Mágneses terek alkalmazása technológiai célokra

Technológiai célokra a mágneses mezőket főként a következőkre használják:

• fémre és töltött részecskékre gyakorolt ​​hatás,

• víz és vizes oldatok mágnesezése,

• biológiai tárgyakra gyakorolt ​​hatás.

Az első esetben mágneses mező Különféle élelmiszer-közegek fémferromágneses szennyeződésektől való megtisztítására szolgáló szeparátorokban és töltött részecskék leválasztására szolgáló eszközökben használják.

A másodikban azzal a céllal, hogy megváltoztassák a víz fizikai-kémiai tulajdonságait.

A harmadikban a biológiai természetű folyamatok ellenőrzése.

A mágneses rendszereket alkalmazó mágneses szeparátorokban a ferromágneses szennyeződéseket (acél, öntöttvas stb.) választják el az ömlesztett tömegtől. Vannak elválasztók állandó mágnesek és elektromágnesek. A mágnesek emelőerejének kiszámításához az elektrotechnika általános kurzusából ismert közelítő képletet használjuk.

ahol Fm az emelőerő, N, S egy állandó mágnes vagy egy elektromágnes mágneses áramkörének keresztmetszete, m2, V a mágneses indukció, T.

Az emelőerő szükséges értékének megfelelően elektromágnes használatakor a mágneses indukció szükséges értékét határozzák meg, a mágnesező erőt (Iw):

ahol I az elektromágnes árama, A, w az elektromágnes tekercsének fordulatszáma, Rm a mágneses ellenállás egyenlő

itt lk a mágneses kör állandó keresztmetszetű és anyagú egyes szakaszainak hossza, m, μk a megfelelő szakaszok mágneses permeabilitása, H / m, Sk a megfelelő szakaszok keresztmetszete, m2, S a mágneses kör keresztmetszete, m2, B az indukció, T.

A mágneses ellenállás csak az áramkör nem mágneses szakaszainál állandó. Mágneses metszeteknél az RM értékét a mágnesezési görbék segítségével találjuk meg, mivel itt μ változó mennyiség.

Állandó mágneses térelválasztók

A legegyszerűbb és leggazdaságosabb szeparátorok állandó mágnesesek, mivel nem igényelnek többletenergiát a tekercsek táplálásához. Például pékségekben használják a liszt megtisztítására a vastartalmú szennyeződésektől. A magnetofonok teljes emelőereje ezekben a szeparátorokban általában legalább 120 N legyen. Mágneses térben a lisztnek vékony, körülbelül 6-8 mm vastag rétegben kell mozognia, nem nagyobb sebességgel. mint 0,5 m/s.

Az állandó mágneses leválasztóknak jelentős hátrányai is vannak: emelőerejük kicsi, és a mágnesek öregedése miatt idővel gyengül. Az elektromágneses szeparátorok nem rendelkeznek ezekkel a hátrányokkal, mivel a beépített elektromágnesek egyenárammal működnek. Emelőerejük sokkal nagyobb, és a tekercsárammal szabályozható.

ábrán. Az 1. ábra az ömlesztett szennyeződések elektromágneses szeparátorának diagramját mutatja.Az elválasztó anyagot az 1 fogadó garatba tápláljuk, és a 2 szállítószalag mentén a nem mágneses anyagból (sárgaréz stb.) készült 3 hajtódobhoz halad. A 3. dob egy álló DC 4 elektromágnes körül forog.

A centrifugális erő az anyagot az 5 kirakó lyukba dobja, és a ferro-szennyeződések a 4 elektromágnes mágneses terének hatására "ragadnak" a szállítószalagra, és csak azután válnak le róla, hogy elhagyják a mágnesek hatásterét. ferro-szennyeződések kiürítő nyílásába esés 6. Minél vékonyabb a termékréteg a szállítószalagon, annál jobb az elválasztás.

Mágneses terek segítségével szétválaszthatók a töltött részecskék diszpergált rendszerekben, ez a szétválasztás a Lorentz-erőkön alapul.

ahol Fl a töltött részecskére ható erő, N, k az arányossági tényező, q a részecske töltése, C, v a részecske sebessége, m / s, N mágneses térerősség, A / m, a a mező és a sebességvektorok közötti szög.

A pozitív és negatív töltésű részecskék, ionok Lorentz-erők hatására ellentétes irányban eltérülnek, emellett a különböző sebességű részecskék mágneses térben is szétválogatódnak a sebességük nagyságrendjének megfelelően.

Rizs. 1. Az ömlesztett szennyeződések elektromágneses leválasztójának diagramja

Eszközök víz mágnesezésére

Az elmúlt években számos tanulmány mutatta be a vízrendszerek – műszaki és természetes vizek, oldatok és szuszpenziók – mágneses kezelésének hatékony alkalmazásának lehetőségét.

A vízrendszerek mágneses kezelése során a következők fordulnak elő:

• a koaguláció felgyorsítása – a vízben szuszpendált szilárd részecskék adhéziója,

• az adszorpció kialakulása és javítása,

• a párolgás során sókristályok képződése nem az edény falán, hanem a térfogatban,

• a szilárd anyagok oldódásának felgyorsítása,

• szilárd felületek nedvesíthetőségének változása,

• az oldott gázok koncentrációjának változása.

Mivel a víz aktív résztvevője minden biológiai és legtöbb technológiai folyamatnak, tulajdonságainak mágneses tér hatására bekövetkező változásait sikeresen alkalmazzák az élelmiszertechnológiában, az orvostudományban, a kémiában, a biokémiában és a mezőgazdaságban is.

A folyadékban lévő anyagok helyi koncentrációjának segítségével a következők érhetők el:

• a természetes és technológiai vizek sótalanítása és minőségének javítása,

• tisztító folyadékok lebegő szennyeződésektől,

• az élelmiszer-fiziológiai és farmakológiai oldatok aktivitásának ellenőrzése,

• a mikroorganizmusok szelektív növekedési folyamatainak szabályozása (baktériumok, élesztőgombák szaporodási és osztódási sebességének gyorsítása vagy gátlása),

• a szennyvíz bakteriális kimosódási folyamatainak ellenőrzése,

• mágneses aneszteziológia.

A kolloid rendszerek, az oldódási és kristályosodási folyamatok tulajdonságainak szabályozását a következőkre használják:

• a sűrítési és szűrési folyamatok hatékonyságának növelése,

• a sók, vízkő és egyéb felhalmozódások csökkentése,

• a növények növekedésének javítása, terméshozamuk, csírázásuk növelése.

Figyeljük meg a mágneses vízkezelés jellemzőit. 1. A mágneses kezelés megköveteli a víz meghatározott sebességű kötelező áramlását egy vagy több mágneses mezőn keresztül.

2.A mágnesezés hatása nem tart örökké, hanem a mágneses tér vége után valamivel eltűnik, órákban vagy napokban mérve.

3. A kezelés hatása függ a mágneses tér indukciójától és gradiensétől, az áramlási sebességtől, a vízrendszer összetételétől és a terepen való tartózkodás idejétől. Meg kell jegyezni, hogy nincs egyenes arányosság a kezelés hatása és a mágneses térerősség nagysága között. A mágneses tér dőlése fontos szerepet játszik. Ez érthető, ha figyelembe vesszük, hogy az anyagra egy nem egyenletes mágneses tér felől ható F erőt a kifejezés határozza meg.

ahol x az anyag egységnyi térfogatára eső mágneses szuszceptibilitás, H a mágneses térerősség, A / m, dH / dx az intenzitás gradiens

A mágneses tér indukciós értékei általában 0,2-1,0 T tartományban vannak, a gradiens pedig 50,00-200,00 T / m.

A mágneses kezelés legjobb eredményét 1-3 m/s-os vízáramlási sebesség mellett érjük el.

A vízben oldott anyagok természetének és koncentrációjának hatásáról keveset tudunk. Megállapították, hogy a mágnesezési hatás a vízben lévő sószennyeződések típusától és mennyiségétől függ.

Íme néhány projekt a vízrendszerek mágneses kezelésére szolgáló létesítményekről állandó mágnesekkel és elektromágnesekkel, amelyek különböző frekvenciájú árammal működnek.

ábrán. 2.a víz mágnesezésére szolgáló berendezés vázlata látható két hengeres állandó mágnessel 3, A mágneses kör üreges ferromágneses magja által kialakított résében 2 folyik a víz 4 tokban elhelyezve L A mágneses tér indukciója 0,5 T, a gradiens 100,00 T / m A rés szélessége 2 mm.

Rizs. 2. Víz mágnesezésére szolgáló berendezés vázlata

Rizs. 3.Készülék vízrendszerek mágneses kezelésére

Az elektromágnesekkel felszerelt készülékeket széles körben használják. ábrán látható egy ilyen típusú készülék. 3. Több elektromágnesből 3 áll, 4 tekercsekkel, amelyek diamágneses bevonatba vannak elhelyezve 1. Mindez egy vascsőben 2 található. A víz a cső és a test közötti résbe áramlik, amelyet diamágneses burkolat véd. A mágneses tér erőssége ebben a résben 45 000-160 000 A / m. Az ilyen típusú készülékek más változataiban az elektromágneseket kívülről helyezik a csőre.

Minden vizsgált készülékben a víz viszonylag szűk réseken halad át, ezért előtisztítják a szilárd szuszpenzióktól. ábrán. A 4. ábra egy transzformátor típusú berendezés diagramját mutatja. Egy 1 járomból áll, 2 elektromágneses tekercsekkel, amelyek pólusai közé egy diamágneses anyagú 3 cső van elhelyezve. A készülék víz vagy cellulóz kezelésére szolgál különböző frekvenciájú váltakozó vagy pulzáló árammal.

Itt csak a legjellemzőbb készülékkialakításokat ismertetjük, amelyeket sikeresen alkalmaznak a gyártás különböző területein.

A mágneses mezők befolyásolják a mikroorganizmusok létfontosságú tevékenységének fejlődését is. A magnetobiológia egy fejlődő tudományterület, amely egyre gyakrabban talál gyakorlati alkalmazásokat, többek között az élelmiszer-előállítás biotechnológiai folyamataiban. Feltárásra kerül az állandó, változó és pulzáló mágneses terek hatása a mikroorganizmusok szaporodására, morfológiai és kulturális tulajdonságaira, anyagcseréjére, enzimaktivitására és egyéb élettevékenységére.

A mágneses terek hatása a mikroorganizmusokra, függetlenül azok fizikai paramétereitől, a morfológiai, kulturális és biokémiai tulajdonságok fenotípusos változékonyságához vezet. Egyes fajoknál a kezelés hatására megváltozhat a kémiai összetétel, az antigénszerkezet, a virulencia, az antibiotikumokkal, fágokkal és UV-sugárzással szembeni rezisztencia. Néha a mágneses mezők közvetlen mutációkat okoznak, de gyakrabban érintik az extrakromoszómális genetikai struktúrákat.

Nincs általánosan elfogadott elmélet, amely megmagyarázná a sejt mágneses mezőjének mechanizmusát. Valószínűleg a mágneses mezők mikroorganizmusokra gyakorolt ​​biológiai hatása a környezeti tényezőn keresztüli közvetett hatás általános mechanizmusán alapul.