Paglalapat ng mga magnetic field para sa mga teknolohikal na layunin

Para sa mga teknolohikal na layunin, ang mga magnetic field ay pangunahing ginagamit para sa:

• epekto sa metal at sisingilin na mga particle,

• magnetization ng tubig at may tubig na solusyon,

• epekto sa mga biyolohikal na bagay.

Sa unang kaso magnetic field ginagamit ito sa mga separator para sa paglilinis ng iba't ibang media ng pagkain mula sa mga metal na ferromagnetic impurities at sa mga aparato para sa paghihiwalay ng mga sisingilin na particle.

Sa pangalawa, na may layuning baguhin ang mga katangian ng physico-kemikal ng tubig.

Sa pangatlo - upang kontrolin ang mga proseso ng isang biological na kalikasan.

Sa mga magnetic separator na gumagamit ng mga magnetic system, ang mga ferromagnetic impurities (bakal, cast iron, atbp.) ay pinaghihiwalay mula sa bulk mass. May mga separator na may permanenteng magneto at mga electromagnet. Upang kalkulahin ang puwersa ng pag-aangat ng mga magnet, ginagamit ang isang tinatayang formula na kilala mula sa pangkalahatang kurso ng electrical engineering.

kung saan ang Fm ay ang lifting force, N, S ay ang cross-section ng isang permanenteng magnet o magnetic circuit ng isang electromagnet, m2, V ay ang magnetic induction, T.

Ayon sa kinakailangang halaga ng puwersa ng pag-aangat, ang kinakailangang halaga ng magnetic induction ay tinutukoy kapag ginamit ang isang electromagnet, ang magnetizing force (Iw):

kung saan ang I ay ang kasalukuyang ng electromagnet, A, w ay ang bilang ng mga pagliko ng coil ng electromagnet, Rm ay ang magnetic resistance na katumbas ng

dito ang lk ay ang haba ng mga indibidwal na seksyon ng magnetic circuit na may pare-parehong cross section at materyal, m, μk ay ang magnetic permeability ng kaukulang mga seksyon, H / m, Sk ay ang cross section ng kaukulang mga seksyon, m2, S ay ang cross section ng magnetic circuit, m2, B ay ang induction, T.

Ang magnetic resistance ay pare-pareho lamang para sa mga non-magnetic na seksyon ng circuit. Para sa mga magnetic section, ang halaga ng RM ay matatagpuan gamit ang magnetization curves, dahil dito ang μ ay isang variable na dami.

Permanenteng magnetic field separator

Ang pinakasimpleng at pinaka-matipid na mga separator ay may mga permanenteng magnet, dahil hindi sila nangangailangan ng karagdagang enerhiya upang mapalakas ang mga coils. Ginagamit ang mga ito, halimbawa, sa mga panaderya upang linisin ang harina mula sa mga ferrous na dumi. Ang kabuuang lakas ng pag-aangat ng mga tape recorder sa mga separator na ito, bilang panuntunan, ay dapat na hindi bababa sa 120 N. Sa isang magnetic field, ang harina ay dapat lumipat sa isang manipis na layer, mga 6-8 mm ang kapal, na may bilis na hindi hihigit. higit sa 0.5 m / s.

Ang mga permanenteng magnet separator ay mayroon ding makabuluhang disadvantages: ang kanilang lifting force ay maliit at humihina sa paglipas ng panahon dahil sa pagtanda ng mga magnet. Ang mga separator na may mga electromagnet ay walang mga disadvantages na ito, dahil ang mga electromagnet na naka-install sa kanila ay pinapatakbo ng direktang kasalukuyang. Ang kanilang lifting force ay mas mataas at maaaring iakma ng coil current.

Sa fig. Ang 1 ay nagpapakita ng isang diagram ng isang electromagnetic separator para sa maramihang impurities.Ang separation material ay ipinapasok sa receiving hopper 1 at gumagalaw sa kahabaan ng conveyor 2 patungo sa drive drum 3 na gawa sa non-magnetic na materyal (tanso, atbp.). Ang drum 3 ay umiikot sa paligid ng isang nakatigil na electromagnet DC 4.

Ang puwersa ng sentripugal ay nagtatapon ng materyal sa butas ng pagbabawas 5, at ang mga ferro-impurities sa ilalim ng pagkilos ng magnetic field ng electromagnet 4 ay "dumikit" sa conveyor belt at nahiwalay mula dito lamang pagkatapos nilang umalis sa larangan ng pagkilos ng mga magnet. nahuhulog sa unloading hole para sa ferro- impurities 6. Kung mas manipis ang layer ng produkto sa conveyor belt, mas maganda ang paghihiwalay.

Maaaring gamitin ang mga magnetic field upang paghiwalayin ang mga naka-charge na particle sa mga dispersed system. Ang paghihiwalay na ito ay batay sa mga puwersa ng Lorentz.

kung saan ang Fl ay ang puwersa na kumikilos sa isang sisingilin na particle, N, k ay ang proportionality factor, q ay ang particle charge, C, v ay ang particle velocity, m / s, N ay lakas ng magnetic field, A / m, a ay ang anggulo sa pagitan ng field at velocity vectors.

Ang mga positibo at negatibong sisingilin na mga particle, ang mga ion ay pinalihis sa magkasalungat na direksyon sa ilalim ng pagkilos ng mga puwersa ng Lorentz, bilang karagdagan, ang mga particle na may iba't ibang mga bilis ay pinagsunod-sunod din sa isang magnetic field alinsunod sa mga magnitude ng kanilang mga bilis.

kanin. 1. Diagram ng isang electromagnetic separator para sa maramihang impurities

Mga aparato para sa pag-magnetize ng tubig

Maraming mga pag-aaral na isinagawa sa mga nakaraang taon ang nagpakita ng posibilidad ng epektibong paggamit ng magnetic treatment ng mga sistema ng tubig - teknikal at natural na tubig, mga solusyon at mga suspensyon.

Sa panahon ng magnetic treatment ng mga sistema ng tubig, ang mga sumusunod ay nangyayari:

• acceleration of coagulation - pagdirikit ng mga solidong particle na nasuspinde sa tubig,

• pagbuo at pagpapabuti ng adsorption,

• ang pagbuo ng mga kristal ng asin sa panahon ng pagsingaw hindi sa mga dingding ng sisidlan, ngunit sa dami,

• pinabilis ang pagkatunaw ng mga solido,

• pagbabago sa pagkabasa ng mga solidong ibabaw,

• pagbabago sa konsentrasyon ng mga dissolved gas.

Dahil ang tubig ay isang aktibong kalahok sa lahat ng biological at karamihan sa mga teknolohikal na proseso, ang mga pagbabago sa mga katangian nito sa ilalim ng impluwensya ng isang magnetic field ay matagumpay na ginagamit sa teknolohiya ng pagkain, gamot, kimika, biochemistry, at gayundin sa agrikultura.

Sa tulong ng lokal na konsentrasyon ng mga sangkap sa isang likido, posible na makamit:

• desalination at pagpapabuti ng kalidad ng natural at teknolohikal na tubig,

• paglilinis ng mga likido mula sa mga nasuspinde na impurities,

• kontrolin ang aktibidad ng mga solusyon sa physiological at pharmacological ng pagkain,

• kontrol sa mga proseso ng pumipili na paglaki ng mga microorganism (pagpabilis o pagsugpo sa rate ng paglago at paghahati ng bakterya, lebadura),

• kontrol sa mga proseso ng bacterial leaching ng wastewater,

• magnetic anesthesiology.

Ang pagkontrol sa mga katangian ng mga sistemang koloidal, mga proseso ng paglusaw at pagkikristal ay ginagamit upang:

• pagtaas ng kahusayan ng mga proseso ng pampalapot at pagsasala,

• pagbabawas ng mga deposito ng mga asing-gamot, sukat at iba pang mga akumulasyon,

• pagpapabuti ng paglago ng halaman, pagtaas ng kanilang ani, pagtubo.

Tandaan natin ang mga tampok ng magnetic water treatment. 1. Ang magnetic treatment ay nangangailangan ng ipinag-uutos na daloy ng tubig sa isang tiyak na bilis sa pamamagitan ng isa o higit pang mga magnetic field.

2.Ang epekto ng magnetization ay hindi tatagal magpakailanman, ngunit nawawala ilang oras pagkatapos ng pagtatapos ng magnetic field, na sinusukat sa mga oras o araw.

3. Ang epekto ng paggamot ay depende sa induction ng magnetic field at ang gradient nito, ang daloy ng rate, ang komposisyon ng sistema ng tubig at ang oras na ito ay nasa field. Nabanggit na walang direktang proporsyonalidad sa pagitan ng epekto ng paggamot at ang magnitude ng lakas ng magnetic field. Ang pagtabingi ng magnetic field ay may mahalagang papel. Ito ay mauunawaan kung isasaalang-alang natin na ang puwersa F na kumikilos sa isang sangkap mula sa gilid ng isang hindi pare-parehong magnetic field ay tinutukoy ng expression

kung saan ang x ay ang magnetic suceptibility sa bawat unit volume ng substance, H ang magnetic field strength, A / m, dH / dx ay ang intensity gradient

Bilang isang patakaran, ang mga halaga ng magnetic field induction ay nasa hanay na 0.2-1.0 T, at ang gradient ay 50.00-200.00 T / m.

Ang pinakamahusay na mga resulta ng magnetic na paggamot ay nakakamit sa isang rate ng daloy ng tubig sa patlang na katumbas ng 1-3 m / s.

Kaunti ang nalalaman tungkol sa impluwensya ng kalikasan at konsentrasyon ng mga sangkap na natunaw sa tubig. Napag-alaman na ang epekto ng magnetization ay depende sa uri at dami ng mga impurities ng asin sa tubig.

Narito ang ilang mga proyekto ng mga pag-install para sa magnetic treatment ng mga sistema ng tubig na may mga permanenteng magnet at electromagnet na pinapagana ng mga alon ng iba't ibang mga frequency.

Sa fig. 2.nagpapakita ng diagram ng isang aparato para sa pag-magnetize ng tubig na may dalawang cylindrical na permanenteng magnet 3, Ang tubig ay dumadaloy sa puwang 2 ng magnetic circuit na nabuo ng isang guwang na ferromagnetic core 4 na inilagay sa isang case L Ang induction ng magnetic field ay 0.5 T, ang gradient ay 100.00 T / m Ang lapad ng puwang 2 mm.

kanin. 2. Scheme ng isang aparato para sa pag-magnetize ng tubig

kanin. 3.Device para sa magnetic na paggamot ng mga sistema ng tubig

Ang mga kagamitan na nilagyan ng mga electromagnet ay malawakang ginagamit. Ang isang aparato ng ganitong uri ay ipinapakita sa fig. 3. Binubuo ito ng ilang electromagnets 3 na may mga coils 4 na inilagay sa isang diamagnetic coating 1. Ang lahat ng ito ay matatagpuan sa isang bakal na tubo 2. Ang tubig ay dumadaloy sa puwang sa pagitan ng pipe at ng katawan, na protektado ng isang diamagnetic na takip. Ang lakas ng magnetic field sa puwang na ito ay 45,000-160,000 A / m. Sa iba pang mga bersyon ng ganitong uri ng aparato, ang mga electromagnet ay inilalagay sa tubo mula sa labas.

Sa lahat ng isinasaalang-alang na mga aparato, ang tubig ay dumadaan sa medyo makitid na mga puwang, samakatuwid ito ay paunang nililinis mula sa mga solidong suspensyon. Sa fig. Ang 4 ay nagpapakita ng isang diagram ng isang aparatong uri ng transpormer. Binubuo ito ng isang pamatok 1 na may mga electromagnetic coils 2, sa pagitan ng mga pole kung saan inilalagay ang isang tubo 3 ng diamagnetic na materyal. Ang aparato ay ginagamit upang gamutin ang tubig o selulusa na may mga alternating o pulsating na alon ng iba't ibang mga frequency.

Tanging ang pinakakaraniwang disenyo ng device na matagumpay na ginagamit sa iba't ibang lugar ng produksyon ang inilalarawan dito.

Ang mga magnetic field ay nakakaapekto rin sa pag-unlad ng mahahalagang aktibidad ng mga microorganism. Ang Magnetobiology ay isang umuunlad na larangang pang-agham na lalong nakakahanap ng mga praktikal na aplikasyon, kabilang ang mga biotechnological na proseso ng produksyon ng pagkain. Ang impluwensya ng pare-pareho, variable at pulsating magnetic field sa pagpaparami, morphological at kultural na mga katangian, metabolismo, aktibidad ng enzyme at iba pang mga aspeto ng aktibidad ng buhay ng mga microorganism ay ipinahayag.

Ang epekto ng mga magnetic field sa mga microorganism, anuman ang kanilang mga pisikal na parameter, ay humahantong sa phenotypic na pagkakaiba-iba ng mga katangian ng morphological, kultura at biochemical. Sa ilang mga species, bilang isang resulta ng paggamot, ang kemikal na komposisyon, antigenic na istraktura, virulence, paglaban sa antibiotics, phages at UV radiation ay maaaring magbago. Minsan ang mga magnetic field ay nagdudulot ng mga direktang mutasyon, ngunit mas madalas na nakakaapekto ang mga ito sa extrachromosomal genetic structures.

Walang pangkalahatang tinatanggap na teorya na nagpapaliwanag sa mekanismo ng magnetic field sa cell. Marahil, ang biological na epekto ng mga magnetic field sa mga microorganism ay batay sa pangkalahatang mekanismo ng hindi direktang impluwensya sa pamamagitan ng kadahilanan sa kapaligiran.