Magnetinių laukų taikymas technologiniais tikslais

Technologiniais tikslais magnetiniai laukai daugiausia naudojami:

• poveikis metalui ir įkrautoms dalelėms,

• vandens ir vandeninių tirpalų įmagnetinimas,

• poveikis biologiniams objektams.

Pirmuoju atveju magnetinis laukas jis naudojamas separatoriuose, skirtuose įvairioms maisto terpėms išvalyti nuo metalinių feromagnetinių priemaišų, ir įkrautų dalelių atskyrimo įrenginiuose.

Antruoju, siekiant pakeisti fizines-chemines vandens savybes.

Trečioje - kontroliuoti biologinio pobūdžio procesus.

Magnetiniuose separatoriuose, kuriuose naudojamos magnetinės sistemos, feromagnetinės priemaišos (plienas, ketus ir kt.) yra atskiriamos nuo birios masės. Yra separatoriai su nuolatiniai magnetai ir elektromagnetai. Magnetų kėlimo jėgai apskaičiuoti naudojama apytikslė formulė, žinoma iš bendrojo elektrotechnikos kurso.

kur Fm – kėlimo jėga, N, S – nuolatinio magneto arba elektromagneto magnetinės grandinės skerspjūvis, m2, V – magnetinė indukcija, T.

Pagal reikiamą kėlimo jėgos vertę, naudojant elektromagnetą, nustatoma reikiama magnetinės indukcijos vertė, įmagnetinimo jėga (Iw):

kur I – elektromagneto srovė, A, w – elektromagneto ritės apsisukimų skaičius, Rm – magnetinė varža, lygi

čia lk yra atskirų magnetinės grandinės sekcijų ilgis su pastoviu skerspjūviu ir medžiaga, m, μk yra atitinkamų sekcijų magnetinis pralaidumas, H / m, Sk yra atitinkamų sekcijų skerspjūvis, m2, S yra magnetinės grandinės skerspjūvis, m2, B yra indukcija, T.

Magnetinė varža yra pastovi tik nemagnetinėms grandinės atkarpoms. Magnetinėms sekcijoms RM reikšmė randama naudojant įmagnetinimo kreives, nes čia μ yra kintamas dydis.

Nuolatinio magnetinio lauko separatoriai

Paprasčiausi ir ekonomiškiausi separatoriai yra su nuolatiniais magnetais, nes jiems nereikia papildomos energijos ritėms maitinti. Jie naudojami, pavyzdžiui, kepyklose miltams išvalyti nuo juodųjų priemaišų. Bendra magnetofonų kėlimo jėga šiuose separatoriuose, kaip taisyklė, turi būti ne mažesnė kaip 120 N. Magnetiniame lauke miltai turi judėti plonu, apie 6-8 mm storio sluoksniu, ne didesniu greičiu. nei 0,5 m/s.

Nuolatinio magneto separatoriai turi ir didelių trūkumų: jų keliamoji jėga nedidelė ir laikui bėgant silpsta dėl magnetų senėjimo. Separatoriai su elektromagnetais šių trūkumų neturi, nes juose sumontuoti elektromagnetai maitinami nuolatine srove. Jų kėlimo jėga yra daug didesnė ir gali būti reguliuojama ritės srove.

Fig. 1 parodyta birių priemaišų elektromagnetinio separatoriaus schema.Atskyrimo medžiaga tiekiama į priėmimo bunkerį 1 ir išilgai konvejerio 2 juda į pavaros būgną 3, pagamintą iš nemagnetinės medžiagos (žalvario ir kt.). Būgnas 3 sukasi aplink stacionarų DC 4 elektromagnetą.

Išcentrinė jėga meta medžiagą į iškrovimo angą 5, o fero priemaišos, veikiamos elektromagneto 4 magnetinio lauko, „prilimpa“ prie konvejerio juostos ir nuo jos atsiskiria tik išėjus iš magnetų veikimo lauko. įkritimas į fero- priemaišų iškrovimo angą 6. Kuo plonesnis gaminio sluoksnis ant konvejerio juostos, tuo geriau atsiskiria.

Magnetiniai laukai gali būti naudojami atskirti įkrautas daleles išsklaidytose sistemose.Šis atskyrimas pagrįstas Lorenco jėgomis.

čia Fl – jėga, veikianti įkrautą dalelę, N, k – proporcingumo koeficientas, q – dalelių krūvis, C, v – dalelės greitis, m/s, N – magnetinio lauko stiprumas, A / m, a yra kampas tarp lauko ir greičio vektorių.

Teigiamai ir neigiamai įkrautos dalelės, jonai, veikiant Lorenco jėgoms, nukreipiami į priešingas puses, be to, skirtingo greičio dalelės taip pat rūšiuojamos magnetiniame lauke pagal jų greičių dydžius.

Ryžiai. 1. Tūrinių priemaišų elektromagnetinio separatoriaus diagrama

Prietaisai vandens įmagnetinimui

Daugybė pastaraisiais metais atliktų tyrimų parodė galimybę efektyviai pritaikyti vandens sistemų – techninių ir gamtinių vandenų, tirpalų ir suspensijų – magnetinį apdorojimą.

Vandens sistemų magnetinio apdorojimo metu įvyksta:

• koaguliacijos pagreitis – vandenyje pakibusių kietųjų dalelių sukibimas,

• adsorbcijos formavimas ir gerinimas,

• druskos kristalų susidarymas garuojant ne ant indo sienelių, o tūryje,

• pagreitina kietųjų dalelių tirpimą,

• kietų paviršių drėgnumo pokytis,

• ištirpusių dujų koncentracijos pokytis.

Kadangi vanduo yra aktyvus visų biologinių ir daugumos technologinių procesų dalyvis, jo savybių pokyčiai veikiant magnetiniam laukui sėkmingai naudojami maisto technologijoje, medicinoje, chemijoje, biochemijoje, taip pat žemės ūkyje.

Vietinės medžiagų koncentracijos skystyje pagalba galima pasiekti:

• natūralių ir technologinių vandenų gėlinimas ir kokybės gerinimas,

• valymo skysčiai nuo suspenduotų priemaišų,

• kontroliuoti maisto fiziologinių ir farmakologinių tirpalų aktyvumą,

• selektyvaus mikroorganizmų augimo procesų kontrolė (bakterijų, mielių augimo ir dalijimosi greičio pagreitinimas arba slopinimas),

• kontroliuoti nuotekų bakterijų išplovimo procesus,

• magnetinė anesteziologija.

Kontroliuojant koloidinių sistemų savybes, tirpimo ir kristalizacijos procesus:

• tirštinimo ir filtravimo procesų efektyvumo didinimas,

• druskų nuosėdų, apnašų ir kitų sankaupų mažinimas,

• gerinant augalų augimą, didinant jų derlių, daigumą.

Atkreipkite dėmesį į magnetinio vandens valymo ypatybes. 1. Magnetiniam apdorojimui reikalingas privalomas vandens srautas tam tikru greičiu per vieną ar kelis magnetinius laukus.

2.Įmagnetinimo poveikis trunka ne amžinai, o išnyksta praėjus kuriam laikui pasibaigus magnetiniam laukui, matuojant valandomis ar dienomis.

3. Apdorojimo poveikis priklauso nuo magnetinio lauko indukcijos ir jo gradiento, srauto greičio, vandens sistemos sudėties ir laiko, kai jis yra lauke. Pažymėtina, kad nėra tiesioginio proporcingumo tarp gydymo efekto ir magnetinio lauko stiprumo dydžio. Magnetinio lauko pakreipimas vaidina svarbų vaidmenį. Tai suprantama, jei manome, kad jėga F, veikianti medžiagą iš netolygaus magnetinio lauko pusės, yra nulemta išraiškos

čia x – medžiagos tūrio vieneto magnetinis jautrumas, H – magnetinio lauko stiprumas, A/m, dH/dx – intensyvumo gradientas

Paprastai magnetinio lauko indukcijos vertės yra 0,2-1,0 T diapazone, o gradientas yra 50,00-200,00 T / m.

Geriausi magnetinio apdorojimo rezultatai pasiekiami, kai vandens srautas lauke lygus 1–3 m/s.

Mažai žinoma apie vandenyje ištirpusių medžiagų prigimties ir koncentracijos įtaką. Nustatyta, kad įmagnetinimo efektas priklauso nuo druskų priemaišų vandenyje tipo ir kiekio.

Štai keletas vandens sistemų magnetinio apdorojimo įrenginių su nuolatiniais magnetais ir elektromagnetais, maitinamais skirtingo dažnio srovėmis, projektai.

Fig. 2.pavaizduota vandens įmagnetinimo dviem cilindriniais nuolatiniais magnetais įrenginio schema 3, Magnetinės grandinės plyšyje 2 teka vanduo, kurį sudaro tuščiavidurė feromagnetinė šerdis 4, įdėta į korpusą L Magnetinio lauko indukcija yra 0,5 T, gradientas yra 100,00 T / m Tarpo plotis 2 mm.

Ryžiai. 2. Vandens įmagnetinimo prietaiso schema

Ryžiai. 3.Įrenginys vandens sistemų magnetiniam apdorojimui

Plačiai naudojami prietaisai su elektromagnetais. Šio tipo įrenginys parodytas fig. 3. Jį sudaro keli elektromagnetai 3 su ritėmis 4, patalpintos į diamagnetinę dangą 1. Visa tai yra geležiniame vamzdyje 2. Vanduo teka į tarpą tarp vamzdžio ir korpuso, apsaugotą diamagnetiniu dangteliu. Magnetinio lauko stiprumas šioje plyšyje yra 45 000-160 000 A / m. Kitose šio tipo aparatų versijose elektromagnetai ant vamzdžio dedami iš išorės.

Visuose svarstomuose įrenginiuose vanduo praeina per gana siaurus tarpus, todėl iš anksto išvalomas nuo kietų suspensijų. Fig. 4 parodyta transformatoriaus tipo aparato schema. Jį sudaro jungas 1 su elektromagnetinėmis ritėmis 2, tarp kurių polių yra įdėtas diamagnetinės medžiagos vamzdis 3. Prietaisas skirtas vandens ar celiuliozės apdorojimui skirtingo dažnio kintamomis arba pulsuojančiomis srovėmis.

Čia aprašomi tik tipiškiausi įrenginių dizainai, kurie sėkmingai naudojami įvairiose gamybos srityse.

Magnetiniai laukai taip pat turi įtakos mikroorganizmų gyvybinės veiklos vystymuisi. Magnetobiologija yra besivystanti mokslo sritis, kuri vis dažniau atranda praktinį pritaikymą, įskaitant biotechnologinius maisto gamybos procesus. Atskleidžiama pastovių, kintamų ir pulsuojančių magnetinių laukų įtaka mikroorganizmų dauginimuisi, morfologinėms ir kultūrinėms savybėms, medžiagų apykaitai, fermentų veiklai ir kitiems gyvenimo veiklos aspektams.

Magnetinių laukų poveikis mikroorganizmams, nepaisant jų fizikinių parametrų, lemia fenotipinį morfologinių, kultūrinių ir biocheminių savybių kintamumą. Kai kurioms rūšims dėl gydymo gali pakisti cheminė sudėtis, antigeninė struktūra, virulentiškumas, atsparumas antibiotikams, fagams ir UV spinduliuotei. Kartais magnetiniai laukai sukelia tiesiogines mutacijas, tačiau dažniau jie paveikia ekstrachromosomines genetines struktūras.

Nėra visuotinai priimtos teorijos, paaiškinančios magnetinio lauko mechanizmą ląstelėje. Ko gero, biologinis magnetinių laukų poveikis mikroorganizmams grindžiamas bendru netiesioginės įtakos per aplinkos veiksnį mechanizmu.