Способ магнитной обработки воды

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1191 11 А 1 02 Г 1/48 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАН ЗОБРЕТЕН ЛЬСТ ТОРСНОМУ СВИ дых отложении в аппаратах и трубопроводах нефтяной и химической промышленности, интенсификации процессовосаждения взвесей и флокуляции вобогащении полезных ископаемых. Цельповышение экономичности и эффективности способа магнитной обработкиводы. Воду обогащают полидисперснымиферромагнитными частицами до определенной концентрации (в зависимостиот начальной концентрации их в воде)и затем подвергают ее магнитной обра-.ботке, пропуская через поперечноемагнитное поле, Размер частиц составляет 10-10 м, концентрация 0,030,1 мг/л. 2 ил. нженеров мавский ССС974 Й ОБРАБОТКИ ВОДЫосится к магнитможет быть искипообр ени ном обрудовании,раэования тверение относится к магнитнойводы и может быть исполь .снижения накипеобразовани Изобр аботк ленно начал затем концен ой кон зованов тепло одверг енном оборудовании, снижети образования твердых отаппаратах и трубопроводах химической промышленности, ации процессов осаждения флокуляции в обогащении ска е, пр итное поле ния скороложений внефтяной Примеацию ферром ( 0,03 мгением в маг нтенси звесей паемых, етенияэффекти зных иск ель иэоб чности и итной об а фиг. 1ие спосо полидисперсными ферр тицами размером 10пентрации 0,03-0,1 мводы, обогащенной феведется в поперечномаппарата. После выхоаппарата обработанналяется в теплообменн вьппение эк пособа ност о оды,1 графики, пояс 2 - траектория аботки при на фиомагнит ой астицы движения фер полюсам магнСпособ ос та. ществл т следующим обзование в нем накипи зом.Воду обогащают полидисперсными рромагнитными частицами до опре количеством накипи,цы, не обогащенной ф гнетиками.(71) Украинский институтводного хозяйства(57) Изобретение оной обработке водыпользовано для снижзования в теплообмснижения скорости ации (в зависимости онтрации их в воде) ит ее магнитной обрабоерез поперечное магр. Определяют концен гнетиков в воде. При л в воду перед ее по итный аппарат обогащ омагнитными час- 10 м до конг/л. Обработка рромагнетиками, магнитном поле да из магнитного я вода направик, снижая обрапо сравнению с полученной иэ во 60813540 45 При С = 0,03-0,06 мг/л в магнитномаппарате длину воздействия магнитного поля принимают равной 360-180 мм,а при концентрации С = 0,06-0,1 мг/лвысокая эффективность обработки достигается в широком диапазоне изменения Ь = 360-5 мм. Однако при С= 0,06-0,1 мг/л длину воздействиямагнитного поля целесообразно принятьравной 20-5 мм, поскольку при практически той же эффективности обработки в 18-36 раз уменьшается материалоемкость магнитного аппарата по сравнению с Ь = 360-180 мм,Поэтому, если из экономических соображений дешевле получать и вводитьв воду Ферромагнетики по сравнениос изготовлением магнитного аппарата,рассчитанного на большую длину воздействия магнитного поля, то целесообразен вариант С = 0,06-0, мг/л и20-5 мм. Если экономические соображения диктуют обратное, то приемлемым будет вариант, "С=-О,ОЗ - 0,06 мг/л иЬ = 360-180 мм.Выбор активной длины воздействиямагнитного поля Ь, в зависимости отконцентрации С ферромагнетиков в водеобоснован слепующим.На фиг, 1 приведены результатыисследований зависимости эффективности противонакипной магнитной обработки воды ) от С при Ь = 5 мм(1), Ь = 20 мм 2), Ь : 90 мм 3)и Ь = 180 мм (ч). Ис.следования проводилис.ь на экспериментальной многосекционной установке проточного типа,Эффективность 1 огределялась, как.относительное изменение массы накипи на поверхностях теплообмена без ис магнитной обработкой.Как видно из фиг. 1, при С= 0,06-1 мг/л эффектив-ссть практически не зависит от Ь, я при С- 0,03-0,06 мг/л с увеличением Ьэффективностьвозрастает достигая при Ь = 180 мм практически гя:ого же значения 11, как н прп С0,06-0,1 мг/л, Это обсгсятельство позволяет варьировать материалкость магнитного аппарата в зависимости от концентрации феррсмагнетиков. добавляемых в воду, подлежащую магнитной обработке, С другойстороны, в технической воде вследствие коррозии оборудования концентрация ферромагнетиков может превышать0,03 мг/л, поэтому для гакой воды,повышение эффективности ( можно достигнуть увеличением только Ь до180-360 мм без введения в воду ферромагнетиков,Зависимость эффективности (1 от Ьпри различных С объясняется следующим,Известно, что центром кристаллизациинакипесбрязующих солей при нагревеводы в теплообмгннике являются кластеризуюшиеся под действием магнитногоноля Ферромагнитные частицы. При С0,03-0,06 мг/л вероятность кластеризации ферромагнитных частиц невелика и для образования необходимогоколичества кластеров с размерами неменее критического для данной степенипересыщения воды по някипеобразующимсолям требуется большая длина воздействия магнитного поля Ь = 380-360 мм,При С = 0,06-0,1 мг/л кластеризацияидет столь быстро, что для достиженияпрецельногс эффекта достаточно активной длины магнитного поля Ь = 5-20 мм. Выбор диапазона размеров полидисперсных частиц ферромагнетиков от 10 до 10 м обусловлен следующим. Минимальный размер ферромагнитной частицы, нЯпример магнетикар Обладающей магнитным моментом, соответствует-.8размеру10т.е, нижнему пределу выбранного диапазона размеров частиц Ферромагнетиков, вводимых в воду. Размер 10 м, соответствующий верхнему пределу .выбранного диапазона размеров ферромю нитнь.х частиц, обусловлен следующими причинами, Б рабочем канале магнитного яппярятя наилучшиеусловия для образования зародышейтвердой фазы, ня которых происходиткристаллизация накипеобразующих солей при на;реве воды, в пристенномслое, Гидродинамический режим движения воды в пристенных слоях рябо;его канала ляминарный, а в зоне магнитной обработки воды важны переходные области с ламинарногс режиматемени к турсулентному,посколькуименно в ламинарном присенном слое;.рсцесс укрупнения зародышей идетинтенсивно, я материал для кластеров поставляется из ядра потока засчет поперечной турбулентной диффузии, роме тс: о, в пристенном слое имеет место концентрация ионов за счет действия сил Лоренца коагуляция ферромагнитных частиц,цо крити.еских размеров и частичная кристал 1608135(где а - ускорение которы тица но полюсам магнитто Ч = 2 Ь/с и движется к етом записать,=:Ь/Ч, и Ч = 2 Ь Ь будет пере- а в пристенферромещаться с гнитна агн к полюсамабочего каРс чила сопрот сли е сл ла РА Стокса;ля приди Ч; ивлени одимая ч-сн Г - с удем олам ла, необх я частице ла Архи д орост м да. ть удельными м ериро ниц нными к т.е. симассы,отн а зап(4) лотность водь гд Н/ д -- 1,К Нгде - магнитна постоянна : агнитная ерромагнит сприим дель и вость тиць лизация на них в пристенном слое на-кипеобразующих солей.Практический интерес представляет определение минимального размера ферромагнитных частиц, при введении которых в обрабатываемую воду обеспечивается их поступление в пристенные слои рабочего канала соответственно имеющим место в зоне обработи значениям напряженности магнитно, о поля Н и градиента дН/дх.На фиг. 2 схематично изображена траектория движения ферромагнитной частицы к полюсам магнита в р ем канале магнитного аппарата, о а(2) - (5) и решая уравнение (1) отно- сительно д, определяем минимальный 5размер ферромагнитной частицы, котораяпритягивается силой Рц в пристеннуюобласть рабочего канала магнитного аппарата:(6 10 Подставляя в уравнение (6) значения5 10кг/м (магнетит); ЭО- 10 мг/м; Ц = 10 П.с; Х = 2 х х 0 м/кг, Ь = 10 м; Ь =210 м, Чо = 1 м/с; Н = - 10 А/м, дН/дх- 10 А/м (принятые значения параметров и, Ь, Ч , Н и дН/дх применяются в большинстве конструкций магнитных аппаратов), получим, что д = 10 м,Таким образом обоснован верхнийпредел принятого диапазона размеров полидисперсных частиц ферромагнетиков, вводимых в воду, обедненную ферромагнетиками, для повышения эффективности противонакипной обработки.Частицы размером 10 м под действием силы Р непосредственно поступают в пристенные слои. На частицы раз мером менее 10 м сила Р не оказываетсущественного влияния и они поступают в пристенные слои за счет поперечной турбулентной диффузии. Совместное действие двух указанных факторов обуславливает проникновение ферромагнитных частиц в пристенные слои и интенсификацию в последних процессах зародыше- образования в магнитном поле.Использование предлагаемого спосомагнитной обработки воды обеспечивает по сравнению с известным повьппеба ие экономичности процесса магнитной обр кон отки воды чет уменьшени и ферромагнетиков, вводиперед ее поступлением вппарат. центрацих в водуагнитный ао р м у л а ете я Способ магизаключающийсяпоперечное маг тной обработки вод пропускании ее че итное поле, при пр денни в нее ферром и ч а ю щ и й с я еэ варитель нетиков, тем, чт 55 ности ичестве вв г л о, с це эффект ферромаью повышения экон вности спо нетиков ис льзуюером,03 частицы ра центрацией олидисперсные 08 - 10 м ко ,1 мг/л.1608135 Составитель О,Симоненкоедактор Н.Яцола Техред Л,Сердюкова Коррек равцова осударствеыно 11303Производственно в издательск комбинат "Патент", г Ужгород, ул. Гагарина, 101 ЗаказВНИИПИ 01 г/л Тираж 800 Подписное комитета по изобретениям и от Москва, Ж, Раушская наб.,тиям при ГКНТ ССС4/5