Методика и условия проводимых экспериментальных исследований Описание и характеристика использованных в исследованиях магнитов и устройств для обработки жидкости (стр. 2 из 7)
Данный метод относится к очистке и обеззараживанию жидких сред, в частности к безреагентным способам, и может быть использован в различных отраслях народного хозяйства.
Известен способ магнитной обработки воды, включающий операции попеременного наложения и снятия магнитного поля с определённой частотой и крутизной фронтов импульсов, с одновременным охлаждением воды.В процессе обработки создают напряжённость поля H=200-2000 Э.
К недостаткам данного способа относятся высокие энергозатраты и сложность ведения
процесса очистки, требующего постоянного охлаждения воды.
Известен способ обработки жидких сред импульсным электромагнитным полем с длительностью импульса 10-5 - 10-7 мкс и с мгновенной мощностью импульса 50-1000 МВт. Однако данный способ трудноосуществим в обычных промышленных условиях и является очень дорогим, так как предполагает использование мощных установок, вырабатывающих импульсы огромной мгновенной мощности.
Способ защиты и очистки поверхностей ферромагнитных материалов от отложений может быть использован для защиты и очистки внутренних поверхностей водонагревателей, паровых, водогрейных котлов от накипи. Данный способ включает воздействие на ферромагнитную поверхность электромагнитным импульсным полем путём воздействия пачками импульсов с частотой 0,1-10 Гц. Воздействие электромагнитного импульсного поля на оборудование позволяет осуществить очистку поверхностей от накипи и препятствует её дальнейшему образованию.[7]
Также известен способ безреагентной обработки водных систем с целью разрушения и удаления накипи в теплообменной аппаратуре и водогрейных котлоагрегатах. Способ заключается в комплексном воздействии на систему магнитного и акустического полей, при этом на воду, движущуюся в трубе, воздействуют импульсным локальным магнитным полем. Технический результат данного способа состоит в повышении эффективности очищения стенок ёмкостей и трубопроводов от накипи, уменьшении энергоёмкости процесса, создании условий для предотвращения её образования, упрощении устройства, реализующего способ, снижении его габаритов, обеспечении возможности использования на уже действующих водогрейных, газовых и теплообменных системах.[8]
В ОАО «НИИМЕСТПРОМ» совместно с ООО НТЦ «АРГОНАВТ» проведены поисковые работы по магнитной обработке импульсным магнитным полем (ИМП) образцов сточных вод ОАО «Павловский ордена Почёта завод художественных металлоизделий им.Кирова» и отработанного технологического раствора, полученного после отмывки вырезки трубы от накипных отложений.
Целью поисковых исследований было определение влияния импульсного магнитного поля на качество обрабатываемой воды. Так как режимы воздействия электромагнитным импульсным полем при каждой обработке сточной воды или концентрированного технологического раствора изменялись, то соответственно изменялся и состав загрязнений в обработанной воде.
Результаты обработки проб ИМП приведены в таблицах 2-4. Для всех показателей:
-сточная вода,
-кислый отработанный технологический раствор,
-тот же раствор нейтрализованный
-нейтрализованный чистый моющий раствор, взятый для отмывки вырезки трубы от накипных отложений.
Установлена общая тенденция к снижению количества загрязняющих веществ по показателям:
-цветность; -солесодержание (сухой остаток),
-взвешенные вещества,
-железо общее,
-окисляемость по ХПК (содержание органических примесей)
По результатам опытов эффекты воздействия импульсного магнитного поля зависят как от состава обрабатываемых водных сред-разбавленной (сточная вода) или концентрированной (технологические растворы кислые и нейтрализованные),так и режимов магнитной обработки.
Воздействие ИМП различной частоты на водные среды является неокончательно изученной областью современной науки. Аппараты по магнитной обработке водных сред ИМП ещё имеют множество недостатков, и ,несмотря на эффективность, редко внедряются в промышленность.
1.3.Комбинированная магнитная обработка.
Наиболее малоизученной областью в водоподготовке и очистке воды является комбинированная обработка воды электромагнитным и постоянным магнитным полем. Небольшое количество публикаций на эту тему весьма обосновано, так как комбинированная магнитная обработка водных систем показывает высокие результаты в осветлении и очистке воды, и все особенности технологического процесса являются ноу-хау патентообладателей. Комбинированная магнитная обработка водных систем достаточно прибыльное изобретение,все аппараты отличаются дороговизной.
Предложен новый комплексный подход к очистке различных вод (в том числе сточных) от органических и неорганических веществ, а также взвешенных частиц, который может быть широко использован во всех отраслях промышленности, коммунальном и сельском хозяйстве. В основе технологии лежит взаимодействие вод,
представляющих собой дисперсные системы с электрически заряженными частицами ,с внешним электромагнитным полем. Кроме того, за счёт энергии соударений происходит дополнительная активация дисперсных систем.В электромагнитном аппарате ЭМА-50,созданном авторами, совмещаются воздействие на вещество переменного и постоянного магнитного поля, а также механическое действие постоянных магнитов из гексаферрита бария, находящихся внутри рабочей камеры аппарата.
Вода поступает в рабочую камеру аппарата, где размещены магнитные рабочие тела. Здесь происходит магнитная и механическая активация воды за счёт движения указанных тел под действием переменного электромагнитного поля, после чего активированная вода поступает в двухсекционный электромагнитный фильтр, в котором происходит дополнительная очистка вод.
В первой по ходу движения воды секции на сетке, находящейся в зоне генератора, способного генерировать электромагнитные поля напряжённостью 30-65 кА/м и частотой 50-100 Гц, помещены постоянные магниты эффективным диаметром 1-5 мм. Толщина слоя этих магнитов составляет 10-25 см (индукция до 0,1 Тл).Проходя через первую секцию, сточные воды подвергаются активирующей обработке в переменном электромагнитном поле. Период активации занимает от 15 с до 5 мин при напряжённости 40-50 кА/м и частоте 50 Гц.
Затем вода непрерывным потоком подаётся во вторую секцию, где на фильтрующей подложке из пористой полимерной пленки (или ткани) расположен слой намагниченного до насыщения магнитного порошка гексаферрита бария толщиной 5-30 см.В процессе очистки генератор переменного электромагнитного поля периодически отключают от электрического напряжения.
В электромагнитном фильтре происходит полная очистка воды от загрязнителей, которые в виде мелкодисперсного шлама осаждаются на магнитных телах (первая секция) и магнитном порошке (вторая секция).По мере накопления на магнитном порошке мелкодисперсного шлама и органических веществ на генератор переменного электромагнитного поля подаётся напряжение, под действием которого магнитные рабочие тела и магнитный порошок хаотически движутся, образуя магнитокипящий слой. При этом накопившейся шлам и органические загрязнения сбрасываются в приёмный бункер-накопитель.
Фильтрационный осадок автоматически собирают в отдельный бункер, а магнитные тела и магнитный порошок промывают чистой водой и очищают в электромагнитном поле фильтра. После промывки чистой водой внутреннего объёма аппарата напряжение отключается, магнитные материалы возвращаются в состояние покоя и вновь могут использоваться в качестве фильтра. Промывная вода отправляется на очистку в электромагнитный аппарат и снова используется для регенерации электромагнитного фильтра.
Время нахождения воды в электромагнитном фильтре зависит от скорости её подачи и характера загрязнений. Расход электроэнергии на очистку 1 м3 воды составляет 1-7 кВт в зависимости от производительности аппарата.
Данная технология очистки опробована на многих объектах: автомойках, нефтеперерабатывающих предприятиях, гальванических производствах.Во всех случаях содержание неорганических и органических загрязнителей, а также взвешенных веществ уменьшается до ПДК для водоёмов рыбохозяйственного назначения.[9]
1.4.Обработка постоянными магнитами.
Высокие скорости фильтрования и достаточный эффект осветления воды могут быть достигнуты при незначительной магнитной индукции (до 0,2 Тл).Именно поэтому широкое применение находят магнитные фильтры с постоянными магнитами.[3]
Магнит постоянный-[греч. Magnetis, от Magnetis Líthos, буквально — камень из Магнесии (древний город в Малой Азии, в котором были открыты залежи магнетита)], изделие определённой формы из жёсткого материала, способное сохранять высокую магнитную индукцию после устранения намагничивающего поля. Свойства магнита определяются характеристиками размагничивающего участка петли магнитного гистерезиса материала магнита: чем выше остаточная индукция Br и коэрцитивная сила Hc, тем выше намагниченность и стабильность магнита. Характерные поля постоянных магнитов — до 1 Т (10 кГс).