Способ магнитогидродинамической сепарации потока жидкости от взвесей
Иллюстрации
Показать всеРеферат
ОП ИСАНИК
ИЗЬБРЕТЕН ИЙ
Союз Советских
Социалистическмк
Республик йтД19680 уб
"-,ф /
- с
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сви -ву— (22) Заявлено 05.06.75 (21) 2140938/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.
В 01 D 59/48
В 03 С 1/30
Гесударствеиимй комитет
СССР ио делам изебретеиий и аткрытий (53) УДК66.067.3:
:621.359.484 (088.8) Опубликовано О5.03.80. Бюллетень № 9
Дата опубликования описания 15.03.80 (72) Автор изобретения
Г. А. Витков (71) Заявитель (54) СПОСОБ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ
ПОТОКА ЖИДКОСТИ ОТ ВЗВЕСЕй
Извбретение относится к технике очистки микросуспензий, микроэмульсвй и коллоидных систем от взвесей в различных процессах химической технологии и очистки жидких металлов от. микровзвесей серы, шлаков в металлургии.
Известен способ магнитогидродинамической сепарации потока жидкости в магнитном поле (1).
Известен также способ магнитогидродинамической сепарации потока жидкости через проницаемую пористую перегородКу в 10 магнитном поле, направленном вдоль ее поверхности (2).
В известных МГД вЂ” сепараторах на границах зон действия электромагнитных сил возникают крупномасштабные конвективные течения за счет возникновения поперечного градиента объемных сил. В таких МГД вЂ” сепараторах невозможно разделять микровзвеси или коллоидные включения, так как скорость их перемещения в поле электромагнитных сил всегда значительно меньшая, 2р чем скорости локальных поперечных течений. Если проводить сепарацию в МГД-ровете, когда нет условий для возникновения крупномасштабных течений на границах зон
2 действия поля объемных сил, или в тонком слое проводящей жидкости взвешенной электромагнитными силами, также невозможно подавить тепловую конвекцию. Кроме того имеют место поперечные пульсации скорости, которые также вносят существенные возмущения, поэтому невозможно полно осуществить процесс МГД-сепарации микуосвязей.
Цель изобретения — увеличение эффективности сепарации за счет концентрации электрического поля в зоне фильтрации и за счет уменьшения конвенкции.
Поставленная цель достигается тем, что через пористую перегородку вдоль ее поверхности пропускают электрический ток. Крупно-масштабные течения на границах зон действия электромагнитных сил не возникают, так как объемные силы внутри кюветы везде потенциальны, вследствие того, что электрическое поле концентриуется в узком слое вдоль проницаемой пористой стенки, а джоулево тепло выделяется в жидкости только в этом слое.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема МГД-сепаратора; на фиг. 2 — решетка, вид сверху.
C .
МГД-сепа ратор с остоит и з электролитической кюветы 1, патрубков ввода 2 и отвода 3 микродисперсной системы, патрубка 4 отвода очищенной фазы, йл»оских» "э»лектродов 5, подключенных к источнику электрического тока (на чертеже не показан) и перегородки 6.
Для концентрации электрического и магнитного полей в узком слое вдоль й»ро»йицае- мой стенки кюветы 1, решетка выполнена из " прбводящих немагнитнйх и магнитных йейровф)ЙВ% Фа»стиц, расйоложеннйх в шахматном порядке. За счет устройства такой решетки по направлению вектора магнитной индукции магйитно»е сопротивлений., Ъ зависимости "от вида частиц и типа укладки их в решетке, снижается в 1,5 — 3,3 раза. Точно также снижается и электричеСкое сопротивление по направлению вектора электрического поля. За счет этого магнитный и электрическйй потоки замыкаются преимущественно внутри решетки. Такая решетка; уСтроенная
: - вдоль одной из стенок кюветы сама выпол " няет»роль йроницаемой пористой Сте»нки,Если уменьшить размеры ферромагнитных непроводящих и проводящих немагнитных частиц решетки, то эта решетка превращается в слой сМВсН магнитного непроводящего и проводящего немагнитного порошков или в металлокерамическую решетку.
МГД-сепаратор работает следующим образом.
Система в виде микровзвеси движется вдоль проницаемой перегородки. Здесь погок разветвляется и часть его-движ6тся че рез "пронйцаемую перегородку. На сплошную фазу действуют электромагнитные силы, а на локальные включения в виде микровзвесей, микрокапель и коллоидные частицы в этих "условиях действуют Ъыталкйвающие силы, направленные противоположно элект= ромагнитным силам. Расход сплошной фазы через проницаемую перегородку выбирается таким; чтобы в этой фазе не было микровзвесей, т"а к как йри задаййорои ийлотности электромагнитных сил скорости течения через проницаемую стенку оказываются меньшими,— чем скорости двйжеййя" локальных взвешенных частичек. За счет этого взвеси вытесйяются в поток сЖтемй циркулирующий вдоль проницаемой Иенки:.
Для сепарации очень мелких (коллоидных) частичек проницаемая стенка — мажет состоять из плотной ткани, равномерно распределяющей расход сплошной фазы через стенку, к этой ткани прижимается тонкий слой порошка, состоящего из смеси магнитных непроводящих и проводящих немагнитных частичек.
Через решетку протекает ток полностью
j во внешнем магнитном поле с индукцией
В н на жидкость в порах решетки действует
4 электромагнитная сила f. Через решетку проходйт сплошная (очищенная) фаза с удельным расходом g.
Для задержки микросвязей в электролитах проницаемая стенка состоит из мелкодисйерсной мембраны типа металлокерамической или порошковой. Для предотвращения выделения газов при электролизе внутри такой мембраны процесс следует проводить в переменных электрическом и магнитном полях. Эти поля одновременно меняЫ ют свое направление и электромагнитная сила сохраняет свое направление.
Для очистки от микровзвесей жидких металлов решетка состоит из кубических элементов и процесс проходит в постоянных электрическом и магнитном полях.
Очистку осадительной ванны от микро взвесей (размерами 1 — 100 мкм) серы проводят на МГД-сепараторе, имеющего пористую стенку в виде решетки из стальных частей (Ст 3) покрытых слоем эпоксидной смо2р лы и латунных частиц с размерами 5Х5Х
Х 5 мм. Индукция внешнего магнитного равна В = 0,3 Т, плотность тока внутри решетки
3104 А/м . При этом степень очистки осадительной ванны от взвесей серы колеблет2S ся в диапазоне 30 — 60, . В случае пористой мембраны из смеси мелких опилок (Ст 3 и латунь), помещенной между двумя капроновыми тканями степень очистки ванны при тех же электромагйитных параметрах повышается до 80 — 951.
Предлагаемый МГД-сепаратор (фильтр) имеет следующие преимущества перед из вестными.
Во-первых он позволяет решать задачу по очистке от микровзвесей сплошной фазы, 2s тогда как в существующих МГД-сепараторах такую очистку производить невозможно.
Во-вторых начилие решетки, в которой концентрируется магнитное и электрическое поля позволяет при заданных электромагнитных параметрах на порядок снизить затраты энергии на процесс.
В-третьих такой фильтр в течение времени йе меняет своих характеристик, так казгон не забивается частицами.
Формула изобретения
Способ магнитогидродинамической сепарации потока жидкости от взвесей, включающий фильтрацию жидкости через проницаемую пористую перегородку в магнитном поле, направленном вдоль ее поверхности, ss отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности сепарации за счет концентрации электрического поля в зоне фильтра ции и за счет уменьшения конвекции, через
719680
ВЫХОд
С/7J1OQIHON
ВхОд
®ue. 1
Wue.Я
Составитель В. Апарнн
Тсехред К. Шуфрнч Корректор Г. Решетняк
Тираж 809 Подписное
ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Редактор А. Долннич
Заказ 253/3
5 проницаемую пористую перегородку,вдоЖ ее поверхности пропускают электрическйй ток.
Источники информации, принятые во внимание при экспер газе* ь
1. Андрес У. Ц. Магнитогидродинамическая сепарация зернистых смесей. ЦНИИТЭИ цветной металлургии, М,, 1967.
2. Патент США № 3719583, кл. 204 — 301, опублик. 6.04.73.