Primjena magnetskih polja u tehnološke svrhe

U tehnološke svrhe, magnetska polja se uglavnom koriste za:

• utjecaj na metal i nabijene čestice,

• magnetizacija vode i vodenih otopina,

• utjecaj na biološke objekte.

U prvom slučaju magnetsko polje koristi se u separatorima za pročišćavanje raznih prehrambenih medija od metalnih feromagnetskih primjesa te u uređajima za odvajanje nabijenih čestica.

U drugom, s ciljem promjene fizikalno-kemijskih svojstava vode.

U trećem - kontrolirati procese biološke prirode.

U magnetskim separatorima koji koriste magnetske sustave, feromagnetske nečistoće (čelik, lijevano željezo itd.) se odvajaju od nasipne mase. Postoje separatori sa stalni magneti i elektromagneti. Za izračunavanje sile dizanja magneta koristi se približna formula poznata iz općeg tečaja elektrotehnike.

gdje je Fm sila dizanja, N, S poprečni presjek stalnog magneta ili magnetskog kruga elektromagneta, m2, V magnetska indukcija, T.

Prema potrebnoj vrijednosti sile dizanja, potrebna vrijednost magnetske indukcije se određuje kada se koristi elektromagnet, sila magnetiziranja (Iw):

gdje je I struja elektromagneta, A, w je broj zavoja zavojnice elektromagneta, Rm je magnetski otpor jednak

ovdje je lk duljina pojedinih dionica magnetskog kruga s konstantnim presjekom i materijalom, m, μk je magnetska permeabilnost odgovarajućih dionica, H / m, Sk je presjek odgovarajućih dionica, m2, S je presjek magnetskog kruga, m2, B je indukcija, T.

Magnetski otpor je konstantan samo za nemagnetske dijelove kruga. Za magnetske presjeke, vrijednost RM nalazi se pomoću krivulja magnetizacije, budući da je ovdje μ promjenjiva veličina.

Separatori trajnog magnetskog polja

Najjednostavniji i najekonomičniji su separatori s permanentnim magnetima, jer ne zahtijevaju dodatnu energiju za napajanje zavojnica. Koriste se, primjerice, u pekarama za čišćenje brašna od željeznih nečistoća. Ukupna sila podizanja magnetofona u ovim separatorima, u pravilu, treba biti najmanje 120 N. U magnetskom polju brašno se treba kretati u tankom sloju, debljine oko 6-8 mm, brzinom ne većom. od 0,5 m/s.

Separatori s trajnim magnetima također imaju značajne nedostatke: njihova sila podizanja je mala i s vremenom slabi zbog starenja magneta. Separatori s elektromagnetima nemaju te nedostatke, budući da se elektromagneti ugrađeni u njih napajaju istosmjernom strujom. Njihova podizna sila je puno veća i može se prilagoditi strujom zavojnice.

Na sl. Slika 1 prikazuje dijagram elektromagnetskog separatora za rasute nečistoće.Materijal za odvajanje se dovodi u prihvatni lijevak 1 i kreće se duž transportera 2 do pogonskog bubnja 3 od nemagnetskog materijala (mjed, itd.). Bubanj 3 rotira oko stacionarnog elektromagneta DC 4.

Centrifugalna sila izbacuje materijal u otvor za istovar 5, a fero-nečistoće pod djelovanjem magnetskog polja elektromagneta 4 "lijepe" se za pokretnu traku i odvajaju se od nje tek nakon što napuste polje djelovanja magneta. pada u rupu za istovar feromestoća 6. Što je tanji sloj proizvoda na pokretnoj traci, to je bolje odvajanje.

Magnetska polja se mogu koristiti za odvajanje nabijenih čestica u disperziranim sustavima. Ovo odvajanje se temelji na Lorentzovim silama.

gdje je Fl sila koja djeluje na nabijenu česticu, N, k je faktor proporcionalnosti, q je naboj čestice, C, v je brzina čestice, m/s, N je jakost magnetskog polja, A / m, a je kut između vektora polja i brzine.

Pozitivno i negativno nabijene čestice, ioni se pod djelovanjem Lorentzovih sila skreću u suprotnim smjerovima, osim toga, čestice s različitim brzinama također se razvrstavaju u magnetskom polju u skladu s veličinama svojih brzina.

Riža. 1. Shema elektromagnetskog separatora za rasute nečistoće

Uređaji za magnetiziranje vode

Brojna istraživanja provedena posljednjih godina pokazala su mogućnost učinkovite primjene magnetskog tretmana vodenih sustava — tehničkih i prirodnih voda, otopina i suspenzija.

Tijekom magnetske obrade vodenih sustava događa se sljedeće:

• ubrzanje koagulacije - prianjanje krutih čestica suspendiranih u vodi,

• stvaranje i poboljšanje adsorpcije,

• stvaranje kristala soli tijekom isparavanja ne na stijenkama posude, već u volumenu,

• ubrzavanje otapanja krutih tvari,

• promjena močivosti čvrstih površina,

• promjena koncentracije otopljenih plinova.

Budući da je voda aktivan sudionik u svim biološkim i većini tehnoloških procesa, promjene njezinih svojstava pod utjecajem magnetskog polja uspješno se koriste u prehrambenoj tehnologiji, medicini, kemiji, biokemiji, a također iu poljoprivredi.

Uz pomoć lokalne koncentracije tvari u tekućini moguće je postići:

• desalinizaciju i poboljšanje kakvoće prirodnih i tehnoloških voda,

• tekućine za čišćenje od suspendiranih nečistoća,

• kontrolirati aktivnost fizioloških i farmakoloških otopina hrane,

• kontrola procesa selektivnog rasta mikroorganizama (ubrzanje ili inhibicija brzine rasta i diobe bakterija, gljivica),

• kontrola procesa bakterijskog ispiranja otpadnih voda,

• magnetska anesteziologija.

Upravljanje svojstvima koloidnih sustava, procesima otapanja i kristalizacije koristi se za:

• povećanje učinkovitosti procesa zgušnjavanja i filtracije,

• smanjenje naslaga soli, kamenca i drugih nakupina,

• poboljšanje rasta biljaka, povećanje njihovog prinosa, klijavost.

Zabilježimo značajke magnetske obrade vode. 1. Magnetski tretman zahtijeva obvezno strujanje vode određenom brzinom kroz jedno ili više magnetskih polja.

2.Učinak magnetizacije ne traje zauvijek, već nestaje neko vrijeme nakon prestanka magnetskog polja, mjereno satima ili danima.

3. Učinak tretmana ovisi o indukciji magnetskog polja i njegovom gradijentu, brzini protoka, sastavu vodnog sustava i vremenu provedenom u polju. Napominje se da ne postoji izravna proporcionalnost između učinka liječenja i veličine jakosti magnetskog polja. Nagib magnetskog polja igra važnu ulogu. To je razumljivo ako uzmemo u obzir da je sila F koja djeluje na tvar sa strane nejednolikog magnetskog polja određena izrazom

gdje je x magnetska susceptibilnost po jedinici volumena tvari, H je jakost magnetskog polja, A / m, dH / dx je gradijent intenziteta

U pravilu, vrijednosti indukcije magnetskog polja su u rasponu od 0,2-1,0 T, a gradijent je 50,00-200,00 T / m.

Najbolji rezultati magnetske obrade postižu se pri brzini protoka vode u polju od 1-3 m/s.

Malo se zna o utjecaju prirode i koncentracije tvari otopljenih u vodi. Utvrđeno je da učinak magnetizacije ovisi o vrsti i količini nečistoća soli u vodi.

Evo nekoliko projekata instalacija za magnetsku obradu vodenih sustava s permanentnim magnetima i elektromagnetima napajanim strujama različitih frekvencija.

Na sl. 2.prikazuje shemu uređaja za magnetiziranje vode s dva cilindrična trajna magneta 3, Voda teče u rasporu 2 magnetskog kruga kojeg čini šuplja feromagnetska jezgra 4 smještena u kućište L Indukcija magnetskog polja je 0,5 T, nagib je 100,00 T/m Širina razmaka 2 mm.

Riža. 2. Shema uređaja za magnetiziranje vode

Riža. 3.Uređaj za magnetsku obradu vodenih sustava

Uređaji opremljeni elektromagnetima naširoko se koriste. Uređaj ove vrste prikazan je na sl. 3. Sastoji se od nekoliko elektromagneta 3 sa zavojnicama 4 postavljenim u dijamagnetsku prevlaku 1. Sve se to nalazi u željeznoj cijevi 2. Voda teče u razmak između cijevi i tijela, zaštićen dijamagnetskim poklopcem. Snaga magnetskog polja u ovom otvoru je 45 000-160 000 A / m. U ostalim izvedbama ove vrste uređaja elektromagneti su postavljeni na cijev s vanjske strane.

U svim razmatranim uređajima voda prolazi kroz relativno uske otvore, stoga se prethodno čisti od čvrstih suspenzija. Na sl. Slika 4 prikazuje dijagram aparata tipa transformatora. Sastoji se od jarma 1 s elektromagnetskim zavojnicama 2, između čijih je polova položena cijev 3 od dijamagnetskog materijala. Uređaj se koristi za tretiranje vode ili celuloze izmjeničnim ili pulsirajućim strujama različitih frekvencija.

Ovdje su opisani samo najtipičniji dizajni uređaja koji se uspješno koriste u različitim područjima proizvodnje.

Magnetska polja također utječu na razvoj vitalne aktivnosti mikroorganizama. Magnetobiologija je znanstveno područje u razvoju koje sve više nalazi praktične primjene, uključujući i biotehnološke procese proizvodnje hrane. Otkriva se utjecaj konstantnih, promjenjivih i pulsirajućih magnetskih polja na reprodukciju, morfološka i kulturalna svojstva, metabolizam, aktivnost enzima i druge aspekte života mikroorganizama.

Djelovanje magnetskih polja na mikroorganizme, bez obzira na njihove fizikalne parametre, dovodi do fenotipske varijabilnosti morfoloških, kulturalnih i biokemijskih svojstava. Kod nekih vrsta, kao posljedica liječenja, može se promijeniti kemijski sastav, antigenska struktura, virulencija, otpornost na antibiotike, fage i UV zračenje. Ponekad magnetska polja uzrokuju izravne mutacije, ali češće utječu na izvankromosomske genetske strukture.

Ne postoji općeprihvaćena teorija koja objašnjava mehanizam djelovanja magnetskog polja na ćeliju. Vjerojatno se biološki učinak magnetskih polja na mikroorganizme temelji na općem mehanizmu neizravnog utjecaja preko čimbenika okoliša.