Способ контроля воздействия магнитного поля на воду

Способ контроля воздействия магнитного поля на воду

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для наладки магнитных аппаратов на безнакипный режим и позволяет повысить точность и стабильность измерения. В основном изобретении производят с помощью поточного ультрамикроскопа, фотоумножителя и счетчика частиц определение концентрации взвешенных в воде частиц радиуса 0,1-0,3 мкм при дискретном изменении напряженности магнитного поля, через которое пропускают поток воды. При этом эффект воздействия поля (отношение концентрации частиц в оптимуме напряженности поля и без поля) не велик и примерно равен двум и снижается с увеличением радиуса частиц. В предлагаемом способе после прохождения потока через магнитное поле добавлена операция перемешивания и нагрева воды до 80°С. В результате этого частицы подрастают и при фиксировании с помощью фотоумножителя частиц более крупного радиуса порядка 0,3-1 мкм эффект воздействия поля увеличивается в несколько раз (до 18 раз). При этом повышается точность и стабильность измерения. 1 табл., 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (fl) (51)S С 02 F 1/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (61) 747819 (21) 4280204/31-26 (22) 07.07.87 (46) 23.08.90. Бюл. Ф 31 (71) Пензенский государственный педагогический институт им.В.Г.Белинского (72) M.Ë.Михельсон (53) 621.187.127(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 747819, кл. С 02 Р 1/48, 1978. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ВОДУ (57) Изобретение относится к энергетике, может быть использовано для наладки магнитных аппаратов на безнакипный режим и позволяет повысить точность и стабильность измерения. С помощью поточного ультрамикроскопа, фотоумножителя и счетчика. частиц произИзобретение относится к энергетике, может быть использовано для наладки на безнакипный режим работы магнитных аппаратов в системе водоподготовки, в которой используются теплообменные установки и является усовершенствованием способа по авт.св. У 747819.

Целью изобретения является усиление эффекта воздействия магнитного поля, повышение точности и стабильности измерения.

На фиг.l приведена схема контроля, поясняющая предлагаемый способ; на фиг.2 — графики изменения функции распределения концентрации частиц по их радиусам (а) и зависимости эффек2 водят определение концентрации взвешенных в воде частиц радиуса 0,1

0,3 мкм при дискретном изменении напряженности магнитного поля, через которое пропускают поток воды. При этом эффект воздействия поля (отношение концентрации частиц в оптимуме напряженности поля и без поля) не велик и примерно равен двум и снижается с увеличением радиуса частиц. После прохождения потока через магнитное поле проводят операцию перемешивания и нагрева воды до 80 С. В результате этого частицы подрастают и при фиксировании с помощью фотоумножителя частиц более крупного радиуса (0,3-1 мкм) а

Ю эффект воздействия поля увеличивается э несколько раэ (Ло 18 раэ). Прн этом Q) повьппается точность и стабильность из— мерения. 2 ил., 1 табл. та омагничивания от радиуса частиц (б).

Устройство содержит промышленный электромагнит 1, расходомер 2, нагреватель 3, термометр 4, сосуд 5 с мет шалкой, кювету 6 ультрамикроскопа, фотоумножитель 7, усилитель 8, каналы 9 дискриминации импульсов, устройство 10 для сравнивания импульсов, запоминающее устройство 11 и устройство 12 для передачи сигнала на электропитание магнита.

На графиках (фиг.2) представлены кривые, полученные без воздействия магнитного поля 13, с воздействием поля, без нагрева и без перемешива1 58701 5 ния 14 и 15, с воздействием поля, с перемешиванием и с нагревом 16 и 17, 18 и 19, Способ контроля воздействия магнитного поля на воду заключается в следующем, Поток воды для контроля ответвляют

От водовода после электромагнита 1, который в первоначальных измерениях отключен от источника питания. Через регулятор расхода и расходомер 2 нап равляют поток воды в нагреватель 3 и далее в сосуд 5 с мешалкой, где на: капливается 300-400 мл воды, которая не подвергалась воздействию магнитного поля. Затем поток воды направляют в кювету 6 ультрамикроскопа и фотоумножитель 7 сосчитывает импульсы вспьппек от отдельных частиц, их расп- 20 ределяют по величине амплитуды импульсов, соответствующих радиусам частиц от 0,1 до 1 мкм через О,!в

0,2 мкм, и эти данные поступают в запоминающее устройство 1) После этого 25 изменяют ток в катушках электропитания магнита так, что напряженность поля изменяется в пределах от 0 до

160 кА/м через 10 кА/и с одинаковыми .интервалами времени, отсчитываемыми от начала омагничивания воды. Число импульсов в каждом канале и для каждой напряженности поля фиксируют с . помощью цифровых индикаторов. Путем сравнения числа импульсов, полученных до и после магнитной обработки воды, 35 определяют ту напряженность, при коl пв торои эффект воздействия д/= — нани больший, и эта напряженность поля с помощью устройства 12 устанавливается в промьппленном магните.

Подвергая поток воды после магнитного аппарата перемешиванию и нагреву, создают тем самым более высокое пересыщение по солям жесткости, что приводит к ускорению роста частиц, активированных магнитным полем. При этом функция распределения частиц по их радиусам смещается в сторону более

50 к.рупных частиц, и если до перемешивания и нагрева эффект воздействия магнитного поля прослеживается только для малых частиц с r 0,1-0,3 мкм, то после перемешивания и нагрева он

55 резко повышается для более крупных частиц с r 0,3-1 мкм.

Установка фотоприемной аппаратуры на фиксацию частиц такого размера поза воляет снизить напряжение питания

ФЭУ, что уменьшит уровень шума, повьппая, тем самым, стабильность и точность измерения.

Необходимость фиксирования времени от начала омагничивания и концентрации частиц различного радиуса в диапазоне 0,3-1 мкм связано с тем„ что

I эффект омагничивания а(= — р.езче п проявляется для более крупных частиц диапазона 0,3-1 мкм, но для достижения этого необходимо увеличить время для их роста. Введение операции перемешивания и нагрева способствует увеличению скорости роста частиц, что " усиливает эффект воздействия магнитНОГО ПОЛЯ4

Пример. Проводят измерения . концентрации взвешенных в воде частиц с разбивкой по фракциям с r > 0,1;

0 3; 0,5 мкм, используя для этой цели фотометрический клин поточного ультрамикроскопа. Опыты ведут с модельным бикарбонатом в водном растворе. с содержанием ионов кальция 3 мг — экв/л.

Градуировку ультрамикроскопа проводят по стандартным частицам латекса с известными радиусами частиц.

В начале с помощью ультрамикроско- . па выявляют оптимум напряженности поля при постоянной фиксированной скорости потока через магнитное поле

0,45 м/с. Для этой цели до перемешивания и нагрева воды определяют максимум концентрации взвешенных в воде частиц при дискретном изменении напряженности поля через 10 кА/м, После этого 2 л омагниченной в оптимум воды исследуют на Содержание в ней частиц. без нагрева с перемешиванием и о с нагревом при 80 С, Сравнивают эти показания с контрольной водой, но подвергнутой воздействию магнитного поля. По данным эксперимента рассчиты-. вают эффект воздействия магнитного поля в одинаковых условиях опыта, Данные сведены в таблицу.

Как видно из таблицы, сразу же после действия поля больший эффект проявляется на малых частицах с

r ) 0,1 мкм. После перемешивания частиц подрастают, функция распределения частиц по их радиусам смещается в сторону большего размера и эффект воздействия поля здесь резко увеличивается. При нагреве воды наступает пересыщение солей жесткости и связанный

5 6 найти r, r z и r3, т е r,= 0.09;

1 9

0,08 H r0 = О О? мкм.

На графиках кривых и Е(г) (фиг. 2а) кривая а Ь с0 получена без омагничивания воды: кривая а1Ь „с, — с омагничиванием, беэ перемешивания, без нагрева; кривая а Ъ с 2 — с омагничиванием, с перемешиванием, без нагрева; кривая азЪ с — с омагничиванием, с перемешиванием и с нагревом, Причем для построения трех последних кривых использованы опытные данные, приведенные в таблице; вертикальная пря{мая, проведенная через точку roi9 отделяют видимые в ультрамикроскопе частицы от невидимых. Эффект воздействия магнитного поля проявляется для крупных частиц, когда "пьедестал" горизонтальная часть кривой распределения заходит за этот радиус частиц.

Иирину этого "пьедестала" можно вы. числить по формулам

5 158701 с ней рост частиц и эффект воздействия еще больше увеличивается при фиксировании частиц более крупного радиуса (с r y 0,25 % с r )0,5 мкм). Кривая распределения частиц по радиусам уходит и далее в невидимую для ультрамикроскопа часть с r (О,1 мкм.

После воздействия магнитного поля, а также после перемешивания и после нагрева кривая смещается параллельно самой себе вправо (если принять линейную зависимость изменения радиуса частиц со временем) в сторону частиц большего радиуса, причем каждый раз

"стартуя" с меньшего радиуса частиц, так как большему пересьпцению соответствует по формуле Кельвина меньший радиус частиц:

320 (г -Ь " о>

320

r% 9 оь

9 оз

{г - { 5-.

OЬ r где Ь„=035, 5 = 039; а — 0,4 мкм.

По этим данным для го получается значение эффекта воздействия, близкое к опытным данным Ь 9/b0 = б,4(7,0);

35 Ь /Ьо = 11(10,0).

Из графиков (фиг. 2б) опытных данных по эффекту воздействия магнитного поля для указанных трех случаев (пунк-. тиром проведены расчетные графики)

40 следует, что за счет перемешивания и нагрева значительно возрастает эффект воздействия магнитного поля. Это должно иметь место и для частиц, близких к 1 мкм. Для частиц большего радиуса следует ожидать уменьшения эффекта, так как относительный прирост радиуса для них незначителен.

Использование предлагаемого спосо-.

50 ба контроля воздействия магнитного поля на воду по сравнению с известным позволяет повысить во много pas величину эффекта воздействия, а также увеличить точность и стабильность измерения.

Формула изобретения

320 320

rz r

09 1

320 320

9 r r j

01 з

320 320

298

rz r

0l t

S = S ехр(2&И/rgRT), где S — пересьпцение над плоской по0 верхностью; — удельная поверхностная энергия;

И вЂ” мол.масса; — плотность частицы;

R — - газовая постоянная;

Т вЂ” температура воды.

По опытным данным зависимость концентрации частиц от их радиуса без воздействия поля составляет: для

r )0,1 мкм n, = 19 10; для r >0925 мкм п9= б 10; для r 05Мкмп = 1,39 1

xl0 0в 1 см>9 т.е, примерно подчиня.ется формуле и = 320/r (r — в мкм).

С учетом этой формулы скорректированные радиусы частиц, соответствующие делениям фотометрического клина ультрамикроскопа 0,45 и 70, имеют следующие значения: r 0, = 0,13 мкм; -го

= 0,23 мкм; r0,= 0.50 мкм.

Если r — мйнимальный радиус час1 тиц, с которого начинается рост частиц после действия магнитного поля без перемешивания и без нагрева, то и r > — соответственно при перемешивании омагниченной воды и при перемешивании и нагреве, причем

r> (г 2 (х 1 (r 0

Таким образом, используя опытные данные, приведенные в таблице, можно из формул

Способ контроля воздействия магнитного поля на воду по авт.св.

) 587015

Эффект воздействия магнитного поля при радиусе фиксируемых частиц, мкм

Условия

r >0,1 r)0925 r 0 5

Беэ перемешивания, без нагрева

1,4

1,2

С переггешиванием, без нагрева 2,8

12,0

7,0

С переггешив анием, с нагревом 3,7

18 0

10,0

В 747819; отличающийся тем, что, с целью усиления эффекта воздействия поля, повышения точности и стабильности измерения, поток воды после магнитного аппарата интенсивно о перемешивают и нагревают до 80 С, затем подсчитывают число световых вспышек в единице объема от частиц радиу-. са 0,3-1,0 мкм в разных фиксированных промежутках времени от начала омагничивания раздельно по величине их радиуса и путем сравнения с концентрацией частиц диапазона 0,3-1,0 мкм до воздействия магнитного поля судят об оптимальной напряженности поля.

1 58701 5

39 ц r, рмтк

0 0,07 009 ц и

0,03 у 11O1 т

Составитель О.Симоненко

Редактор И.Дербак Техред Л,Олийнык Корректор Н. Ревская

Заказ 2396 Тираж 799 Подписное

ВНИКАЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S

Производственно-издательский комбинат "Патент"., г. Ужгород, ул. Гагарина, 101