RU1768526C - Устройство дл магнитной обработки жидкости - Google Patents

Abstract

Использование: подготовка водных систем , преимущественно дл  снижени  образовани  твердых отложений в аппаратуре и трубопроводах теплообменного оборудовани . Сущность изобретени : в корпусе.состо щем из подвод щей, рабочей и отвод щей камер, подвод ща  и отвод ща  камеры выполнены в виде пр мых призм с непараллельными основани ми и снабжены по крайней мере одной горизонтальной перегородкой кажда . Площади сечени  входа и выхода подвод щей и отвод щей камер св заны определенным соотношением. Рабоча  камера выполнена в виде пр мой призмы с параллельными основани ми и снабжена перегородками, параллельными друг другу и основани м. Камеры расположены в следующем пор дке: подвод ща , рабоча , отвод ща , а соотношение их объемов равно (24-16):1:(12-8). 5 табл., 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  магнитной обработки жидкостей и может быть использовано при подготовке вод- ных систем дл  различных отраслей промышленности преимущественно дл  снижени  образовани  твердых отложений в аппаратах и трубопроводах теплообменного оборудовани .

Известно устройство дл  магнитной обработки жидкости, содержащее корпус с магнитной насадкой, состо щей из ферро- бариевых шайб, размещенных в кассетах из диамагнитного материала, установленных на рассто нии друг от друга.

Недостатком известного устройства  вл етс  низка  эффективность процесса магнитной обработки жидкости вследствие резкого изменени  гидродинамики потока жидкости на входе и выходе из рабочего зазора между кассетами, что приводит к частичному разрушению образующихс  при обработке зародышей кристаллизации. Обработка больших расходов жидкости осуществл етс  путем увеличени  рабочего зазора или поперечных габаритов установки. В первом случае уменьшаетс  площадь контакта жидкости между кассетами, приход ща с  на единицу объема обрабатываемой жидкости, во втором случае имеет место увеличение турбулентности потока и сопротивлени  движению жидкости. В обоих случа х происходит снижение эффективности обработки.

х|

ON 00 СЛ

ю о

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  магнитной обработки жидкости, содержащее корпус, состо щий из подвод щей, отвод - щей камер и рабочей камеры, разделенной в продольном направлении вертикальными тонкостенными перегородками, при этом корпус и отвад  ща  камера выполнены конусообразными , ка бсётьГвыполнены в виде усеч ннШ конусов различного диаметра с централь нь1мУ отверсти там различного диаметра , ограниченными конусными поверхност ми , и расположены соосно в виде конической стопы с рабочими зазорами, ко- торые на выходе и входе представл ют собой соответственно односторонние конфузоры и диффузоры, максимальные зазоры которых не менее, чем в 2,5 раза превышают рабочий зазор между кассетами. Кроме того, тонкостенные перегородки расположены в рабочих зазорах лучеобразно по отношению к подвод щей и отвод щей камерам.

Устройство имеет следующие недостат- ки:

-низкую эффективность магнитной обработки;

-сложность конструкции.

Низка  эффективность обусловлена тем, что:

1.В рабочем зазоре тонкостенные перегородки расположены лучеобразно от входа к выходу из зазора, что приводит к увеличению живого сечени  потока обрабатывав- мой жидкости и, следовательно, к снижению ее скорости в объеме зазора от входа к выходу при посто нной скорости по высоте стопы кассет, что в свою очередь вызывает по вление завихрений в потоке обрабатываемой жидкости и снижает эффективность обработки.

2.Максимальные зазоры входа - конфу- зора и выхода - диффузора в 2,5 раза превышают рабочий зазор; это приводит к скачкообразному повышению скорости в 2,5 раза на входе в рабочий зазор и уменьшению скорости в 2,5 раза на выходе из рабочего зазора, что при изменении направлени  движени  жидкости - вектора ее скорости на 90° на входе и на 90° на выходе

из рабочего зазора, вызывает по вление завихрений и пульсаций скорости в рабочем зазоре, снижающих эффективность обработки , и обусловливающих необходимость усложнени  конструкции - устройства конусообразного обтекател  и конусообразного зазора между отвод щим трубопроводом и огибающей поверхностью краев кассет.

Цель изобретени  - повышение эффективности магнитной обработки и упрощение конструкции устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что подвод ща  и отвод ща  камеры выполнены в виде пр мых призм с непараллельными основани ми и снабжены, по крайней мере, одной горизонтальной перегородкой кажда , площади сечени  входа ftfex и выхода ftfebix подвод щей и отвод щей камер выполнены в соответствии с отношением Шг 4,8 Швых , рабоча  камера выполнена в виде пр мой призмы с параллельными ос- новани ми.причем сечение на входе и выходе этой камеры св заны соотношением (Увх 2,5 , при этом подвод ща , рабоча  и отвод ща  камеры расположены последовательно по одной оси так, что выход подвод щей камеры совпадает со входом рабочей камеры, а выход рабочей камеры совпадает с входом отвод щей камеры, причем соотношение их объемов равно, соответственно , (24-16):(12-8), а вертикальные тонкостенные перегородки в рабочей камере размещены параллельно друг другу и основани м .

Равномерное уменьшение сечени  корпуса устройства позвол ет плавно увеличивать скорость обрабатываемой жидкости, что приводит к выт гиванию струй потока, устранению завихрений и повышению эффективности работы устройства (табл. 1). При этом увеличение скорости от 0,5 м/с на входе в устройство, до 2,4 м/с - на выходе, что соответствует соотношению сечений

,8 СУвых,

Выполнение рабочей камеры в виде пр мой призмы с параллельными основани ми позвол ет расположить перегородки в рабочей камере параллельно, избежать снижени  скорости и одновременно сжать сечение в вертикальной плоскости от входа к выходу, создав услови  дл  равномерного увеличени  скорости потока и в результате увеличить эффективность магнитной обработки (см. табл. 1). При этом соотношени  сечени  на входе в рабочую камеру и на выходе из нее прин то 2,5, а скорости - 0,8 м/с и 2,0 м/с соответственно.

Выполнение подвод щей и отвод щей камер в виде пр мых призм с непараллельными основани ми позвол ет: сформировать поток при транспортировке обрабатываемой жидкости из трубопровода в рабочую камеру и из рабочей камеры в трубопровод, обеспечить равномерное распределение обрабатываемой жидкости в рабочей камере, обеспечить равномерное увеличение скорости движени  жидкости от

входа в устройство к выходу из него, устранить завихрени  в потоке и обеспечить оптимальное соотношение объемов подвод щей камеры, рабочей камеры и отвод щей камеры (24-16):1:(12-8) (см. табл. 2).

Выполнение в подвод щей и отвод щей камерах перегородок позвол ет равномерно распределить поток по сечению у рабочей камеры, устранить пульсации и завихрени  потока, повыша  эффективность обработки (см. табл. 5). При этом количество перегородок расчитывают исход  из того, чтобы величина зазоров между ними была не менее 1,5 мм в самых узких дл  заданного расхода жидкости сечени х - на выходе из подвод щей камеры (входе в рабочую камеру) и входе в отвод щую камеру (выходе из рабочей камеры), т.к. снижение величины зазора менее 1,5 мм ведет к резкому возрастанию гидравлического сопротивлени  и увеличению энергозатрат на прокачку обрабатываемой жидкости.

Выполнение устройства, состо щего из подвод щей камеры, рабочей камеры и отвод щей камеры в виде пр мых призм, Соединенных между собой последовательно по одной оси, позвол ет упростить конструкцию устройства, устранив необходимость выполнени  конусообразного обтекател  и конусообразного зазора между отвод щим трубопроводом и огибающей поверхностью краев кассет.

На фиг. 1 изображено устройство дл  магнитной обработки жидкости - продольный разрез; на фиг. 2 - вид сверху; на фиг. 3 - разрез по I-I на фиг. 1.

Устройство содержит: подвод щую камеру 1 с продольной горизонтальной перегородкой 2, рабочую камеру 3 с вертикальными параллельными перегородками 4, отвод щую камеру 5 с горизонтальной перегородкой 6 и короба 7 дл  установки магнитных пластин.

Магнитный поток ориентирован таким образом, чтобы он пересекал движущийс  поток жидкости под углом 90° и обеспечиваетс , например, путем установки феррит-бариевых магнитных пластин по обе стороны рабочей камеры устройства в коробах 7.

Устройство работает следующим образом: жидкость, подлежаща  обработке, подаетс  в подвод щую камеру 1 с горизонтальной перегородкой 2, служащей дл  формировани  и равномерного распределени  потока жидкости, затем поступает в рабочую камеру 3 с параллельными вертикальными перегородками 4, где подвергаетс  магнитной обработке, и через отвод щую камеру 5 с перегородкой 6 отводитс  в трубопровод дл  транспортировки на использование .

Корпус устройства выполнен с равномерно уменьшающимс  от входа к выходу сечением, которое расчитываетс  исход  из соотношений:

- сечени  входа в устройство к выходу

из устройства;

(Овх I совых 4,8;

- сечени  входа в рабочую камеру к выходу из нее

,5,

На экспериментальной установке проведены 5 серий опытов, в которых магнитной обработке подвергали жесткую воду с карбонатной жесткостью 8 мг-экв/л, общей

жесткостью 19 мг-экв/л и ,5. Напр женность магнитного пол  в рабочей камере составл ла 2000 Э (160x10 а/м). Эффективность определ ли в относительных единицах , принима  за 100%, а за 0% количество отложений в контрольном опыте без магнитной обработки. Количество накипи определ ли по известной методике.

Вли ние изменени  скорости движени  обрабатываемой жидкости на эффективность обработки проводили на модел х, представл ющих собой каналы, разделенные 26 вертикальными перегородками толщиной 0,5 мм кажда , при этом соотношении площади поверхности рабочего зазора к его объему S/V «2x10 . В опытах № 1 и № 2 сечение канала расшир лось в горизонтальной плоскости и пластины располагались лучеобразно по отношению к входу и выходу из моделей,

так, что скорость от входа к выходу уменьшалась в опыте № 1 в 5 раз (от 4,2 до 0,84 м/с), а в опыте №2 -в2 раза (от 2,1 до 1,05 м/с). В опыте № 3 сечение не измен лось, пластины располагались параллельно и скорость обрабатываемой жидкости оставалась посто нной - 1,4 м/с. В опыте INfe 4 пластины располагались параллельно, а сечение сжималось в вертикальной плоскости, так, что скорость от входа к выходу увеличивалась в 3 раза (от 0,5 до 1,5 м/с). Результаты опытов сведены в табл. 1.

По результатам опытов 3,2,1 видно, что лучеобразное (опыт № 2) расположение пластин , обусловливающее увеличение живого

сечени  потока и снижение скорости движени  обрабатываемой жидкости в объеме зазора , приводит к снижению эффективности обработки. При параллельном расположении пластин и одновременно сжатии сечени  скорость движени  обрабатываемой жидкости увеличиваетс  и эффект обработки возрастает (см. опыты 1-4).

Определение оптимальных соотношений объемов подвод щей камеры, рабочей

камеры и отвод щей камеры проводили при средней скорости движени  обрабатываемой жидкости в рабочем зазоре, равной 1,4 м/с. Результаты сведены в таблицу 2, из которой видно, что оптимальное соотношение объемов камер, (эффективность выше 60%) составл ет (24-16):1:(12-8) соответственно подвод щей камеры, рабочей камеры и отвод щей камеры.

В табл. 3 и 4 приведены результаты исследований эффективности работы в зависимости от соотношений сечений и соответствующего изменени  скорости потока жидкости в рабочей камере, на входе и выходе из устройства.

Из табл. 3 и 4 видно, что обработка наиболее эффективна при соотношении сечений входа и выхода рабочей камеры / УВЫХ 2,5, а на входе в устройство (входе в подвод щую камеру) и выходе из устройства (выходе из отвод щей камеры) / 4,8 соответственно, т.е. при равномерном увеличении скорости по устройству от входа к выходу от 0,5 до 2,4 м/с, что обеспечиваетс  при выполнении корпуса с равномерно сжимающимс  сечением, которое рассчитываетс  исход  из соотношений:

-сечени  входа в устройство к выходу из него / «вых 4,8;

-сечени  входа е рабочую камеру к выходу из нее УВХ / УВЫХ 2,5,

Увеличение соотношени  сечений от входа и выходу аь I СУвых 1, привод щее к увеличению скорости, резко снижает эффект (см. табл. 4, №№ 1, 7).

Определение минимально необходимого количества горизонтальных перегородок в подвод щей и отвод щей камерах, повышающих равномерность распределени  потока по сечению у рабочей камеры, проводилось при соотношении объемов камер 20:1:10 и при изменении соотношений сечений устройства от входа к выходу WBX / и&ых 4,8, а рабочей зоны ukx ,5, показало, что провод ща  и отвод ща  камеры должны быть снабжены не менее, чем одной горизонтальной перегородкой (см. табл. 5).

Максимальное количество перегородок ограничиваетс  размерами рабочей камеры и расчитываетс  исход  из минимальной величины зазора между перегородками в сечении у рабочей камеры не менее 1,5 мм, так как при меньшем зазоре резко повышаетс 

гидравлическое сопротивление устройства, что приводит к повышению энергозатрат на прокачку обрабатываемой жидкости.

Выполнение подвод щей и отвод щей

камер и рабочей камеры в виде пр мых призм упрощает изготовление устройства и при указанных соотношени х сечений каждого узла и их объемов существенно повышает эффективность обрабатываемой

жидкости.

Проведенные сравнительные испытани  модели прототипа и предлагаемого устройства показали, что средн   эффективность работы протртипа составл ет 47,85%, предлагаемого устройства - 86,87%; при этом стабильность работы предлагаемого устройства (устойчивость эффективности к факторам, снижающим эффект ) значительно выше, чем у прототипа среднеквадратичное отклонение меньше в 5,4 раза (0,34 дл  предлагаемого устройства и 1,94 - дл  прототипа).

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  магнитной обработки

   жидкости, содержащее корпус, состо щий из подвод щей, отвод щей и рабочей камер , причем последн   разделена в продольном направлении вертикальными тонкостенными перегородками, о т л и ч аю щ е е с   тем, что, с целью повышени  эффективности магнитной обработки и упрощени  конструкции, подвод ща  и отвод ща  камеры выполнены в виде пр мых призм с непараллельными основани ми и

   снабжены по крайней мере одной горизонтальной перегородкой кажда , причем площади сечени  входа й)вх и выхода сУвых подвод щей и отвод щей камер определ ют в соответствии с отношением

   ШВУ. 4,8 УВЫХ - рабоча  камера выполнена в виде пр мой призмы с параллельными основани ми , причем сечени  на входе и выходе этой камеры св заны отношением WBX 2,5 Увых.,при этом подвод ща , рабоча  и отвод ща  камеры расположены последовательно на одной оси так, что выход подвод щей камеры совпадает с входом рабочей камеры, а выход рабочей камеры совпадает с входом отвод щей камеры, причем

   соотношение их объемов равно соответственно (24-16):1:(12-8), а вертикальные тонкостенные перегородки в рабочей камере размещены параллельно друг другу и основани м .

   Таблица 1 Определение вли ни  изменени  скорости в рабочем зазоре на эффект обработки

   Определение оптимальных соотношений объемов камер устройства

   Таблица 3

   Вли ние скорости потока жидкости в рабочей камере на эффективность обработки при соотношении сечений ШвХ / ,5

   Таблица 2

   ,,Таблица4

   Вли ние соотношени  сечений на входе и выходе из устройства на эффективность обработки , при соотношении объемов камер 20:1:10 и изменении скорости в рабочей камере от 0,8

   до 2,0 м/с

   Таблица 5

   Изменение эффективности обработки в зависимости от условий распределени  потока в

   подвод щей и отвод щей камерах

   Продолжение табл. 3

   l

   Шг1

   У