Aplicació de camps magnètics amb finalitats tecnològiques

Amb finalitats tecnològiques, els camps magnètics s'utilitzen principalment per a:

• impacte sobre metalls i partícules carregades,

• magnetització d'aigua i solucions aquoses,

• impacte en objectes biològics.

En el primer cas camp magnètic s'utilitza en separadors per a la purificació de diversos medis alimentaris d'impureses ferromagnètiques metàl·liques i en dispositius per a la separació de partícules carregades.

En el segon, amb l'objectiu de canviar les propietats fisicoquímiques de l'aigua.

En el tercer — per controlar els processos de naturalesa biològica.

En els separadors magnètics que utilitzen sistemes magnètics, les impureses ferromagnètiques (acer, ferro colat, etc.) es separen de la massa a granel. Hi ha separadors amb imants permanents i electroimants. Per calcular la força d'elevació dels imants, s'utilitza una fórmula aproximada coneguda del curs general d'enginyeria elèctrica.

on Fm és la força d'elevació, N, S és la secció transversal d'un imant permanent o circuit magnètic d'un electroimant, m2, V és la inducció magnètica, T.

Segons el valor requerit de la força d'elevació, el valor requerit de la inducció magnètica es determina quan s'utilitza un electroimant, la força de magnetització (Iw):

on I és el corrent de l'electroimant, A, w és el nombre de voltes de la bobina de l'electroimant, Rm és la resistència magnètica igual a

aquí lk és la longitud de les seccions individuals del circuit magnètic amb una secció i material constants, m, μk és la permeabilitat magnètica de les seccions corresponents, H / m, Sk és la secció transversal de les seccions corresponents, m2, S és la secció transversal del circuit magnètic, m2, B és la inducció, T.

La resistència magnètica és constant només per a les seccions no magnètiques del circuit. Per a les seccions magnètiques, el valor de RM es troba utilitzant les corbes de magnetització, ja que aquí μ és una quantitat variable.

Separadors de camp magnètic permanent

Els separadors més senzills i econòmics són amb imants permanents, ja que no requereixen energia addicional per alimentar les bobines. S'utilitzen, per exemple, a les fleques per netejar la farina d'impureses fèrriques. La força d'elevació total de les gravadores en aquests separadors, per regla general, ha de ser d'almenys 120 N. En un camp magnètic, la farina s'ha de moure en una capa fina, d'uns 6-8 mm de gruix, amb una velocitat de no més. superior a 0,5 m/s.

Els separadors d'imants permanents també tenen desavantatges importants: la seva força d'elevació és petita i es debilita amb el temps a causa de l'envelliment dels imants. Els separadors amb electroimants no presenten aquests inconvenients, ja que els electroimants instal·lats en ells s'alimenten amb corrent continu. La seva força d'elevació és molt més gran i es pot ajustar pel corrent de la bobina.

A la fig. La figura 1 mostra un diagrama d'un separador electromagnètic per a impureses a granel.El material de separació s'introdueix a la tremuja receptora 1 i es mou al llarg de la cinta transportadora 2 fins al tambor d'accionament 3 fet de material no magnètic (llautó, etc.). El tambor 3 gira al voltant d'un electroimant estacionari DC 4.

La força centrífuga llança el material al forat de descàrrega 5, i les ferro-impureses sota l'acció del camp magnètic de l'electroimant 4 s'enganxen a la cinta transportadora i se'n desprenen només després de sortir del camp d'acció dels imants. caiguda al forat de descàrrega de ferro-impureses 6. Com més prima sigui la capa de producte de la cinta transportadora, millor serà la separació.

Els camps magnètics es poden utilitzar per separar partícules carregades en sistemes dispersos, aquesta separació es basa en les forces de Lorentz.

on Fl és la força que actua sobre una partícula carregada, N, k és el factor de proporcionalitat, q és la càrrega de la partícula, C, v és la velocitat de la partícula, m / s, N és intensitat del camp magnètic, A / m, a és l'angle entre els vectors camp i velocitat.

Les partícules carregades positivament i negativament, els ions es desvien en direccions oposades sota l'acció de les forces de Lorentz, a més, les partícules amb diferents velocitats també s'ordenen en un camp magnètic d'acord amb les magnituds de les seves velocitats.

Arròs. 1. Esquema d'un separador electromagnètic per a impureses a granel

Dispositius per magnetitzar l'aigua

Nombrosos estudis realitzats en els darrers anys han demostrat la possibilitat d'una aplicació efectiva del tractament magnètic dels sistemes d'aigua: aigües tècniques i naturals, solucions i suspensions.

Durant el tractament magnètic dels sistemes d'aigua, es produeix el següent:

• acceleració de la coagulació: adhesió de partícules sòlides suspeses a l'aigua,

• formació i millora de l'adsorció,

• la formació de cristalls de sal durant l'evaporació no a les parets del recipient, sinó en el volum,

• accelerant la dissolució de sòlids,

• canvi en la humectabilitat de superfícies sòlides,

• canvi de concentració de gasos dissolts.

Com que l'aigua és un participant actiu en tots els processos biològics i tecnològics, els canvis en les seves propietats sota la influència d'un camp magnètic s'utilitzen amb èxit en tecnologia alimentària, medicina, química, bioquímica i també en agricultura.

Amb l'ajuda de la concentració local de substàncies en un líquid, és possible aconseguir:

• dessalinització i millora de la qualitat de les aigües naturals i tecnològiques,

• líquids de neteja d'impureses en suspensió,

• controlar l'activitat de les solucions fisiològiques i farmacològiques dels aliments,

• control dels processos de creixement selectiu de microorganismes (acceleració o inhibició de la velocitat de creixement i divisió de bacteris, llevats),

• control dels processos de lixiviació bacteriana de les aigües residuals,

• anestesiologia magnètica.

El control de les propietats dels sistemes col·loïdals, els processos de dissolució i cristal·lització s'utilitza per:

• augmentant l'eficiència dels processos d'engrossiment i filtració,

• reducció de dipòsits de sals, incrustacions i altres acumulacions,

• millorar el creixement de les plantes, augmentar el seu rendiment, germinació.

Fixem-nos en les característiques del tractament magnètic de l'aigua. 1. El tractament magnètic requereix el flux obligatori d'aigua a una determinada velocitat a través d'un o més camps magnètics.

2.L'efecte de la magnetització no dura per sempre, sinó que desapareix un temps després del final del camp magnètic, mesurat en hores o dies.

3. L'efecte del tractament depèn de la inducció del camp magnètic i del seu gradient, del cabal, de la composició del sistema d'aigua i del temps que està al camp. S'observa que no hi ha proporcionalitat directa entre l'efecte del tractament i la magnitud de la intensitat del camp magnètic. La inclinació del camp magnètic té un paper important. Això és comprensible si tenim en compte que la força F que actua sobre una substància des del costat d'un camp magnètic no uniforme ve determinada per l'expressió

on x és la susceptibilitat magnètica per unitat de volum de la substància, H és la intensitat del camp magnètic, A / m, dH / dx és el gradient d'intensitat

Com a regla general, els valors d'inducció del camp magnètic estan en el rang 0,2-1,0 T i el gradient és de 50,00-200,00 T / m.

Els millors resultats del tractament magnètic s'aconsegueixen a un cabal d'aigua al camp igual a 1–3 m/s.

Poc se sap sobre la influència de la naturalesa i la concentració de les substàncies dissoltes a l'aigua. Es va trobar que l'efecte de magnetització depèn del tipus i la quantitat d'impureses de sal a l'aigua.

Aquests són alguns projectes d'instal·lacions per al tractament magnètic de sistemes d'aigua amb imants permanents i electroimants alimentats per corrents de diferents freqüències.

A la fig. 2.Mostra un esquema d'un dispositiu per magnetitzar l'aigua amb dos imants permanents cilíndrics 3, L'aigua flueix pel buit 2 del circuit magnètic format per un nucli ferromagnètic buit 4 col·locat en una caixa L La inducció del camp magnètic és de 0,5 T, el gradient és de 100,00 T / m L'amplada de la bretxa és de 2 mm.

Arròs. 2. Esquema d'un aparell per magnetitzar l'aigua

Arròs. 3.Dispositiu per al tractament magnètic de sistemes d'aigua

Els aparells equipats amb electroimants són molt utilitzats. Un dispositiu d'aquest tipus es mostra a la fig. 3. Consta de diversos electroimants 3 amb bobines 4 col·locades en un recobriment diamagnètic 1. Tot això situat en una canonada de ferro 2. L'aigua flueix a l'espai entre la canonada i el cos, protegida per una coberta diamagnètica. La força del camp magnètic en aquest buit és de 45.000-160.000 A / m. En altres versions d'aquest tipus d'aparells, els electroimants es col·loquen al tub des de l'exterior.

En tots els dispositius considerats, l'aigua passa per buits relativament estrets, per tant, es neteja prèviament de les suspensions sòlides. A la fig. La figura 4 mostra un esquema d'un aparell de tipus transformador. Consta d'un jou 1 amb bobines electromagnètiques 2, entre els pols de les quals es col·loca un tub 3 de material diamagnètic. L'aparell s'utilitza per tractar aigua o cel·lulosa amb corrents alterns o pulsatius de diferents freqüències.

Aquí només es descriuen els dissenys de dispositius més típics que s'utilitzen amb èxit en diverses àrees de producció.

Els camps magnètics també afecten el desenvolupament de l'activitat vital dels microorganismes. La magnetobiologia és un camp científic en desenvolupament que cada cop troba més aplicacions pràctiques, fins i tot en els processos biotecnològics de producció d'aliments. Es revela la influència dels camps magnètics constants, variables i pulsatius en la reproducció, les propietats morfològiques i culturals, el metabolisme, l'activitat enzimàtica i altres aspectes de l'activitat vital dels microorganismes.

L'efecte dels camps magnètics sobre els microorganismes, independentment dels seus paràmetres físics, condueix a la variabilitat fenotípica de les propietats morfològiques, culturals i bioquímiques. En algunes espècies, com a resultat del tractament, la composició química, l'estructura antigènica, la virulència, la resistència als antibiòtics, els fags i la radiació UV poden canviar. De vegades, els camps magnètics causen mutacions directes, però més sovint afecten estructures genètiques extracromosòmiques.

No hi ha cap teoria generalment acceptada que expliqui el mecanisme del camp magnètic a la cèl·lula. Probablement, l'efecte biològic dels camps magnètics sobre els microorganismes es basa en el mecanisme general d'influència indirecta a través del factor ambiental.