Teknolojik amaçlar için manyetik alanların uygulanması

Teknolojik amaçlar için, manyetik alanlar esas olarak aşağıdakiler için kullanılır:

• metal ve yüklü parçacıklar üzerindeki etki,

• su ve sulu çözeltilerin manyetizasyonu,

• biyolojik nesneler üzerindeki etkisi.

İlk durumda manyetik alan çeşitli gıda ortamlarının metal ferromanyetik safsızlıklardan arındırılması için ayırıcılarda ve yüklü parçacıkların ayrılması için cihazlarda kullanılır.

İkincisi, suyun fiziko-kimyasal özelliklerini değiştirmek amacıyla.

Üçüncüsü - biyolojik nitelikteki süreçleri kontrol etmek.

Manyetik sistemlerin kullanıldığı manyetik ayırıcılarda ferromanyetik safsızlıklar (çelik, dökme demir vb.) dökme kütleden ayrıştırılır. ayırıcılar var kalıcı mıknatıslar ve elektromıknatıslar. Mıknatısların kaldırma kuvvetini hesaplamak için genel elektrik mühendisliği dersinden bilinen yaklaşık bir formül kullanılır.

burada Fm kaldırma kuvvetidir, N, S kalıcı bir mıknatısın veya bir elektromıknatısın manyetik devresinin kesitidir, m2, V manyetik indüksiyondur, T.

Kaldırma kuvvetinin gerekli değerine göre, manyetik indüksiyonun gerekli değeri bir elektromıknatıs kullanıldığında belirlenir, mıknatıslama kuvveti (Iw):

burada ben elektromıknatısın akımı, A, w elektromıknatısın bobininin dönüş sayısı, Rm manyetik dirence eşittir

burada lk, sabit bir kesit ve malzeme ile manyetik devrenin ayrı bölümlerinin uzunluğu, m, μk, karşılık gelen bölümlerin manyetik geçirgenliği, H / m, Sk, karşılık gelen bölümlerin enine kesitidir, m2, S, manyetik devrenin kesiti, m2, B indüksiyondur, T.

Manyetik direnç, devrenin yalnızca manyetik olmayan bölümleri için sabittir. Manyetik bölümler için, RM değeri mıknatıslanma eğrileri kullanılarak bulunur, çünkü burada μ değişken bir niceliktir.

Kalıcı manyetik alan ayırıcılar

En basit ve en ekonomik ayırıcılar, bobinlere güç sağlamak için ek enerjiye ihtiyaç duymadıklarından kalıcı mıknatıslardır. Örneğin fırınlarda unu demirli safsızlıklardan temizlemek için kullanılırlar. Bu ayırıcılardaki kayıt cihazlarının toplam kaldırma kuvveti, kural olarak, en az 120 N olmalıdır. Manyetik alanda, un, yaklaşık 6-8 mm kalınlığında, daha fazla olmayan bir hızla ince bir tabaka halinde hareket etmelidir. 0,5 m / s'den fazla.

Kalıcı mıknatıslı ayırıcıların da önemli dezavantajları vardır: kaldırma kuvvetleri küçüktür ve mıknatısların eskimesi nedeniyle zamanla zayıflar. Elektromıknatıslı ayırıcıların bu dezavantajları yoktur çünkü içlerine takılan elektromıknatıslar doğru akımla çalışır. Kaldırma kuvvetleri çok daha yüksektir ve bobin akımı ile ayarlanabilir.

İncirde. Şekil 1, yığın safsızlıklar için bir elektromanyetik ayırıcının bir diyagramını göstermektedir.Ayırma malzemesi alıcı huniye (1) beslenir ve konveyör (2) boyunca manyetik olmayan malzemeden (pirinç, vb.) yapılmış tahrik tamburuna (3) doğru hareket eder. Tambur 3, sabit bir elektromıknatıs DC 4 etrafında döner.

Merkezkaç kuvveti, malzemeyi boşaltma deliğine 5 atar ve elektromıknatısın 4 manyetik alanının etkisi altındaki ferro safsızlıklar taşıma bandına "yapışır" ve ancak mıknatısların etki alanından çıktıktan sonra ondan ayrılırlar. Ferro kirlilikler için boşaltma deliğine düşme 6. Konveyör bandı üzerindeki ürün tabakası ne kadar ince olursa ayırma o kadar iyi olur.

Manyetik alanlar, dağınık sistemlerde yüklü parçacıkları ayırmak için kullanılabilir.Bu ayırma, Lorentz kuvvetlerine dayanır.

Fl yüklü bir parçacığa etki eden kuvvet, N, k orantı faktörü, q parçacık yükü, C, v parçacık hızı, m / s, N ise manyetik alan kuvveti, A/m, a alan ve hız vektörleri arasındaki açıdır.

Pozitif ve negatif yüklü parçacıklar, iyonlar Lorentz kuvvetlerinin etkisi altında zıt yönlerde saptırılır, ayrıca farklı hızlara sahip parçacıklar da hızlarının büyüklüklerine göre bir manyetik alanda sıralanır.

Pirinç. 1. Yığın safsızlıklar için bir elektromanyetik ayırıcının şeması

Suyu mıknatıslamak için cihazlar

Son yıllarda yapılan çok sayıda çalışma, su sistemlerinin - teknik ve doğal sular, çözeltiler ve süspansiyonlar - manyetik arıtmanın etkili bir şekilde uygulanma olasılığını göstermiştir.

Su sistemlerinin manyetik arıtımı sırasında aşağıdakiler meydana gelir:

• pıhtılaşmanın hızlanması - suda asılı kalan katı parçacıkların yapışması,

• adsorpsiyon oluşumu ve iyileştirilmesi,

• buharlaşma sırasında kabın duvarlarında değil, hacimde tuz kristallerinin oluşumu,

• katıların çözünmesini hızlandırmak,

• katı yüzeylerin ıslanabilirliğinde değişiklik,

• çözünmüş gazların konsantrasyonundaki değişiklik.

Su, tüm biyolojik ve teknolojik süreçlerin aktif bir katılımcısı olduğundan, manyetik alanın etkisi altındaki özelliklerinde meydana gelen değişiklikler, gıda teknolojisi, tıp, kimya, biyokimya ve ayrıca tarımda başarıyla kullanılmaktadır.

Bir sıvıdaki maddelerin yerel konsantrasyonunun yardımıyla şunları elde etmek mümkündür:

• doğal ve teknolojik suların tuzdan arındırılması ve kalitesinin iyileştirilmesi,

• asılı safsızlıklardan temizleme sıvıları,

• gıda fizyolojik ve farmakolojik çözeltilerin aktivitesini kontrol etmek,

• mikroorganizmaların seçici büyüme süreçlerinin kontrolü (bakterilerin, mayaların büyüme ve bölünmesinin hızlanması veya engellenmesi),

• atık suyun bakteriyel liç işlemlerinin kontrolü,

• Manyetik anesteziyoloji.

Koloidal sistemlerin özelliklerini kontrol etmek, çözünme ve kristalleşme süreçleri şu amaçlarla kullanılır:

• koyulaştırma ve filtrasyon işlemlerinin verimliliğinin arttırılması,

• tuz birikintilerinin, tortuların ve diğer birikimlerin azaltılması,

• bitki büyümesinin iyileştirilmesi, verimlerinin arttırılması, çimlenme.

Manyetik su arıtmanın özelliklerini not edelim. 1. Manyetik arıtma, suyun bir veya daha fazla manyetik alandan belirli bir hızda zorunlu akışını gerektirir.

2.Mıknatıslanmanın etkisi sonsuza kadar sürmez, ancak manyetik alanın sona ermesinden bir süre sonra saatler veya günlerle ölçüldüğünde kaybolur.

3. Arıtmanın etkisi, manyetik alanın indüksiyonuna ve eğimine, akış hızına, su sisteminin bileşimine ve tarlada kaldığı süreye bağlıdır. Tedavi etkisi ile manyetik alan şiddetinin büyüklüğü arasında doğrudan bir orantı bulunmadığına dikkat çekilmektedir. Manyetik alanın eğimi önemli bir rol oynar. Düzgün olmayan bir manyetik alanın yanından bir maddeye etki eden F kuvvetinin ifade ile belirlendiğini düşünürsek bu anlaşılabilir bir durumdur.

x, maddenin birim hacmi başına manyetik duyarlılık, H manyetik alan şiddeti, A / m, dH / dx yoğunluk gradyanı

Kural olarak, manyetik alan indüksiyon değerleri 0,2-1,0 T aralığındadır ve gradyan 50,00-200,00 T/m'dir.

Manyetik arıtmanın en iyi sonuçları, tarlada 1–3 m/s'ye eşit bir su akış hızında elde edilir.

Suda çözünen maddelerin doğası ve konsantrasyonunun etkisi hakkında çok az şey bilinmektedir. Mıknatıslanma etkisinin sudaki tuz safsızlıklarının türüne ve miktarına bağlı olduğu bulunmuştur.

Burada, farklı frekanslardaki akımlarla çalışan kalıcı mıknatıslar ve elektromıknatıslarla su sistemlerinin manyetik arıtımı için bazı kurulum projeleri bulunmaktadır.

İncirde. 2. iki silindirik kalıcı mıknatıs 3 ile suyu mıknatıslamak için bir cihazın diyagramını gösterir, Su, bir L kutusuna yerleştirilmiş içi boş bir ferromanyetik çekirdek 4 tarafından oluşturulan manyetik devrenin boşluğu 2 içinde akar. Manyetik alanın endüksiyonu 0,5 T'dir, gradyan 100.00 T/m Boşluk genişliği 2 mm.

Pirinç. 2. Suyu mıknatıslamak için bir cihazın şeması

Pirinç. 3.Su sistemlerinin manyetik arıtımı için cihaz

Elektromıknatıslarla donatılmış cihazlar yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tip bir cihaz, Şek. 3. Diyamanyetik bir kaplamaya 1 yerleştirilmiş bobinlere 4 sahip birkaç elektromıknatıstan 3 oluşur. Bu boşluktaki manyetik alanın gücü 45.000-160.000 A/m'dir. Bu tip aparatların diğer versiyonlarında elektromıknatıslar tüpün üzerine dışarıdan yerleştirilmiştir.

Ele alınan tüm cihazlarda, su nispeten dar boşluklardan geçer, bu nedenle katı süspansiyonlardan önceden temizlenir. İncirde. Şekil 4, transformatör tipi bir aparatın bir diyagramını göstermektedir. Diyamanyetik malzemeden yapılmış bir tüpün 3 döşendiği kutupları arasına elektromanyetik bobinlere 2 sahip bir boyunduruk 1'den oluşur. Cihaz, suyu veya selülozu farklı frekanslarda değişen veya atımlı akımlarla arıtmak için kullanılır.

Burada yalnızca çeşitli üretim alanlarında başarıyla kullanılan en tipik cihaz tasarımları açıklanmaktadır.

Manyetik alanlar ayrıca mikroorganizmaların hayati aktivitesinin gelişimini de etkiler. Manyetobiyoloji, gıda üretiminin biyoteknolojik süreçleri de dahil olmak üzere giderek daha fazla pratik uygulama bulan, gelişmekte olan bir bilimsel alandır. Sabit, değişken ve titreşimli manyetik alanların mikroorganizmaların üremesi, morfolojik ve kültürel özellikleri, metabolizması, enzim aktivitesi ve yaşam aktivitesinin diğer yönleri üzerindeki etkisi ortaya çıkar.

Manyetik alanların mikroorganizmalar üzerindeki etkisi, fiziksel parametreleri ne olursa olsun, morfolojik, kültürel ve biyokimyasal özelliklerin fenotipik değişkenliğine yol açar. Bazı türlerde tedavi sonucunda kimyasal bileşim, antijenik yapı, virülans, antibiyotiklere direnç, fajlar ve UV radyasyonu değişebilmektedir. Bazen manyetik alanlar doğrudan mutasyonlara neden olur, ancak daha sıklıkla kromozom dışı genetik yapıları etkiler.

Manyetik alanın hücre üzerindeki mekanizmasını açıklayan genel kabul görmüş bir teori yoktur. Muhtemelen, manyetik alanların mikroorganizmalar üzerindeki biyolojik etkisi, çevresel faktör yoluyla dolaylı etkinin genel mekanizmasına dayanmaktadır.