Aplikace magnetických polí pro technologické účely

Pro technologické účely se magnetická pole používají především pro:

• dopad na kov a nabité částice,

• magnetizace vody a vodných roztoků,

• dopad na biologické objekty.

V prvním případě magnetické pole používá se v separátorech pro čištění různých potravinářských médií od kovových feromagnetických nečistot a v zařízeních pro separaci nabitých částic.

Ve druhém s cílem změnit fyzikálně-chemické vlastnosti vody.

Za třetí — řídit procesy biologické povahy.

V magnetických separátorech využívajících magnetické systémy dochází k separaci feromagnetických nečistot (ocel, litina atd.) ze sypké hmoty. Existují oddělovače s permanentní magnety a elektromagnety. Pro výpočet zdvihové síly magnetů se používá přibližný vzorec známý z obecného kurzu elektrotechniky.

kde Fm je zdvihací síla, N, S je průřez permanentního magnetu nebo magnetického obvodu elektromagnetu, m2, V je magnetická indukce, T.

Podle požadované hodnoty zdvihové síly se při použití elektromagnetu určí požadovaná hodnota magnetické indukce, magnetizační síla (Iw):

kde I je proud elektromagnetu, A, w je počet závitů cívky elektromagnetu, Rm je magnetický odpor rovný

zde lk je délka jednotlivých úseků magnetického obvodu s konstantním průřezem a materiálem, m, μk je magnetická permeabilita odpovídajících úseků, H / m, Sk je průřez odpovídajících úseků, m2, S je průřez magnetického obvodu, m2, B je indukce, T.

Magnetický odpor je konstantní pouze pro nemagnetické části obvodu. Pro magnetické řezy se hodnota RM zjistí pomocí magnetizačních křivek, protože zde μ je proměnná veličina.

Separátory permanentního magnetického pole

Nejjednodušší a nejúspornější separátory jsou s permanentními magnety, protože nevyžadují další energii k napájení cívek. Používají se například v pekárnách na čištění mouky od železitých nečistot. Celková zvedací síla magnetofonu v těchto separátorech by měla být zpravidla alespoň 120 N. V magnetickém poli by se mouka měla pohybovat v tenké vrstvě o tloušťce asi 6-8 mm rychlostí ne více než 0,5 m/s.

Separátory s permanentními magnety mají také značné nevýhody: jejich zvedací síla je malá a časem slábne v důsledku stárnutí magnetů. Separátory s elektromagnety nemají tyto nevýhody, protože elektromagnety v nich instalované jsou napájeny stejnosměrným proudem. Jejich zvedací síla je mnohem vyšší a lze ji upravit proudem cívky.

Na Obr. 1 znázorňuje schéma elektromagnetického separátoru sypkých nečistot.Separovaný materiál je přiváděn do přijímací násypky 1 a po dopravníku 2 se pohybuje k hnacímu bubnu 3 z nemagnetického materiálu (mosaz apod.). Buben 3 se otáčí kolem stacionárního elektromagnetu DC 4.

Odstředivá síla vrhá materiál do vykládacího otvoru 5 a feronečistoty se působením magnetického pole elektromagnetu 4 "přilepí" na dopravní pás a oddělí se od něj až poté, co opustí pole působení magnetů. pád do vykládacího otvoru pro feronečistoty 6. Čím tenčí je vrstva produktu na dopravním pásu, tím lepší je separace.

Magnetická pole mohou být použita k separaci nabitých částic v disperzních systémech.Tato separace je založena na Lorentzových silách.

kde Fl je síla působící na nabitou částici, N, k je faktor úměrnosti, q je náboj částice, C, v je rychlost částice, m/s, N je síla magnetického pole, A / m, a je úhel mezi vektory pole a rychlosti.

Kladně a záporně nabité částice, ionty jsou působením Lorentzových sil vychylovány v opačných směrech, navíc se v magnetickém poli třídí i částice s různou rychlostí podle velikosti jejich rychlostí.

Rýže. 1. Schéma elektromagnetického separátoru sypkých nečistot

Zařízení pro magnetizaci vody

Četné studie provedené v posledních letech prokázaly možnost efektivní aplikace magnetické úpravy vodních systémů — technických i přírodních vod, roztoků a suspenzí.

Během magnetické úpravy vodních systémů dochází k následujícímu:

• urychlení koagulace – adheze pevných částic suspendovaných ve vodě,

• tvorba a zlepšení adsorpce,

• tvorba krystalů soli během odpařování ne na stěnách nádoby, ale v objemu,

• urychlení rozpouštění pevných látek,

• změna smáčivosti pevných povrchů,

• změna koncentrace rozpuštěných plynů.

Jelikož je voda aktivním účastníkem všech biologických a většiny technologických procesů, změny jejích vlastností pod vlivem magnetického pole se úspěšně využívají v potravinářské technologii, medicíně, chemii, biochemii a také v zemědělství.

Pomocí místní koncentrace látek v kapalině je možné dosáhnout:

• odsolování a zlepšování kvality přírodních a technologických vod,

• čistící kapaliny od suspendovaných nečistot,

• kontrolovat aktivitu potravinářských fyziologických a farmakologických roztoků,

• řízení procesů selektivního růstu mikroorganismů (urychlení nebo inhibice rychlosti růstu a dělení bakterií, kvasinek),

• řízení procesů bakteriálního vyplavování odpadních vod,

• magnetická anesteziologie.

Řízení vlastností koloidních systémů, procesů rozpouštění a krystalizace se používá k:

• zvýšení účinnosti zahušťovacích a filtračních procesů,

• snížení usazenin solí, vodního kamene a jiných nahromadění,

• zlepšení růstu rostlin, zvýšení jejich výnosu, klíčení.

Všimněme si vlastností magnetické úpravy vody. 1. Magnetická úprava vyžaduje povinný průtok vody určitou rychlostí přes jedno nebo více magnetických polí.

2.Účinek magnetizace netrvá věčně, ale vymizí nějakou dobu po skončení magnetického pole, měřeno v hodinách nebo dnech.

3. Účinek úpravy závisí na indukci magnetického pole a jeho gradientu, průtoku, složení vodního systému a době, po kterou je v poli. Je třeba poznamenat, že neexistuje žádná přímá úměrnost mezi léčebným účinkem a velikostí intenzity magnetického pole. Důležitou roli hraje sklon magnetického pole. Je to pochopitelné, uvážíme-li, že síla F působící na látku ze strany nerovnoměrného magnetického pole je určena výrazem

kde x je magnetická susceptibilita na jednotku objemu látky, H je síla magnetického pole, A / m, dH / dx je gradient intenzity

Hodnoty indukce magnetického pole jsou zpravidla v rozmezí 0,2-1,0 T a gradient je 50,00-200,00 T / m.

Nejlepších výsledků magnetické úpravy je dosaženo při rychlosti proudění vody v poli 1–3 m/s.

Málo je známo o vlivu povahy a koncentrace látek rozpuštěných ve vodě. Bylo zjištěno, že magnetizační efekt závisí na typu a množství nečistot solí ve vodě.

Zde jsou některé projekty instalací pro magnetickou úpravu vodních systémů s permanentními magnety a elektromagnety napájenými proudy různých frekvencí.

Na Obr. 2.je znázorněno schéma zařízení pro magnetizaci vody dvěma válcovými permanentními magnety 3, Voda proudí v mezeře 2 magnetického obvodu tvořeného dutým feromagnetickým jádrem 4 umístěným v pouzdře L Indukce magnetického pole je 0,5 T, Obr. sklon je 100,00 T/m Šířka mezery 2 mm.

Rýže. 2. Schéma zařízení pro magnetizaci vody

Rýže. 3.Zařízení pro magnetickou úpravu vodních systémů

Spotřebiče vybavené elektromagnety jsou široce používány. Zařízení tohoto typu je znázorněno na Obr. 3. Skládá se z několika elektromagnetů 3 s cívkami 4 umístěnými v diamagnetickém povlaku 1. To vše je umístěno v železné trubce 2. Voda proudí do mezery mezi trubkou a tělesem, chráněné diamagnetickým krytem. Síla magnetického pole v této mezeře je 45 000-160 000 A / m. V jiných verzích tohoto typu zařízení jsou elektromagnety umístěny na trubici zvenčí.

U všech uvažovaných zařízení voda prochází relativně úzkými mezerami, proto je předčištěna od pevných suspenzí. Na Obr. 4 znázorňuje schéma zařízení transformátorového typu. Skládá se ze třmenu 1 s elektromagnetickými cívkami 2, mezi jejichž póly je uložena trubka 3 z diamagnetického materiálu. Zařízení slouží k úpravě vody nebo celulózy střídavými nebo pulzujícími proudy různých frekvencí.

Jsou zde popsány pouze nejtypičtější konstrukce zařízení, které se úspěšně používají v různých oblastech výroby.

Magnetická pole také ovlivňují vývoj vitální aktivity mikroorganismů. Magnetobiologie je rozvíjející se vědní obor, který stále více nachází praktické aplikace, mimo jiné v biotechnologických procesech výroby potravin. Odhaluje se vliv konstantních, proměnných a pulzujících magnetických polí na reprodukci, morfologické a kulturní vlastnosti, metabolismus, enzymatickou aktivitu a další aspekty životní aktivity mikroorganismů.

Vliv magnetických polí na mikroorganismy bez ohledu na jejich fyzikální parametry vede k fenotypové variabilitě morfologických, kulturních a biochemických vlastností. U některých druhů se v důsledku léčby může změnit chemické složení, antigenní struktura, virulence, odolnost vůči antibiotikům, fágům a UV záření. Někdy magnetická pole způsobují přímé mutace, ale častěji ovlivňují extrachromozomální genetické struktury.

Neexistuje žádná obecně uznávaná teorie vysvětlující mechanismus magnetického pole na buňce. Biologický účinek magnetických polí na mikroorganismy je pravděpodobně založen na obecném mechanismu nepřímého ovlivnění prostřednictvím faktoru prostředí.