Примена магнетних поља у технолошке сврхе

У технолошке сврхе, магнетна поља се углавном користе за:

• утицај на метал и наелектрисане честице,

• магнетизација воде и водених раствора,

• утицај на биолошке објекте.

У првом случају магнетно поље користи се у сепараторима за пречишћавање различитих прехрамбених медија од металних феромагнетних примеса и у уређајима за одвајање наелектрисаних честица.

У другом, са циљем промене физичко-хемијских својстава воде.

У трећем — контролисати процесе биолошке природе.

У магнетним сепараторима који користе магнетне системе, феромагнетне нечистоће (челик, ливено гвожђе, итд.) се издвајају из насипне масе. Постоје сепаратори са трајни магнети и електромагнети. За израчунавање силе дизања магнета користи се приближна формула позната из општег курса електротехнике.

где је Фм сила подизања, Н, С је попречни пресек сталног магнета или магнетног кола електромагнета, м2, В је магнетна индукција, Т.

Према потребној вредности силе подизања, потребна је вредност магнетне индукције када се користи електромагнет, сила магнетизирања (Ив):

где је И струја електромагнета, А, в је број завоја калема електромагнета, Рм је магнетни отпор једнак

овде лк је дужина појединих делова магнетног кола са константним пресеком и материјалом, м, μк је магнетна пермеабилност одговарајућих пресека, Х / м, Ск је попречни пресек одговарајућих пресека, м2, С је пресек магнетног кола, м2, Б је индукција, Т.

Магнетни отпор је константан само за немагнетне делове кола. За магнетне пресеке, вредност РМ се налази помоћу криве магнетизације, пошто је овде μ променљива величина.

Сепаратори перманентног магнетног поља

Најједноставнији и најекономичнији сепаратори су са трајним магнетима, јер не захтевају додатну енергију за напајање калемова. Користе се, на пример, у пекарама за чишћење брашна од гвоздених нечистоћа. Укупна сила дизања магнетофонских трака у овим сепараторима, по правилу, треба да буде најмање 120 Н. У магнетном пољу брашно треба да се креће у танком слоју, дебљине око 6-8 мм, брзином не већом од од 0,5 м/с.

Трајни магнетни сепаратори такође имају значајне недостатке: њихова сила подизања је мала и временом слаби због старења магнета. Сепаратори са електромагнетима немају ове недостатке, пошто се електромагнети уграђени у њих напајају једносмерном струјом. Њихова сила подизања је много већа и може се подесити струјом завојнице.

На сл. 1 приказује дијаграм електромагнетног сепаратора за крупне нечистоће.Материјал за сепарацију се убацује у пријемни резервоар 1 и креће се дуж транспортера 2 до погонског бубња 3 од немагнетног материјала (месинг, итд.). Бубањ 3 ротира око стационарног електромагнета ДЦ 4.

Центрифугална сила баца материјал у истоварни отвор 5, а феро-нечистоће се под дејством магнетног поља електромагнета 4 „лепе“ за транспортну траку и одвајају се од ње тек након што напусте поље деловања магнета. пада у истоварни отвор за феро- нечистоће 6. Што је тањи слој производа на транспортној траци, то је боље одвајање.

Магнетна поља се могу користити за раздвајање наелектрисаних честица у диспергованим системима.Ово раздвајање се заснива на Лоренцовим силама.

где је Фл сила која делује на наелектрисану честицу, Н, к је фактор пропорционалности, к је наелектрисање честице, Ц, в је брзина честице, м/с, Н је јачина магнетног поља, А / м, а је угао између вектора поља и брзине.

Позитивно и негативно наелектрисане честице, јони се одбијају у супротним смеровима под дејством Лоренцових сила, осим тога, честице различитих брзина се такође сортирају у магнетном пољу у складу са величинама њихових брзина.

Пиринач. 1. Шема електромагнетног сепаратора за крупне нечистоће

Уређаји за магнетизовање воде

Бројна истраживања спроведена последњих година показала су могућност ефикасне примене магнетног третмана водених система — техничких и природних вода, раствора и суспензија.

Током магнетног третмана водених система дешава се следеће:

• убрзање коагулације - адхезија чврстих честица суспендованих у води,

• формирање и побољшање адсорпције,

• формирање кристала соли током испаравања не на зидовима посуде, већ у запремини,

• убрзање растварања чврстих материја,

• промена влажења чврстих површина,

• промена концентрације растворених гасова.

Пошто је вода активан учесник у свим биолошким и већини технолошких процеса, промене њених својстава под утицајем магнетног поља се успешно користе у прехрамбеној технологији, медицини, хемији, биохемији, а такође и у пољопривреди.

Уз помоћ локалне концентрације супстанци у течности, могуће је постићи:

• десалинизацију и побољшање квалитета природних и технолошких вода,

• чишћење течности од суспендованих нечистоћа,

• контролише активност физиолошких и фармаколошких раствора хране,

• контрола процеса селективног раста микроорганизама (убрзавање или инхибиција брзине раста и деобе бактерија, квасца),

• контрола процеса бактеријског испирања отпадних вода,

• магнетна анестезиологија.

Контролисање својстава колоидних система, процеса растварања и кристализације користи се за:

• повећање ефикасности процеса згушњавања и филтрације,

• смањење наслага соли, каменца и других накупина,

• побољшање раста биљака, повећање њиховог приноса, клијавост.

Запазимо карактеристике магнетног третмана воде. 1. Магнетни третман захтева обавезан проток воде одређеном брзином кроз једно или више магнетних поља.

2.Ефекат магнетизације не траје вечно, већ нестаје неко време након завршетка магнетног поља, мерено сатима или данима.

3. Ефекат третмана зависи од индукције магнетног поља и његовог градијента, брзине протока, састава водног система и времена када је у пољу. Примећено је да не постоји директна пропорционалност између ефекта третмана и величине јачине магнетног поља. Нагиб магнетног поља игра важну улогу. Ово је разумљиво ако узмемо у обзир да је сила Ф која делује на супстанцу са стране неуједначеног магнетног поља одређена изразом

где је к магнетна осетљивост по јединици запремине супстанце, Х је јачина магнетног поља, А / м, дХ / дк је градијент интензитета

По правилу, вредности индукције магнетног поља су у опсегу 0,2-1,0 Т, а градијент је 50,00-200,00 Т / м.

Најбољи резултати магнетне обраде постижу се при протоку воде у пољу од 1–3 м/с.

Мало се зна о утицају природе и концентрације супстанци растворених у води. Утврђено је да ефекат магнетизације зависи од врсте и количине нечистоћа соли у води.

Ево неколико пројеката инсталација за магнетни третман водених система са трајним магнетима и електромагнетима који се напајају струјама различитих фреквенција.

На сл. 2.приказује шему уређаја за магнетизовање воде са два цилиндрична трајна магнета 3, Вода тече у процепу 2 магнетног кола формираног шупљим феромагнетним језгром 4 смештеним у кућиште Л Индукција магнетног поља је 0,5 Т, градијент је 100,00 Т / м Ширина зазора 2 мм.

Пиринач. 2. Шема уређаја за магнетизовање воде

Пиринач. 3.Уређај за магнетну обраду водених система

Широко се користе апарати опремљени електромагнетима. Уређај овог типа је приказан на сл. 3. Састоји се од неколико електромагнета 3 са калемовима 4 смештеним у дијамагнетну превлаку 1. Све ово се налази у гвозденој цеви 2. Вода се слива у отвор између цеви и тела, заштићена дијамагнетним поклопцем. Јачина магнетног поља у овом размаку је 45.000-160.000 А / м. У другим верзијама ове врсте апарата, електромагнети се постављају на цев споља.

У свим разматраним уређајима, вода пролази кроз релативно уске празнине, па је претходно очишћена од чврстих суспензија. На сл. 4 приказује дијаграм апарата типа трансформатора. Састоји се од јарма 1 са електромагнетним калемовима 2, између чијих полова је положена цев 3 од дијамагнетног материјала. Уређај се користи за третирање воде или целулозе наизменичним или пулсирајућим струјама различитих фреквенција.

Овде су описани само најтипичнији дизајни уређаја који се успешно користе у различитим областима производње.

Магнетна поља утичу и на развој виталне активности микроорганизама. Магнетобиологија је научна област у развоју која све више налази практичну примену, укључујући и биотехнолошке процесе производње хране. Открива се утицај константних, променљивих и пулсирајућих магнетних поља на репродукцију, морфолошка и културолошка својства, метаболизам, активност ензима и друге аспекте животне активности микроорганизама.

Дејство магнетних поља на микроорганизме, без обзира на њихове физичке параметре, доводи до фенотипске варијабилности морфолошких, културних и биохемијских својстава. Код неких врста, као резултат третмана, може се променити хемијски састав, антигена структура, вируленција, отпорност на антибиотике, фаге и УВ зрачење. Понекад магнетна поља изазивају директне мутације, али чешће утичу на екстрахромозомске генетске структуре.

Не постоји општеприхваћена теорија која објашњава механизам магнетног поља на ћелији. Вероватно је биолошки ефекат магнетних поља на микроорганизме заснован на општем механизму индиректног утицаја преко фактора средине.