов тока используют электрическую сеть переменного тока промышленной частоты 50 Гц напряжением V 380 В, мощностью W 5 кВт, к которой обмотку 5 подключают через диоды

таким образом, что на обмотку 5 подают

импульсы тока силой 25 А одного направл,

Постоянный магнит 8 изготовлен из

сплава ЮНДК-24 в виде цилиндрического

стержня диаметром 10 м, длиной 2 м, который намагничен вдоль оси стержня и обладает магнитным потоком Фм Вб с эквивалентным током м 1,8-106 А намагничивания. Магнит 8 покрыт диэлектрической оболочкой и размещен коаксиэльно в

корпусе 1 между его крышкой и днищем на расстоянии 10 м от боковой стенки корпуса.

Разделитель жидкости 9 выполнен в виде соосного набора пластинчатых колец 10,

скрепленных между собой стойками с рабочими зазорами м между пластинами, и установлен коаксиально в корпусе 1 между его боковой стенкой и магнитом 8 с рабочими зазорами м между ними. Всего в

разделителе 9 содержится шестьдесят пластин 10, выполненных из диэлектрического материала (оргстекло).

Проницаемая мембрана 11 изготовлена из тканого материала, имеющего поры 0,1о,2 мм в виде конической обечайки, и закреплена на кольцах 10 разделителя жидкости 9 по наружному периметру колец. Патрубок 3 отвода сгущенных продуктов расположен в контуре мембраны 11, а патрубок 4 отвода очищенной жидкости расположен за пределами контура мембраны 11. В качестве очищаемой жидкости через патрубок 2 в корпус 1 подают, например, морскую воду, содержащую 30 г/л растворенных продуктов в виде солей, с расходом 0,6 л/с (2160 л/ч) воды.

Вода проходит в зазорах между кольцами 10 разделителя 9 жидкости и заполняет полости в корпусе 1 между магнитом 8 и

боковой стенкой корпуса.

Электрическую обмотку 5 подключают к источнику 6 и пропускают в ней 50 импульсов тока в секунду силой I 25 А в импульсе, направленные в обмотке 5 параллельно с

направлением тока м 1,8-10 А намагничивания в магните 8.

Импульсы.тока создают в обмотке 5 магнитные потоки Ф0 1, Вб, которые возбуждают ЭДС индукции ЕО 1,2 В и

импульсы индукционных токов h 1,510 А в концентраторе 7 магнитного потока со встречными магнитными потоками Ф Вб. Импульсные магнитные потоки Фт Вб концентратора 7 в свою очередь наводят в полости корпуса 1 ЭДС индукции Ј1 1 В, и возбуждают в жидкости, находящейся в корпусе, кольцевые индукционные токи 1Ж 40 А.

В соответствии с Законом электромагнитной индукции токи в жидкости ж 40 А направлены антипараллельно возбуждающим их токам 11 1,5 105 А в концентраторе 7, и направлены параллельно току намагничивания 1М 1,8 10 А магнитаД В соответ- ст.вии с правилом Ленца на ионы растворенных веществ, создающие токи в жидкости, действуют : сумарные силы Лоренца F 5, H, направленные радиаль- но от боковой стенки с концентратором 7 к боковой стенке магнита 8.

Под действием полученных сил Лоренца как положительно, так и отрицательно заряженные ионы растворенных веществ дрейфуют в жидкости в поперечном сечении корпуса 1 от его боковой стенки к магниту 8, при этом ионы растворенных веществ сгущаются на боковой стенке магнита 8, откуда сгущенные вещества отводят через патрубок 3 в растворе содержащем 86 г/л веществ, с расходом 0,2 л /с (720 л /ч) раствора. В то же время у боковой стенки корпуса 1 вода освобождается от растворенных веществ, и через патрубок 4 отводят очищенную воду с остаточным содержанием в ней 2 г/л солей с расходом 0,4 л/с (1440 л/ч) воды.

Пластинчатые кольца 10 разделителя 9 препятствуют образованию перемешивающих потоков жидкости в корпусе 1, а мембрана 11 предотвращает смешивание сгущенного раствора с очищенной жидкостью в корпусе.

Удельная производительность устройства, отнесенная на 1 дм3 рабочего объема корпуса достигает: по извлеченным веществам 0,56 кг/ч, по очищенной жидкости 20 л/ч.

Расход электрической энергии на извлечение кг растворенных веществ составляет 100 Вт.ч,

Расход электрической энергии на очистку 1 л жидкости составляет - 3,5 Вт.ч.

Во втором варианте выполнения устройства концентратор 7 магнитного потока выполнен в виде цилиндрической обечайки электропроводного материала, который размещают внутри корпуса 1 в электрическом контакте с жидкостью, находящейся в

корпусе. При этом импульсы индукционных токов возбуждаемых в жидкости, направлены параллельно с токами в концентраторе 7, и направлены антипараллельно токам намагничивания магнита. В указанных условиях силы Лоренца действуют на ионы веществ в жидкости в сторону концентратора 7 и боковой стенки корпуса 1, при этом растворенные вещества сгущаются на боковой стенке концентратора 7, откуда отводят

сгущенные вещества через патрубок 4. Одновременно у поверхности магнита 8 жидкость освобождается от ионов веществ и через патрубок 3 отводят очищенную жидкость.

Удельная производительность и КПД устройства увеличены за счет размещения в корпусе постоянного магнита, и пропуска в обмотке импульсов тока одного направления, при этом уменьшены энергетические

затраты на создание тока намагничивания, и усилено воздействие их на ионы.

Использование: различные технологии разделения жидких сред, в частности, очистка жидкости от растворенных в ней веществ. Сущность изобретения: в корпусе, окруженном электрической обмоткой, соединенной с источником, импульсов тока, размещен магнитопровод в виде постоянного магнита. Источник тока выполнен од- нополярным, 2 ил.

Формула изобретения Устройство для извлечения веществ из жидкой среды, содержащее корпус с патрубками подачи очищаемой и отвода очищенной жидкости и сгущенного продукта, охватывающую корпус электрическую обмотку, соединенную с источником импульсов тока, магнитопровод с разделителем жидкости, установленный в корпусе коакси- ально ему, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения удельной производительности и КПД, магнитопровод выполнен в. виде постоянного магнита, а источник импульсов тока выполнен однополярным.