تطبيق المجالات المغناطيسية للأغراض التكنولوجية

للأغراض التكنولوجية ، تُستخدم المجالات المغناطيسية بشكل أساسي في:

• التأثير على المعادن والجسيمات المشحونة ،

• مغنطة الماء والمحاليل المائية ،

• التأثير على الكائنات البيولوجية.

في الحالة الأولى حقل مغناطيسي يتم استخدامه في الفواصل لتنقية الأوساط الغذائية المختلفة من الشوائب المعدنية المغناطيسية وفي أجهزة فصل الجسيمات المشحونة.

في الثانية ، بهدف تغيير الخصائص الفيزيائية والكيميائية للماء.

في الثالث - للتحكم في العمليات ذات الطبيعة البيولوجية.

في الفواصل المغناطيسية التي تستخدم أنظمة مغناطيسية ، يتم فصل الشوائب المغناطيسية (الفولاذ ، الحديد الزهر ، إلخ) عن الكتلة السائبة. هناك فواصل مع مغناطيس دائم والمغناطيسات الكهربائية. لحساب قوة الرفع للمغناطيس ، يتم استخدام صيغة تقريبية معروفة من الدورة العامة للهندسة الكهربائية.

حيث Fm هي قوة الرفع ، N ، S هي المقطع العرضي لمغناطيس دائم أو دائرة مغناطيسية لمغناطيس كهربائي ، m2 ، V هي الحث المغناطيسي ، T.

وفقًا للقيمة المطلوبة لقوة الرفع ، يتم تحديد القيمة المطلوبة للحث المغناطيسي عند استخدام مغناطيس كهربائي ، قوة المغناطيس (Iw):

حيث I هو تيار المغناطيس الكهربائي ، A ، w هو عدد لفات ملف المغناطيس الكهربائي ، Rm هي المقاومة المغناطيسية التي تساوي

هنا lk هو طول الأقسام الفردية للدائرة المغناطيسية ذات المقطع العرضي الثابت والمادة ، m ، μk هي النفاذية المغناطيسية للأقسام المقابلة ، H / m ، Sk هي المقطع العرضي للأقسام المقابلة ، m2 ، S هي المقطع العرضي للدائرة المغناطيسية ، م ، ب هو الحث ، T.

المقاومة المغناطيسية ثابتة فقط للأقسام غير المغناطيسية من الدائرة. بالنسبة للمقاطع المغناطيسية ، يتم العثور على قيمة RM باستخدام منحنيات التمغنط ، حيث تمثل μ هنا كمية متغيرة.

فواصل المجال المغناطيسي الدائم

أبسط أجهزة الفصل وأكثرها اقتصادا هي باستخدام مغناطيس دائم ، لأنها لا تتطلب طاقة إضافية لتشغيل الملفات. يتم استخدامها ، على سبيل المثال ، في المخابز لتنظيف الدقيق من الشوائب الحديدية. يجب أن تكون قوة الرفع الإجمالية للمسجلات الشريطية في هذه الفواصل ، كقاعدة عامة ، 120 نيوتن على الأقل في المجال المغناطيسي ، يجب أن يتحرك الدقيق في طبقة رقيقة ، بسمك حوالي 6-8 مم ، وبسرعة لا تزيد عن من 0.5 م / ث.

كما أن لفواصل المغناطيس الدائم عيوب كبيرة: قوة الرفع الخاصة بها صغيرة وتضعف بمرور الوقت بسبب تقادم المغناطيس. لا تحتوي الفواصل التي تحتوي على مغناطيس كهربائي على هذه العيوب ، لأن المغناطيسات الكهربائية المثبتة فيها تعمل بالتيار المباشر. قوة الرفع الخاصة بهم أعلى بكثير ويمكن تعديلها بواسطة تيار الملف.

في التين. يوضح الشكل 1 مخططًا لفاصل كهرومغناطيسي للشوائب السائبة.يتم تغذية مادة الفصل في قادوس الاستقبال 1 وتتحرك على طول الناقل 2 إلى أسطوانة القيادة 3 المصنوعة من مادة غير مغناطيسية (نحاس ، إلخ). تدور الأسطوانة 3 حول مغناطيس كهربائي ثابت DC 4.

تقوم قوة الطرد المركزي بإلقاء المادة في فتحة التفريغ 5 ، والشوائب الحديدية تحت تأثير المجال المغناطيسي للمغناطيس الكهربائي 4 "تلتصق" بحزام النقل ولا يتم فصلها عنه إلا بعد أن تترك مجال عمل المغناطيس السقوط في فتحة تفريغ الشوائب الحديدية 6. كلما كانت طبقة المنتج أرق على الحزام الناقل ، كان الفصل أفضل.

يمكن استخدام المجالات المغناطيسية لفصل الجسيمات المشحونة في أنظمة متفرقة ، ويعتمد هذا الفصل على قوى لورنتز.

حيث Fl هي القوة المؤثرة على جسيم مشحون ، N ، k هي عامل التناسب ، q هي شحنة الجسيم ، C ، v هي سرعة الجسيم ، m / s ، N هي قوة المجال المغناطيسي، أ / م ، أ هي الزاوية بين متجهات المجال والسرعة.

الجسيمات المشحونة إيجابيا وسالب ، تنحرف الأيونات في اتجاهين متعاكسين تحت تأثير قوى لورنتز ، بالإضافة إلى ذلك ، يتم أيضًا فرز الجسيمات ذات السرعات المختلفة في مجال مغناطيسي وفقًا لمقدار سرعاتها.

أرز. 1. رسم تخطيطي لفاصل كهرومغناطيسي للشوائب السائبة

أجهزة لجذب الماء

أظهرت العديد من الدراسات التي أجريت في السنوات الأخيرة إمكانية التطبيق الفعال للمعالجة المغناطيسية لأنظمة المياه - المياه التقنية والطبيعية ، والمحاليل والمعلقات.

أثناء المعالجة المغناطيسية لأنظمة المياه ، يحدث ما يلي:

• تسريع التخثر - التصاق الجسيمات الصلبة العالقة في الماء ،

• تشكيل وتحسين الامتزاز ،

• تكوين بلورات الملح أثناء التبخر ليس على جدران الوعاء ، ولكن في الحجم ،

• تسريع انحلال المواد الصلبة ،

• تغيير في قابلية البلل للأسطح الصلبة ،

• تغير في تركيز الغازات المذابة.

نظرًا لأن الماء مشارك نشط في جميع العمليات البيولوجية ومعظم العمليات التكنولوجية ، فإن التغييرات في خصائصه تحت تأثير المجال المغناطيسي تُستخدم بنجاح في تكنولوجيا الأغذية ، والطب ، والكيمياء ، والكيمياء الحيوية ، وكذلك في الزراعة.

بمساعدة التركيز المحلي للمواد في السائل ، من الممكن تحقيق:

• تحلية المياه وتحسين جودة المياه الطبيعية والتكنولوجية ،

• سوائل التنظيف من الشوائب المعلقة ،

• التحكم في نشاط المحاليل الفسيولوجية والدوائية للأغذية ،

• التحكم في عمليات النمو الانتقائي للكائنات الحية الدقيقة (تسريع أو تثبيط معدل نمو وتقسيم البكتيريا ، الخميرة) ،

• التحكم في عمليات النض البكتيري لمياه الصرف الصحي ،

• التخدير المغناطيسي.

يتم استخدام التحكم في خصائص الأنظمة الغروانية وعمليات الذوبان والتبلور من أجل:

• زيادة كفاءة عمليات التثخين والترشيح ،

• تقليل رواسب الأملاح والحجم والتراكمات الأخرى ،

• تحسين نمو النبات وزيادة محصوله وإنباته.

دعونا نلاحظ ميزات معالجة المياه المغناطيسية. 1. تتطلب المعالجة المغناطيسية التدفق الإلزامي للمياه بسرعة معينة من خلال مجال مغناطيسي واحد أو أكثر.

2.لا يدوم تأثير المغنطة إلى الأبد ، لكنه يختفي بعض الوقت بعد نهاية المجال المغناطيسي ، ويقاس بالساعات أو الأيام.

3. يعتمد تأثير العلاج على تحريض المجال المغناطيسي وتدرجه ، ومعدل التدفق ، وتكوين نظام المياه والوقت الذي يقضيه في الحقل. ويلاحظ أنه لا يوجد تناسب مباشر بين تأثير العلاج وحجم شدة المجال المغناطيسي. يلعب ميل المجال المغناطيسي دورًا مهمًا. هذا أمر مفهوم إذا اعتبرنا أن القوة F المؤثرة على مادة من جانب مجال مغناطيسي غير منتظم يتم تحديدها من خلال التعبير

حيث x هي القابلية المغناطيسية لكل وحدة حجم للمادة ، H هي شدة المجال المغناطيسي ، A / m ، dH / dx هي تدرج الشدة

كقاعدة ، تتراوح قيم استقراء المجال المغناطيسي بين 0.2-1.0 T ، والتدرج اللوني هو 50.00-200.00 T / m.

يتم تحقيق أفضل نتائج المعالجة المغناطيسية بمعدل تدفق الماء في الحقل يساوي 1-3 م / ث.

لا يُعرف الكثير عن تأثير طبيعة وتركيز المواد المذابة في الماء. وجد أن تأثير المغنطة يعتمد على نوع وكمية الشوائب الملحية في الماء.

فيما يلي بعض مشاريع التركيبات للمعالجة المغناطيسية لأنظمة المياه ذات المغناطيس الدائم والمغناطيسات الكهربائية التي تعمل بتيارات ذات ترددات مختلفة.

في التين. 2. يظهر رسمًا تخطيطيًا لجهاز لمغنطة الماء بمغناطيسين دائمين أسطوانيين 3 ، يتدفق الماء في الفجوة 2 من الدائرة المغناطيسية المكونة من قلب مغناطيسي مجوف 4 موضوع في حالة L تحريض المجال المغناطيسي هو 0.5 T ، الانحدار 100.00T / م وعرض الفجوة 2 مم.

أرز. 2. مخطط جهاز لمغنطة الماء

أرز. 3.جهاز للمعالجة المغناطيسية لأنظمة المياه

يتم استخدام الأجهزة المجهزة بالمغناطيسات الكهربائية على نطاق واسع. يظهر جهاز من هذا النوع في الشكل. 3. تتكون من عدة مغانط كهربائية 3 مع ملفات 4 موضوعة في طلاء مغناطيسي 1. كل هذا موجود في أنبوب حديدي 2. يتدفق الماء في الفجوة بين الأنبوب والجسم ، محمي بغطاء مغناطيسي. تبلغ قوة المجال المغناطيسي في هذه الفجوة 45.000-160.000 أمبير / م. في إصدارات أخرى من هذا النوع من الأجهزة ، يتم وضع المغناطيسات الكهربائية على الأنبوب من الخارج.

في جميع الأجهزة المدروسة ، يمر الماء عبر فجوات ضيقة نسبيًا ، لذلك يتم تنظيفه مسبقًا من المعلقات الصلبة. في التين. الشكل 4 يوضح رسم تخطيطي لجهاز من نوع المحولات. يتكون من نير 1 مع ملفات كهرومغناطيسية 2 ، بين أقطابها يتم وضع أنبوب 3 من مادة مغناطيسية. يستخدم الجهاز لمعالجة الماء أو السليلوز بتيارات متناوبة أو نابضة بترددات مختلفة.

موصوفة هنا فقط تصميمات الأجهزة الأكثر شيوعًا التي يتم استخدامها بنجاح في مجالات الإنتاج المختلفة.

تؤثر المجالات المغناطيسية أيضًا على تطور النشاط الحيوي للكائنات الحية الدقيقة. علم الأحياء المغنطيسية هو مجال علمي متطور يجد بشكل متزايد تطبيقات عملية ، بما في ذلك عمليات التكنولوجيا الحيوية لإنتاج الغذاء. تم الكشف عن تأثير الحقول المغناطيسية الثابتة والمتغيرة والنابضة على التكاثر والخصائص المورفولوجية والثقافية والتمثيل الغذائي ونشاط الإنزيم والجوانب الأخرى لنشاط الحياة للكائنات الحية الدقيقة.

إن تأثير المجالات المغناطيسية على الكائنات الحية الدقيقة ، بغض النظر عن معاييرها الفيزيائية ، يؤدي إلى تباين النمط الظاهري في الخصائص المورفولوجية والثقافية والكيميائية الحيوية. في بعض الأنواع ، نتيجة للعلاج ، يمكن أن يتغير التركيب الكيميائي ، التركيب المستضدي ، الفوعة ، مقاومة المضادات الحيوية ، العاثيات والأشعة فوق البنفسجية. تتسبب الحقول المغناطيسية أحيانًا في حدوث طفرات مباشرة ، ولكنها في أغلب الأحيان تؤثر على الهياكل الوراثية خارج الصبغيات.

لا توجد نظرية مقبولة بشكل عام تشرح آلية المجال المغناطيسي في الخلية. من المحتمل أن التأثير البيولوجي للمجالات المغناطيسية على الكائنات الحية الدقيقة يعتمد على الآلية العامة للتأثير غير المباشر من خلال العامل البيئي.