Устройство для моделирования процесса центробежного фильтрования

(505 В 01 О 35 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 632397, кл. В 04 В 5/02, 1978.Авторское свидетельство СССР М 1404094, кл. В 01 0 35/06. 1988.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ЦЕНТРОБЕЖНОГО ФИЛЬТРОВАНИЯ(57) Использование: область химической промышленности для исследования кинетики процесса тонкослойного центробежного фильтрования, Сущность изобретения; устройство содержит электромагнит 1, между полюсами 2 которого расположена емкость 3 с дном из фильтрующей перегородки 4, и датчик силы 5 с устройством для измерения и регистрации усилий 6. Емкость 3 заполнена ферромагнитной жидкостью 7 и частицами с добавкой ферромагнитного материала 8. В нижней части зазора между полюсами 2 расположена зона накопления отфильтрованной ферромагнитной жидкости. Для регистрации ее уровня устройство содержит осветитель 10, световоды 11, фотоэлектрические преобразователи 12 и блок регистрации 13;2 ил.Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при технологическом расчете фильтрующих центрифуг, предназначено для исследования кинетики процесса тонкослойного центробежного фильтрования.Цель изобретения - повышение точности моделирования кинетики процесса центробежного фильтрования.На фиг.1 представлен общий вид устройства для моделирования центробежного фильтрования; на фиг,2 - разрез А - А на фиг.1.Устройство для моделирования центробежного фильтрования содержит электромагнит 1, между полюсами 2 которого расположена емкость 3 с дном из фильтрующей перегородки 4, и датчик силы 5 с устройством для измерения и регистрации усилий 6.Один конец датчика силы 5 установлен неподвижно относительно электромагнита 1, а другой конец прикреплен к емкости 3, выход датчика силы 5 подключен к устройству для измерения и регистрации усилий 6.Емкость 3 заполнена ферромагнитной жидкостью 7 и частицами с добавкой фер)омагнитного материала 8,В нижней части зазора между полюсами 2 расположена зона накопления отфильтрованной ферромагнитной жидкости 9, обьем которой, равен обьему ферромагнитной жидкости 7. С одной стороны зоны накопленйя 9 установлен осветитель 10 с формующей оптикой, световой поток от которого падает на входные торцы световодов 11, закрепленных на другой стороне эоны накопления 9, Световоды 11 стыкуются выходными торцами с входами фотоэлектрических преобразеюалвлей 12,Выходы Фотоэлектрических преобразователей 12 подключены к уровнемеру 13 отфильтрованной ферромагнитной жидкости.Градиент напряженности магнитного поля в зазоре электромагнита 1 и расстояние от верхней кромки полюсов 2 связаны следующей зависимостью;М - = - а 1 (Ъп - г)бНиг где М - намагниченность ферромагнитной жидкости;Н - напряженность магнитного поля;, 2 - текущая координата оси 02, направленной вертикально вверх в плоскости симметрии зазора между полюсами электромагнита;гп 1 - координата верхней кромки полюса электромагнита;бН- градиент напряженности магнитного поля:а 1- константа.5 При больших напряженностях магнитного поля намагниченность ферромагнитной жидкости М можно с достаточно большой точностью заменить на ее намагниченность насыщения М, величиной, по стоянной для ферромагнитной жидкости,что приводит к линейной зависимости градиента напряженности магнитного поля в зазоре электромагнита 1 и расстояния от верхней кромки полюсов 215 М, = -а 1(Ъ - 2), бН(2) Ф С 1Нг)=р- хгугде Х(2) - уравнение профиля полюсов 2электромагнита 1;40 С 1 - константа,Если воспользоваться выражением (2),закон изменения магнитного поля Н(г) принимает вид 45 МН - (2 гп 1 2 - 2 ) + С 2,где С 2 - константа.С 150 С учетом того, что Н(2) -- .получимследующее уравнение для определенияпрофиля полюсов Х(г):- )+С. Р)Выражение (3) приводится к виду- = - а 222 - 2)+ С,2Хгде а, С - константы,55 Так как градиент напряженности маг 20 нитного поля в зазоре электромагнита является конструктивным признаком, присущимпостоянным магнитам, то для удовлетворения этого требования полюса электромагнита должны иметь определенную форму.25 Воспользуемся методом эквивалентныхэлектрических цепей,Пусть разность магнитных потенциалов .между полюсами ф, а силовые линии - прямые, параллельные оси ОХ, проходящей30 вдоль полюсов,Сопротивление зазора й для силовойлинии с координатой г пропорционально еедлине, т.е, координате полюса Х, Это означает, что напряженность магнитного поля35Таким образом, профиль полюсов 2электромагнита 1 описывается соотношением, в котором параболическому многочленусоответствует гипербола,Устройство работает следующим образом,При включении электромагнита 1 поддействием магнитного поля ферромагнитная жидкость 7 и частицы с добавкой ферромагнитного материала 8 притягиваются книжней кромке полюсов 2.В связи с тем, что профиль полюсов 2описывается соотношением, в котором параболическому многочлену соответствуетгипербола, то градиент напряженностимагнитного поля в зазоре имеет линейнуюзависимостьаналогичную градиенту напряженности центробежного поля,и процесс фильтрования в магнитном полепротекает в полном соответствии с закономерностями центробежного фильтрования.Ферромагнитная жидкость 7 удаляетсяиз емкости 3 через поры фильтрующей перегородки 4 и попадает в зону накопленияотфильтрованной жидкости 9,Одновременно с этим частицы с добавкой ферромагнитного материала 8 оседаютна поверхности фильтрующей перегородки4, уплотняются и образуют осадок,Слой отфильтрованной ферромагнитнойжидкости 7,образующийся в зоне накопления9, частично перекрывает световой поток отосветителя 10, При этом соответствующиевходные торцы световодов 11 затемняются,что вызывает изменение выходов фотоэлектрических преобразователей 12. Число затененных дискретов определяет уровеньотфильтрованной ферромагнитной жидкости7, значение которого непрерывно считывается и регистрируется электронным блоком13, По показаниям уровнемера 13 строитсязависимость объема отфильтрованной ферромагнитной жидкости от времени ч = 1 (г)Для облегчения построения кривой накопления ферромагнитной жидкости 7уровнемер 13 можно предварительно отградуировать.В зависимости от количества удаленной ферромагнитной жидкости 7 и степени приближения частицы с добавкойферромагнитного материала 8 к фильтрующей перегородке 4 изменяется сила притяжения содержимого емкости 3. Силапритяжения содержимого емкости 3 воспринимается датчиком силы 5 и непрерывнорегистрируется устройством для измеренияи регистрации усилий 6,Так как площадь фильтрующей перегородки известна, то по показаниям устройст ва 6 строится зависимость разности давления по обе стороны фильтрующей перегородки от времени Р = 1 (т) .При этом процесс центробежного филь трования описывается следующим уравне- нием Р=1 г10 о ф(4) где Ч - суммарный объем отфильтрованнойжидкости;з - площадь фильтрующей перегородки,р - вязкость жидкости;Я в сопротивление осадка и фильтрующей перегородки;т - продолжительность фильтрования.Из уравнения 4) определяется зависимость сопротивления осадка и фильтрующей перегородки от времени Я= 1(г),Таким образом, становится известназависимость всех параметров процесса отвремени, что обеспечивает повышение точности моделирования кинетики центробежного фильтрования.Применение предлагаемого устройствапозволит оптимизировать процесс центробежного фильтрования и проводить точныйрасчет конструкций фильтруюоих центрифуг,Формула изобретения1, Устройство для моделирования процесса центробежного фильтрования, содержащее емкость с дном из фильтрующейперегородки, заполненную ферромагнитной жидкостью и частицами с добавкой ферромагнитного материала, и электромагнит,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности моделирования кинетики процесса, оно дополнительно содержит датчик силы, устройство для измеренияи регистрации усилий и уровнемер отфильт 45 рованной ферромагнитной жидкости, приэтом один конец датчика силы установленнеподвижно относительно электромагнита,другой конец соединен с емкостью, его выход соединен с устройством для измеренияи регистрации усилий, а емкость размещенамежду полюсами электромагнита, градиентнапряженности магнитного поля в зоне которого и расстояние от верхней кромки полюсов связаны линейной зависимостью,2, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что используют электромагнит,профиль полюсов которого описывается соотношением, в котором параболическомумногочлену соответствует гипербола.Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород; ул;Гагарина, 10 Звкаэ 1995 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по ввб113035, Москва, Ж, Р. Подписное.ениям и открмтиям при ГКНТ СССкая наб 4/5