Ứng dụng của từ trường cho mục đích công nghệ

Đối với mục đích công nghệ, từ trường chủ yếu được sử dụng cho:

• tác động lên kim loại và các hạt tích điện,

• từ hóa nước và dung dịch nước,

• tác động lên các đối tượng sinh học.

Trong trường hợp đầu tiên từ trường nó được sử dụng trong các thiết bị phân tách để tinh chế các phương tiện thực phẩm khác nhau khỏi các tạp chất sắt từ kim loại và trong các thiết bị để tách các hạt tích điện.

Trong lần thứ hai, với mục đích thay đổi tính chất lý hóa của nước.

Thứ ba - để kiểm soát các quá trình có bản chất sinh học.

Trong thiết bị tách từ sử dụng hệ thống từ tính, các tạp chất sắt từ (thép, gang, v.v.) được tách ra khỏi khối lượng lớn. Có dải phân cách với nam châm vĩnh cửu và nam châm điện. Để tính lực nâng của nam châm, người ta sử dụng một công thức gần đúng đã biết từ khóa học tổng quát về kỹ thuật điện.

trong đó Fm là lực nâng, N, S là tiết diện của nam châm vĩnh cửu hoặc mạch từ của nam châm điện, m2, V là cảm ứng từ, T.

Theo giá trị yêu cầu của lực nâng, giá trị yêu cầu của cảm ứng từ được xác định khi sử dụng nam châm điện, lực từ hóa (Iw):

Trong đó I là cường độ dòng điện của nam châm điện, A, w là số vòng dây của nam châm điện, Rm là điện trở từ bằng

ở đây lk là chiều dài của các phần riêng lẻ của mạch từ có tiết diện và vật liệu không đổi, m, μk là độ từ thẩm của các phần tương ứng, H / m, Sk là tiết diện của các phần tương ứng, m2, S là tiết diện của mạch từ, m2, B là cảm ứng từ, T.

Điện trở từ chỉ không đổi đối với các phần không từ tính của mạch. Đối với các phần từ tính, giá trị của RM được tìm thấy bằng cách sử dụng các đường cong từ hóa, vì ở đây μ là một đại lượng thay đổi.

Máy tách từ trường vĩnh cửu

Bộ phân tách đơn giản và tiết kiệm nhất là nam châm vĩnh cửu, vì chúng không yêu cầu năng lượng bổ sung để cung cấp năng lượng cho cuộn dây. Chúng được sử dụng, ví dụ, trong các tiệm bánh để làm sạch bột mì khỏi các tạp chất chứa sắt. Theo quy định, tổng lực nâng của máy ghi âm trong các máy phân tách này ít nhất phải là 120 N. Trong từ trường, bột phải di chuyển thành một lớp mỏng, dày khoảng 6-8 mm, với tốc độ không quá hơn 0,5 m/s.

Máy tách nam châm vĩnh cửu cũng có những nhược điểm đáng kể: lực nâng của chúng nhỏ và yếu dần theo thời gian do nam châm bị lão hóa. Bộ phân tách bằng nam châm điện không có những nhược điểm này, vì nam châm điện được lắp đặt trong chúng được cung cấp bởi dòng điện một chiều. Lực nâng của chúng cao hơn nhiều và có thể điều chỉnh bằng dòng điện cuộn dây.

Trong bộ lễ phục. Hình 1 cho thấy sơ đồ của thiết bị tách điện từ đối với tạp chất dạng khối.Vật liệu tách được đưa vào phễu tiếp nhận 1 và di chuyển dọc theo băng tải 2 đến trống truyền động 3 làm bằng vật liệu không nhiễm từ (đồng thau, v.v.). Trống 3 quay quanh nam châm điện DC 4 đứng yên.

Lực ly tâm ném vật liệu vào lỗ dỡ hàng 5 và các tạp chất sắt dưới tác động của từ trường của nam châm điện 4 "dính" vào băng chuyền và chỉ tách ra khỏi băng tải sau khi chúng rời khỏi trường tác dụng của nam châm rơi xuống hố dỡ tạp chất sắt 6. Lớp sản phẩm trên băng chuyền càng mỏng thì khả năng phân tách càng tốt.

Từ trường có thể được sử dụng để phân tách các hạt tích điện trong các hệ thống phân tán Sự phân tách này dựa trên lực Lorentz.

trong đó Fl là lực tác dụng lên hạt mang điện, N, k là hệ số tỉ lệ, q là điện tích của hạt, C, v là vận tốc của hạt, m/s, N là Cường độ từ trường, A/m, a là góc giữa vectơ trường và vận tốc.

Các hạt tích điện dương và âm, các ion bị lệch hướng ngược nhau dưới tác dụng của lực Lorentz, ngoài ra, các hạt có vận tốc khác nhau cũng được sắp xếp trong từ trường theo độ lớn vận tốc của chúng.

Cơm. 1. Sơ đồ thiết bị tách tạp chất dạng khối bằng điện từ

Thiết bị từ hóa nước

Nhiều nghiên cứu được thực hiện trong những năm gần đây đã chỉ ra khả năng ứng dụng hiệu quả của xử lý từ tính đối với các hệ thống nước - nước kỹ thuật và nước tự nhiên, dung dịch và huyền phù.

Trong quá trình xử lý từ tính của hệ thống nước, những điều sau đây xảy ra:

• tăng tốc đông tụ - sự kết dính của các hạt rắn lơ lửng trong nước,

• hình thành và cải thiện sự hấp phụ,

• sự hình thành các tinh thể muối trong quá trình bay hơi không phải trên thành bình mà ở thể tích,

• tăng tốc độ hòa tan chất rắn,

• thay đổi độ thấm ướt của bề mặt rắn,

• thay đổi nồng độ các khí hòa tan.

Vì nước là chất tham gia tích cực vào tất cả các quá trình sinh học và công nghệ nhất, nên những thay đổi về tính chất của nó dưới tác động của từ trường được sử dụng thành công trong công nghệ thực phẩm, y học, hóa học, hóa sinh và cả trong nông nghiệp.

Với sự trợ giúp của nồng độ cục bộ của các chất trong chất lỏng, có thể đạt được:

• khử muối và cải thiện chất lượng nước tự nhiên và công nghệ,

• làm sạch chất lỏng khỏi tạp chất lơ lửng,

• kiểm soát hoạt động của các giải pháp sinh lý và dược lý thực phẩm,

• kiểm soát các quá trình tăng trưởng có chọn lọc của vi sinh vật (tăng tốc hoặc ức chế tốc độ tăng trưởng và phân chia của vi khuẩn, nấm men),

• kiểm soát các quá trình lọc nước thải vi khuẩn,

• gây mê từ tính.

Kiểm soát tính chất của hệ keo, quá trình hòa tan và kết tinh được sử dụng để:

• tăng hiệu quả của quá trình cô đặc và lọc,

• giảm lắng đọng muối, quy mô và tích lũy khác,

• cải thiện sự phát triển của cây trồng, tăng năng suất, nảy mầm.

Hãy lưu ý các tính năng của xử lý nước từ tính. 1. Xử lý từ tính đòi hỏi dòng nước bắt buộc phải chảy ở một tốc độ nhất định thông qua một hoặc nhiều từ trường.

2.Hiệu ứng từ hóa không tồn tại mãi mãi mà biến mất một thời gian sau khi kết thúc từ trường, tính bằng giờ hoặc ngày.

3. Hiệu quả của việc xử lý phụ thuộc vào cảm ứng của từ trường và độ dốc của nó, tốc độ dòng chảy, thành phần của hệ thống nước và thời gian nó ở trong trường. Cần lưu ý rằng không có tỷ lệ thuận trực tiếp giữa hiệu quả điều trị và độ lớn của cường độ từ trường. Độ nghiêng của từ trường đóng một vai trò quan trọng. Điều này có thể hiểu được nếu chúng ta coi rằng lực F tác dụng lên một chất từ ​​​​phía của từ trường không đều được xác định bởi biểu thức

trong đó x là độ cảm từ trên một đơn vị thể tích của chất, H là cường độ từ trường, A/m, dH/dx là gradient cường độ

Theo quy định, các giá trị cảm ứng từ trường nằm trong khoảng 0,2-1,0 T và độ dốc là 50,00-200,00 T / m.

Kết quả tốt nhất của xử lý từ tính đạt được ở tốc độ dòng chảy của nước trong trường bằng 1–3 m/s.

Người ta biết rất ít về ảnh hưởng của bản chất và nồng độ của các chất hòa tan trong nước. Người ta thấy rằng hiệu ứng từ hóa phụ thuộc vào loại và lượng muối tạp chất trong nước.

Dưới đây là một số dự án lắp đặt hệ thống xử lý từ trường nước bằng nam châm vĩnh cửu và nam châm điện chạy bằng dòng điện có tần số khác nhau.

Trong bộ lễ phục. 2. trình bày sơ đồ thiết bị từ hóa nước bằng hai nam châm vĩnh cửu hình trụ 3, Nước chảy trong khe 2 của mạch từ được tạo bởi lõi sắt từ rỗng 4 đặt trong vỏ L Cảm ứng từ trường là 0,5 T, độ dốc là 100,00 T / m Chiều rộng của khoảng cách 2 mm.

Cơm. 2. Sơ đồ thiết bị từ hóa nước

Cơm. 3.Thiết bị xử lý từ trường hệ thống nước

Các thiết bị được trang bị nam châm điện được sử dụng rộng rãi. Một thiết bị loại này được hiển thị trong hình. 3. Nó bao gồm một số nam châm điện 3 với các cuộn dây 4 được đặt trong lớp phủ từ tính 1. Tất cả những thứ này nằm trong một ống sắt 2. Nước chảy vào khe giữa đường ống và thân máy, được bảo vệ bởi lớp phủ từ tính. Cường độ từ trường trong khoảng trống này là 45.000-160.000 A/m. Trong các phiên bản khác của loại thiết bị này, nam châm điện được đặt trên ống từ bên ngoài.

Trong tất cả các thiết bị được xem xét, nước đi qua các khoảng trống tương đối hẹp, do đó nó được làm sạch trước khỏi huyền phù rắn. Trong bộ lễ phục. 4 thể hiện sơ đồ của thiết bị loại máy biến áp. Nó bao gồm một cái kẹp 1 với các cuộn dây điện từ 2, giữa các cực có đặt một ống 3 bằng vật liệu nghịch từ. Thiết bị được sử dụng để xử lý nước hoặc xenlulô với dòng điện xoay chiều hoặc xung có tần số khác nhau.

Chỉ những thiết kế thiết bị điển hình nhất được sử dụng thành công trong các lĩnh vực sản xuất khác nhau mới được mô tả ở đây.

Từ trường còn ảnh hưởng đến sự phát triển hoạt động sống của vi sinh vật. Từ sinh học là một lĩnh vực khoa học đang phát triển ngày càng tìm thấy nhiều ứng dụng thực tế, bao gồm cả trong các quy trình công nghệ sinh học của sản xuất thực phẩm. Ảnh hưởng của từ trường không đổi, biến đổi và dao động đối với sự sinh sản, đặc tính hình thái và văn hóa, quá trình trao đổi chất, hoạt động của enzyme và các khía cạnh khác của hoạt động sống của vi sinh vật được tiết lộ.

Ảnh hưởng của từ trường đối với vi sinh vật, bất kể các thông số vật lý của chúng, dẫn đến sự biến đổi kiểu hình của các đặc tính hình thái, văn hóa và sinh hóa. Ở một số loài, do điều trị, thành phần hóa học, cấu trúc kháng nguyên, độc lực, khả năng kháng kháng sinh, thể thực khuẩn và bức xạ tia cực tím có thể thay đổi. Đôi khi từ trường gây ra đột biến trực tiếp, nhưng thường thì chúng ảnh hưởng đến cấu trúc di truyền ngoài nhiễm sắc thể.

Không có lý thuyết được chấp nhận chung để giải thích cơ chế của từ trường trên tế bào. Có thể, tác dụng sinh học của từ trường đối với vi sinh vật dựa trên cơ chế chung là tác động gián tiếp thông qua yếu tố môi trường.