Способ контроля воздействия магнитного поля на воду
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (11747819 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.2
С 02 В 9/00
G 05 D 27/00 (22) Заявлено 010678 (21) 2622655/23-26 с присоединением заявки ¹â€”
Государственный комитет
СССР по делам изобретении и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 150780 Бюллетень N 26
Дата опубликования описания 150780 (53) УДК 66.012.1, (088.8) (72) Автор изобретения
М. Л. Михельсон
Пензенский государственный педагогический институт им. В. Г. Белинского (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ НА ВОДУ
Изобретение относится к энергетике, преимущественно к системе водяного охлаждения теплоэнергетических установок и может быть использовано для настройки аппаратов магнитной обработки воды на оптимальный противонакипный режим.
Известен способ индикации эффекта магнитной обработки, в котором изме- 0 ряют после воздействия магнитного поля на воду изменение ее физических свойств (магнитную восприимчивость, электропроводность, угол смачивания и др.) В других случаях индикацию магнитной обработки производят по непосредственным измерениям накипи (1).
Однако при регистрации физических свойств воды, т.е. косвенного воз — 20 действия магнитного поля на воду, не всегда можно полагать, что максимум эффекта соответствует минимум отложению накипи. К тому же, изменения этих величин очень малы. Непос- 25 редственное определение накипи связано с рядом неудобств, весьма трудоемко и затрудняет его использование для автоматической настройки магнитных аппаратов. 30
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ контроля воздействия магнитного поля на воду, содержащей соли жесткости и склонной к накипеобразованию, путем определения центров кристаллизации при изменении напряженности магнитного поля с последующей корректировкой в промышленном электромагните. Оптимальный эффект магнитной обработки определяют после ее- кипячения по той напряженности поля, при которой происходит максимальное уменьшение размеров кристалликов (примерно в 2-3 раза), или увеличение числа кристалликов по сравнению с необработанной водой. Выбранную таким образом напряженность поля устанавливают в промышленном аппарате (2).
Однако точность в определении числа частиц и их размеров здесь невелика, в связи с тем, что в разных частях предметного стекла высаживаются кристаллики неодинакового размера . и различного скопления. Способ трудоеМкий, требует соблюдения одинаковой интенсивности нагрева воды для различных проб воды, субъективен, практически не поддается автоматива.747819 ции, требует длительного нагрева и кипячения воды, чтобы за такое время уейели вырасти кристаллики достаточно большого размера, отчетливо различимые в оптическом микроскопе.
Целью изобретения является устранение этих недостатков и обнаружение противонакипного эффекта магнитной обработки без нагрева воды.
Поставленная цель достигается тем, что пробный поток воды пропускают через контрольное магнитное поле и устанавливают в нем скорость потока водьУ;" равную скорости потока воды в зазорах промышленного электромагнита и поддерживают ее постоянной в контрольном магнитном поле, а часть пробного готока воды ответвляют и фиксируют концентрацию центров кристаллизации для части радиуса не менее 0,10,3 мкм в ответвленном потоке водй при дискретйом изменениии напряжейности контрольного магнитного поля с задержкой времени контроля после магнитной обработки на 1-2 мин, выявляют максимум концентрации центров кристаллизации и по нему определяют напряженность поля для магнитной обработки воды промышленным электромагнитом, о которой судят по концент-, рации взвешенных частиц в воде.
Пропуская пробный поток воды через контрольное магнитное поле при неизмЕнной температуре воды создают тем самым при измерениях эффекта магнитной обработки такие-же условия воздействия магнитного поля на воду, как и в промышленном электромагните, что кроме того, сокращает время, необходимое для индикации, так как отпадает необходимость ее нагрева и кипячения, Устанавливая в пробном потоке воды скорость, равную скорости потока воды в зазорах промышленного электромагнита и поддерживая ее постоянной, добиваются постоянства условий воздействия магнитного поля на воду в контрольном электромагните, что обуславливает высокую точность измерений. Замедляя направленный в ультрамйкроскоп ответвленный поток воды, """ " обеспечивают условия для визуального и автоматического счета частиц. Настройка ультрамикроскопа на фиксирование частиц радиуса 0,1-0,3 мкм дает возможность наблюдать выросшие после магнитной;обработки центры кристал "" лййй@ и, "максимальйый размер которых, как правило, не превышает указанной величины. Определение концентрации центров кристаллизации, т.е. числа центров в единице объема позволяет точно установить их изменение при магнитной обработке.фиксированне
- концентрации центров кристаллизации
IIpH дискретном изменении напряженнос"" ти поля в -контрольном электромагните через 125Э или 250Э позволяет полу чить несколько отсчетов на кривой, выражающей максимум увеличения кон центрации центров кристаллизации, и четко наблюдать этот максимум. 3а держка времени счета после магнитной обработки на 1-2 мин позволяет вырасти центрам кристаллизации до радиуса
0,1-0,3 мкм, который уже.можно обнаружить в ультрамикроскопе.
Устанавливая в промышленном электромагните напряженность поля такую же, как в контрольном электромагните, при которой фиксируется максимум концентрации, обесп чивают тем самым, безнакипный режим магнитной обработки воды для теплообменных установок.
Преобразуя данные о концентрации цент15 ров кристаллизации в электрический сигнал и устанавливая по нему напряженность поля в промышленном электроl магните, добиваются автоматизации процесса настройки магнитного аппарата
Щ на оптимальный безнакипный режим.
На фиг. 1 приведена схема контроля, поясняющая предлагаемый способ; на фиг. 2 — графики зависимости относительной концентрации центров кристаллизации от напряженности магнитного поля; на фиг. 3- то же, от радиуса частиц в потоке воды; на фиг. 4 график зависимости оптимальной напряженности поля от скорости потока воды; на фиг. 5 — график зависимости числа частиц воды от времени после обработки; на фиг. 6 - график зависимости числа частиц и относительной накипи от напряженности магнитного поля, Устройство содержит промышленный электромагнит 1, выпрямители 2 и 3 с регулируемым напряжением, контрольный электромагнит 4, расходомер 5 для контрольного магнита, ультрамик4р роскоп 6, лампочку 7, кювету 8,..... объектив 9, диафрагму 10, окуляр 11, фотоумножитель 12, блок 13 высоко вольтного питания, фильтр 14 нижних частот, усилитель 15, счетчик 16 импульсов, счетчик 17 объема и расходомер 18 для ультрамикроскопа, Способ индикации воздействия магнитного поля на воду заключается в следующем.
Поток воды для индикации ответв ляют от водовода, в котором установлен промышленный электромагнит 1, питаемый от источника выпрямленного. напряжения 2. Выпрямителем 3 с фикси55 ованной силой тока производят ние контрольного элекгромагнита 4, в котором между полюсными наконечниками (такой же конфигурации как и в промышленном магните) протекает rio трубке вода. Скорость потока в зазорах
d0 электромагнита 4 подбирают такой, как и в зазорах промышленного электромагнита 1, ее регулируют и поддерживают постоянной в процессе измерений с помощью расходомера 5. Часть
65 потока воды после электромагнита 4
747819 ответвляют в ультрамикроскоп, После воздействия магнитного поля новые центры кристаллизации вырастают до видимых в ультрамикроскоп частиц, т.е. до радиуса 0,1-0,3 мкм за время порядка 1-2 мин. Чтобы кристаллики выросли до размера 5-10 мкм и стали видны в обычном микроскопе, требуется значительно большее перенасыщение для карбонатных ионов, достигаемое только при нагреве воды и ее кипячении, что требует большей экспозиции около 10 — 20 мин . В ультрамикроскопе б пробный поток воды проходит через кювету 8, где с помощью лампочки 7 создают освещенное поле, в кото- 15 ром возникают светочные вспышки от, взвешенных в воде частиц, когда они это поле пересекают. Объективом 9 создают необходимое увеличение и фокусировку этих вспышек. Диафрагмой 10 .вырезают часть светового поля, ее отверстие подбирают с учетом концентрации частиц так, чтобы при. движении воды в поле зрения находились однов- " ременно не более одной частицы. С помощью объектива 11 ведут счет частиц визуальным способом. Фотоумножителем 12, который питают от стабили-.
- зированного высоковольтного блока 13, производят преобразование световых вспышек в электрические импульсы. З0
Эти .импульсы подают вначале на фильтр
14 нижних частот, отсекающий высокочастотный шум фотоумножителя от полез- . ного низкочастотного сигнала. Затем импульсы усиливаются в усилителе 15 35 и подаются на многоканальный счетчик
16 импульсов. Усиление импульсов подбирается таким, чтобы усиленный шум был меньше напряжения, при котором счетчик срабатывает, а сигнал от щ частиц заметно превышает порог его срабатывания. Многоканальным счетчиком регистрируют импульсы различной амплитуды, соответствующие частицам различного размера. Электронный счет настраивают на такой уровень дискриминации, чтобы счетчик фиксировал в основном световые вспышки от частиц радиуса 0,1 — 0,3 мкм, до которого вырастают центры кристаллизации.
После кюветы 8 поток воды пропускают через счетчик 17 объема, в котором установлен поплавковый расходомер 18 а также система кранов и зажимов, позволяющих счет частиц производить с разными фиксированными объемными скоростями. Число частиц в единице объема определяют при визуальном счете по формуле п=К/V,,где Ч вЂ” число сосчитанных частиц в объеме пробы . V, К вЂ” коэффициент зависящий от диафрагмы ° Для автоматического счета п=) /Я, где Х вЂ” частота импульсов при объемной скорости воды 0
Скорость воды в кювете ультрамик- роскопа подбйрают оптимальной раздель 45 но для визуального и автоматического счета. В автоматическом режиме эту скорость согласовывают с шириной .освещенной зоны, с частотой импульсов, а частоту импульсов с параметрами фильтра нижних частот, котбрый, в свою очередь, согласуют с параметрами счетчика.
Индикация воздействия магнитного поля на воду заключается в том, что измеряют концентрацию взвешенных в воде ультрамикроскопических частиц при дискретном изменении через опре" деленные интервалы напряженности магнитного поля (АН = 125Э или 250Э) .
Такой интервал изменения Ь Н выбирают для тоГо, чтобы максимум числа частиц четко прослеживался. Напряженность поля устанавливают выпрямителем
3 путем изменения силы тока в катушках электромагнита 4, При этом точно (c отклонением не более 5-73) фиксируют скорость воды, пересекающей магнитное поле, так как изменение скорости потока смещает максимум h = f (Н) и, в противном случае, этот максимум может оказаться незамеченным. Возрастание концентрации частиц при магнитной обработке свидетельствует о появлении в воде новых центров кристаллизации. По полученным данным определяют зависимость от напряженности магнитного поля общей концентрации частиц (взвешенных в воде частиц до обработки и новых центров кристал лизации). Выявляют максимум концентрации частиц, который, как это установлено специальными опытами,соответствует оптимальному противонакипному режиму магнитной обработки. Макси— мальное число частиц, зафиксированное в счетчике импульсов, используют для регулирования напряженности поля в промышленном электромагните.
Автоматическую настройку промышленного электромагнита 1 на оптимальный противонакипный режим производят с помощью электрического сигнала, получаемого на выходе усилителя 15 и по
l этому сигналу, соответствующему максимуму концентрации центров кристал - лизацйи, устанавливают выпрямителем
2 соответствующую напряженность поля в промышленном электромагните.
Пример 1.Проводят измерения концентрации центров кристаллизации при изменении напряженности магнитного поля контрольного электромагнита через интервалы аН = 125Э, когда максимум напряженности Н C 500Э.
max
Скорость воды в электромагните под- ° держивают постоянной, Ультрамикроскоп настраивают на фиксирование частиц с радиусом выше 0,1 мкм. Pеаультаты опыта отражены на фиг. 2. Как видно из кривой 19 при д Н = 1253 вблизи максимума имеются не менее пяти опытных точек на кривой й
/4 7819
f(H), что обеспечивает era четкое обнаружение. При Н „„) 500Э, которое имеет место при другой скорости потока,. максимум четко наблюдают при
Ь Н = 2503, что следует из кривой
20, Из фиг. 2 видно, что увеличение
ЬН приводит к тому, что максимум не обнаруживается или проявляется не четко. Концентрация центров кристаллизаций при Н = Н „ увеличивается в
2 - 3 раза по сранйению с концентрацией взвешенных в воде частиц до магнитной обработки при точности ее отсчета 5-104. . Пример 2.С помощью заранее проградуированного фотометрического ультрамикроскопа проводят измерения концентрации центров кристаллизации (n ) для частиц различной дис персности при оптимальной напряженности пОля и с отключенным полем (tl ).
На фиг. 3 приведен график h/п,=g(r)
Как видно из кривой 2,чувствительность индикации уменьшается с увеличением размера частиц. Поэтому следует настраивать ультрамикроскоп на фиксирование частиц 0,1-0,3 мкм, при кото †ром концентраций этих частиц при .магнитной обработке возрастает не менее чем в 2 раза.
Пример 3,Проводят определение смещения Н „„ = f (Н), ЗО получающейся при изменении скорости потока U н зазорах электромагнита 4.
Эти результаты показаны на фиг. 4.
Из кривой 22 видно, что с увеличением скорости потока оптимальная напряжен- 35 ность поля уменьшается и при заданном интервале изменения H (6Н = 125Э при
Я, „(5003, ЬН = 2503 при Н „ ) 5003) постоянство скорости потока должно вйдерживаться в пределах + 5 — 7%. 4О
Пример 4 ° Определяют концентрацию центров кристаллизации .при H=H,„ в зависимости от времени после обработки воды магнитным полем. Результаты эксперимента помещены на фиг. 5. 4
Из кривой 23 видно резкое возрастание концентрации в интервале
0,5 — 1,5 мин t ) 1,5 мин рост ее незначительный, что подтверждает даннйе расчета приведенные в таб- 50 лице °
Пример 5,Опытным путем обнаружена зависимость между напряженностью пбля при магнитной обработке, количеством накипи и концентрацией ультрамикроскопических центров кристал— ли®ации. Для этого два одинаковых водных потока через расходомеры направляются по трубкам из напорного бака в две одинаковые емкости размером 60 х 100 х 250 мм, куда погружают четыре кипятильника мощностью
300 Вт каждый. Здесь проточная вода подогревается до 85-90 C . Один поток является контрольным (беэ магнитной обработки), другой " с обработкой 65 воды в магнитном поле. Кипятильники взвешиваются на аналитических весах с точностью 0,1 мг до нагрева, а после 3-х часового нагрева и просушивания в сушильном шкафу взнешиваются повторно. По привесу судят о количестве отложившейся накипи и эффективнос-, ти магнитной обработки. На фиг. б приведена кривая 24, где по оси ординат отложено относительное изменение привеса hm„/hw, где (b.ln — привес н с магнитной обработкой, Ь п — контрольный, без поля) . Кривая 25 указынает на изменение концентрации центров кристаллизации и той же воде. Из кривых 24 и 25 видно, что максимум концентрации центров кристаллизации имеет место при той же напряженности магнитного поля, что и минимум отложения накиПи, тем самым подтверждая противонакипный эффект предлагаемого способа индикации воздействия магнитного поля на воду.
Использование предлагаемого способа индикации воздействия магнитного поля на воду по сравнению с известным позволяет повысить точность индикации по прямому противонакипному эффекту магнитной обработки, сократить время индикации, автоматизировать процесс измерения эффекта магнитной обработки. Кроме того, предлагаемым способом можно автоматизировать процесс настройки магнитных аппаратов на оптимальный режим работы, что очень важно для практики. Известно, что максимум эффекта магнитной обработки смещается с течением времени, ввиду изменения скорости водного потока и химического состава воды. Внедрение магнитной обработки в настоящее время
fcBK раз сдерживается, ввиду отсутствия надежных способов автоматиЧеской настройки магнитных аппаратов. Решение этой технической задачи способствует широкому внедрению магнитной обработки воды н теплоэнергетике, что позволяет при незначительных затратах увеличить срок эксплуатации теплообменных устройств н поддерживать внутренние поверхности трубок в чистоте, беэ накипи.
Формула изобретения
Способ контроля воздействия маГнитного поля на воду путем определения центров кристаллизации при изменении напряженности магнитного поля с последующей ее корректировкой в промышленном электромагните, о т л и ч а юшийся тем, что с целью обнаружения противонакипного эффекта за счет повышения точности и уменьшения времени контроля, пробиый поток воды пропускают через контрольное магнит- а
747819 ное поле и устанавливают в нем ско рость потока воды равную скорости, потока воды в зазорах промышленного электромагнита и поддерживают ее постоянной в контрольном магнитном поле, а часть пробного потока воды ответвляют и фиксируют концентрацию центров кристаллизации для частиц радиуса не менее 0,1-0,3 мкм в ответвленном потоке воды при дискретном изменении напряженности контроль- р ного магнитного поля с задержкой времени контроля после магнитной обработки на 1-2 мин, выявляют мак- симум концентрации центров кристаллизации и по нему определяют напряжен ность поля для магнитной обработки воды промышленным электромагнитом, о которой судят по концентрации взве шенных частиц в воде.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1-. кхмеров У.fO. и др. Методы индикации магнитной воды, изд. Казанс кого университета, 1972.
2. Тебенихин Е Ф, и др. Обработка воды магнитным полем в теплоэнергетике. М., 1970, с. 38.
747819
Составитель P. Клейман
P едактор Ю. Петрушко Техред K. Кастелевич Корректор ..Г.Назарова Заказ 4327/7, Тираж 1020 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5
АС .Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
3.о
Жих, ку А2
Об gO E5 О
, л"М
-6 ф
0.6
c i0 д б1
Д,Ж
О> О3 мк
puz.Ç.