Оптимизация технологического регламента изготовления пенобетонов

Аппараты с постоянными магнитами

Аппараты, сконструированные во Всесоюзном теплотехническом институте, оснащены постоянными кольцевыми магнитами, изготовленными из сплава “магнико” (ВТИ-1) или из сплава “АЛИИ” (ВТИ-2). Внутри кольцевых магнитов помещены сердечники из железа “армко”, их диаметр определяет величину зазора и, следовательно, напряженность поля (примерно 79,6 кА/м или 1000 Э). В этом аппарате поток жидкости пересекает два поля (рис. 1).

Рис. 4 Схема аппарата ВТИ-2:
1 — постоянный магнит;
2 — полюсные наконечники;
3 — сердечник;
4 — силовые линии;
5, 6— вход и выход воды

Аппараты ПМУ-1, серийно выпускаемые только заводом им. Войкова, состоят из трех - пяти однотипных, последовательно соединенных чугунных секций (рис. 2). Кольцевой зазор между постоянными магнитами и корпусом составляет 2,5 мм. Напряженность магнитного поля (максимальная) в первой секции 87,6 кА/м (1100 Э), в остальных четырех по 143 кА/м (1800 Э). Скорость воды 1—2 м/с, производительность 2 - 7 м3/ч. В 1963 г. этот завод выпустил 30 аппаратов, в 1977 г. выпуск этих аппаратов достиг 65 тыс. штук. Стоимость одного аппарата 26 руб.

Рис. 5 Аппарат ПМУ-1 завода им. Войкова:
1 - верхняя крышки;
2, 8 – стяжные болт с гайкой;
3 - отверстие в дне стакана;
4 - прокладка;
5 - чугунный стакан (магнитопровод);
6 - постоянный магнит;
7, 9 - полюсные наконечники;
10 - нижняя крышка.

На рис. 3 показан аппарат Новочеркасского завода постоянных магнитов производительностью 100 м3/ч. Напряженность магнитного поля в зазоре составляет примерно 119 кА/м (1500 Э); скорость потока воды 2 м/с.

Рис. 6 Аппарат для магнитной обработки воды Новочеркасского завода постоянных магнитов:
1,2 - установочный винт с гайкой;
3, 13 - полюсные наконечники;
4 - винт;
5 - труба;
6 - магнит;
7 - болт;
8 - траверса;
9 - фланец;
10 - сухарь;
11 - бобышка;
12 - шайба пружинная.

Бельгийская фирма “Эпюро” в течение нескольких десятилетий выпускает аппараты “Серi” (по патенту Т. Вермайрена), оснащенные постоянными магнитами, производительностью от 0,03 до 36000 м3/ч. В США аналогичные аппараты выпускает фирма “Паккард”, в Великобритании - фирма “Поляр”. В литературе обычно приводится лишь внешний вид этих аппаратов и не дается описания их конструкции. Лишь в последние годы появились фотографии вскрытых крупных аппаратов “Cepi”, из которых видно, что обрабатываемая вода протекает через узкие зазоры между цилиндрическими и кольцевыми постоянными магнитами (из-за плохого качества отсканированной фотографии, в данном обзоре она заменена на схему см. рис. 7).

Рис. 7 Схема движения воды в высокопроизводительном аппарате “Cepi” типа Т-56

Корпуса аппаратов изготавливают из металла, а также из синтетических материалов. Конструкцию аппаратов “Cepi” следует рассмотреть подробнее, поскольку принцип их работы может стать основой для суждения о механизме магнитной обработки и способах оптимизации процесса.

Единственным устройством, запатентованным 12.10.66 Т. Вермайреном в Советском Союзе (патент № 288683), является “...устройство для обработка жидкости с помощью магнитного поля, представляющее собой канал, стенки которого образованы магнитами, создающими поперечное магнитное поле, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности, обработки жидкости рабочий участок канала выполнен из продольных постоянных магнитов, каждый из которых имеет в центре выступ, представляющий собой полюс противоположного знака полюсу концов, а полюса расположенных один против другого выступов имеют различные знаки”.

На рис. 8 приведен разрез аппарата “Cepi” невысокой производительности, реализующий указанный патент. Результаты измерения напряженности поля по длине этого аппарата, (очень детальное и скрупулезное обследование аппаратов Вермайрена было осуществлено в СССР в начале 70-х), показали, что она изменяется: примерно на одной трети расстояния от концов аппарата знак полюсов меняется; в области сужения, образуемого кобальт-самариевыми магнитами, напряженность поля резко возрастает до 320 кА/м (4000 Э). Следовательно, в этом аппарате поток воды проходит поля переменной полярности, а также область с очень высоким градиентом напряженности. Кроме того, в этом узком канале в соответствии с законами гидродинамики возникает резкий перепад давления.

Рис. 8 Разрез небольшого аппарата “Cepi” типа АД 1/2

(Минимальный расход – 0.12 м3/ч, максимальный – 0.48 м3/ч, масса – 0.25 кг, геометрические размеры: длина – 100 мм, диаметр – 22 мм)

В настоящий момент выпускается около 100 различных модификаций аппаратов сходной конструкции. Их применяют как для омагничивания воды, так и для обработки более агрессивных и концентрированных растворов – аммиачных растворов, щелочей, кислотных и бисульфитных щелоков, растворов сахара, вин, коньяка и др.