RU2229446C1 - Method of treatment of electrolyte with electrical and magnetic fields and a device for the method realization - Google Patents

Method of treatment of electrolyte with electrical and magnetic fields and a device for the method realization Download PDF

Info

Publication number
RU2229446C1
RU2229446C1 RU2002126517/15A RU2002126517A RU2229446C1 RU 2229446 C1 RU2229446 C1 RU 2229446C1 RU 2002126517/15 A RU2002126517/15 A RU 2002126517/15A RU 2002126517 A RU2002126517 A RU 2002126517A RU 2229446 C1 RU2229446 C1 RU 2229446C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrolyte
core
water
winding
magnetic field
Prior art date
Application number
RU2002126517/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002126517A (en
Inventor
Борис Борисович Булгаков (UA)
Борис Борисович Булгаков
Алексей Борисович Булгаков (UA)
Алексей Борисович Булгаков
Георгий Алексеевич Гурвич (UA)
Георгий Алексеевич Гурвич
Original Assignee
Борис Борисович Булгаков
Алексей Борисович Булгаков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Борис Борисович Булгаков, Алексей Борисович Булгаков filed Critical Борис Борисович Булгаков
Priority to RU2002126517/15A priority Critical patent/RU2229446C1/en
Publication of RU2002126517A publication Critical patent/RU2002126517A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2229446C1 publication Critical patent/RU2229446C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

FIELD: electro-magnetic treatment of liquids in technological processes. SUBSTANCE: the invention presents a method of the electromagnetic treatment of liquids in technological processes, that may be used at purification of the additional water of the steam power plants, the water cooling turnaround systems and water used for the heat networks makeup. Action on an electrolyte is executed by a variable moving magnetic field, and an electric field is moved in the same direction in step with the magnetic field. The device contains a ferromagnetic stator with windings to form a rotating electromagnetic field, a fixed core located in the stator and forming there an annular cavity for electrolyte passing. On the butts of the annular cavity there are electrodes not isolated from then electrolyte and connected to the winding of the core, and inlet and outlet branch-pipes. The core winding is executed multiphase and serial, one of the electrodes is divided into the isolated lamellas according to the number of the winding phases, each of which is connected to the corresponding phase windings. The annular cavity is divided into separate chambers, each of which contains an additional branch-pipe for withdrawal of the concentrated electrolyte. The technical result will is increased efficiency of water demineralizations. EFFECT: the invention allows to increase efficiency of water demineralizations. 5 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к технологии магнитной обработки и деминерализации растворов электролитов и воды и может быть использовано для электромагнитной обработки (т.е. обработки магнитным полем и электрическим током) жидкостей в технологических процессах, в частности, для очистки сточных вод в различных областях промышленности (теплоэнергетике, химической промышленности, машиностроении), например, при очистке добавочной воды паросиловых установок, оборотных систем охлаждения и подпиточной воды для тепловых сетей.The invention relates to the technology of magnetic treatment and demineralization of solutions of electrolytes and water and can be used for electromagnetic treatment (i.e., treatment with a magnetic field and electric current) of liquids in technological processes, in particular, for wastewater treatment in various fields of industry (power engineering, chemical industry, engineering), for example, in the treatment of additional water from steam-powered plants, reverse cooling systems and make-up water for heating networks.

Магнитная обработка водных систем изменяет ряд физических и физико-химических характеристик последних (диэлектрическую проницаемость, вязкость, магнитную восприимчивость, проводимость и др.). Применение магнитной обработки воды в основном известно для удаления окислов турбинного конденсата энергетических установок сверхкритического давления, при подготовке подпиточной воды тепловых сетей и для обработки высоко минерализированной, в том числе и морской воды перед дистилляцией.Magnetic treatment of water systems changes a number of physical and physico-chemical characteristics of the latter (dielectric constant, viscosity, magnetic susceptibility, conductivity, etc.). The use of magnetic water treatment is mainly known for removing oxides of turbine condensate of supercritical pressure power plants, in the preparation of makeup water for heating networks and for the treatment of highly mineralized, including sea water, before distillation.

Ряд технологий предусматривают также применение устройств, в которых под действием электрического тока в приэлектродных зонах происходит деионизация примесей, что приводит к снятию перенасыщенности раствора слаборастворимыми солями и, как следствие, к снижению жесткости воды за счет выпадения осадка.A number of technologies also envisage the use of devices in which deionization of impurities occurs under the influence of an electric current in the near-electrode zones, which leads to the removal of the supersaturation of the solution with slightly soluble salts and, as a result, to a decrease in water hardness due to precipitation.

Так, в патенте США № 5603843 (МПК7: C 02 F 1/48, опубл. в ИСМ № 3, 1998 г.) описан процесс снятия перенасыщенности воды под действием электрического тока, что вызывает выпадение в осадок слаборастворимых примесей, присутствующих в воде.So, in US patent No. 5603843 (IPC 7 : C 02 F 1/48, published in ISM No. 3, 1998) describes the process of removing the supersaturation of water under the influence of electric current, which causes precipitation of poorly soluble impurities present in water .

Аналогичный эффект, который имеет место при обработке воды, описан в патенте России № 21377721 (МПК7: C 02 F 5/00, опубл. в БИ № 26, 1999 г.), где используется обработка воды при нагрузке, не превышающей величины напряжения распада рабочей среды. На электродах электролизного устройства откладываются соли жесткости и выделяются газы. Накопленный в устройстве осадок выводится наружу.A similar effect that occurs during water treatment is described in Russian patent No. 21377721 (IPC 7 : C 02 F 5/00, published in BI No. 26, 1999), where water treatment is used at a load not exceeding the voltage value disintegration of the working environment. Hardness salts are deposited on the electrodes of the electrolysis device and gases are released. The sediment accumulated in the device is discharged to the outside.

Данным техническим решениям присущ общий недостаток - описанная в них технология обработки раствора имеет сугубо узкую направленность - частичное умягчение воды, то есть удаление из нее излишка солей жесткости, которые являются нежелательными по причине образования слоя накипи на поверхностях теплообменных устройств. При такой обработке не происходит глубокого очищения воды, предполагающего отделение ионов растворенных в воде солей.These technical solutions have a common drawback - the solution processing technology described in them has a strictly narrow focus - partial softening of water, that is, the removal of excess hardness salts from it, which are undesirable due to the formation of a scale layer on the surfaces of heat exchangers. With this treatment, there is no deep purification of water, involving the separation of ions of salts dissolved in water.

В ряде случаев применяется сочетание воздействия на водный раствор эффектов магнитного поля и электрического тока.In some cases, a combination of the effects of a magnetic field and an electric current on an aqueous solution is used.

Так, в заявке РСТ 92/06042 (МПК7: C 02 F 1/48, опубл. в ИСМ № 8, 1993 г.) с помощью двух магнитных систем, смонтированных на трубопроводе, по которому протекает вода, на последнюю влияют как магнитным полем, так и электрическим током.So, in PCT application 92/06042 (IPC 7 : C 02 F 1/48, published in ISM No. 8, 1993), using two magnetic systems mounted on a pipeline through which water flows, the latter is affected as magnetic field and electric current.

Подобное решение использовано и в патенте США № 5616250 (MПK7: С 02 F 1/48, опубл. в ИСМ № 5, 1998 г.), где жидкость в процессе обработки проходит через секцию, оснащенную обмоткой, наводящей электромагнитное поле, которое воздействует на поток.A similar solution was used in US patent No. 5616250 (MPK 7 : C 02 F 1/48, published in ISM No. 5, 1998), where the liquid during processing passes through a section equipped with a winding that induces an electromagnetic field that acts per stream.

В результате влияния на водную систему двух факторов - магнитного поля и электрического тока снижение ее жесткости дополнительно усиливается, но, как и в двух предыдущих технических решениях, ионы солей, которые растворены в воде, также не отделяются. В то же время, умягчение жесткой воды является крайне важной проблемой во многих областях народного хозяйства, в особенности в теплоэнергетике, где борьба с накипью весьма актуальна, причем к современным водоочистительным технологиям предъявляются требования значительно более глубокого умягчения и эффективного обессоливания.As a result of the influence of two factors on the water system - the magnetic field and electric current, the decrease in its rigidity is further enhanced, but, like in the previous two technical solutions, the ions of salts that are dissolved in water also do not separate. At the same time, softening of hard water is an extremely important problem in many areas of the national economy, especially in the power system, where the fight against scale is very relevant, and requirements for modern water treatment technologies require much deeper softening and effective desalination.

Известны способы и устройства, в которых глубокое очищение водных систем основано на использовании явления взаимодействия заряженных частиц (ионов и мелкодисперсных заряженных примесей) с магнитным полем, направленным так, что происходит их вывод из водной системы. Механизм взаимодействия электрических зарядов с магнитным полем определяется силой Лоренца, которая описывается формулой:Known methods and devices in which the deep purification of water systems is based on the use of the phenomenon of interaction of charged particles (ions and fine charged impurities) with a magnetic field directed so that they are removed from the water system. The mechanism of interaction of electric charges with a magnetic field is determined by the Lorentz force, which is described by the formula:

FЛ=V·B·Q·sin α,F L = V · B · Q · sin α,

где FЛ - сила Лоренца,where F L is the Lorentz force,

V - скорость перемещения заряженной частицы (иона) относительно магнитного поля,V is the velocity of the charged particle (ion) relative to the magnetic field,

В - индукция магнитного поля,B - magnetic field induction,

Q - заряд частицы,Q is the particle charge,

α - угол между векторами В и V.α is the angle between vectors B and V.

Так, известно устройство, функционирование которого основано на совместном воздействии на раствор магнитного и электрического полей в сочетании с тангенциальным вводом потока в цилиндрическую камеру (патент Франции № 2629447, МПК7: С 02 F 1/48, опубл. в ИСМ № 4, 1990 г.).Thus, a device is known whose functioning is based on the combined action of a solution of magnetic and electric fields in combination with a tangential flow inlet into a cylindrical chamber (French patent No. 2629447, IPC 7 : C 02 F 1/48, published in ISM No. 4, 1990 g.).

Недостатком этого устройства является то, что турбулентность высокоскоростного потока в значительной мере нарушает направленное движение ионов, из-за чего эффективность такого устройства невысока.The disadvantage of this device is that the turbulence of the high-speed flow significantly violates the directional movement of ions, which is why the efficiency of such a device is low.

Более эффективны устройства для магнитной обработки жидкости, которые используют относительное движение магнитного потока и обрабатываемого раствора. Так, известно устройство, в котором осуществляется деминерализация или обессоливание раствора под действием силы Лоренца в магнитном поле, которое создается вращением камеры (а.с. № 1428709, МПК7: C 02 F 1/48, опубл. в БИ № 37, 1988 г.).More effective devices for magnetic processing of liquids, which use the relative motion of the magnetic flux and the treated solution. So, it is known a device in which demineralization or desalination of a solution is carried out under the action of the Lorentz force in a magnetic field, which is created by rotating the chamber (AS No. 1428709, IPC 7 : C 02 F 1/48, published in BI No. 37, 1988 g.).

Однако селективный массоперенос, предполагающий наличие вращающихся масс, существенно усложняет конструкцию и снижает ее надежность.However, selective mass transfer, assuming the presence of rotating masses, significantly complicates the design and reduces its reliability.

На принципе вращения магнитной системы создано устройство, описанное в а.с. № 1820899 (МПК7: C 02 F 1/48, опубл. в БИ № 21, 1993 г.). Обрабатываемый раствор подвергается воздействию магнитного поля, создаваемого вращением соленоида. Магнитное поле инициирует воздействие на частицы сил Лоренца, которые сдвигают их в сторону концентрических камер. Раствор поступает в камеру через перегородки (мембраны). Наличие мембран способствует возникновению обратного осмоса, который повышает эффективность обессоливания раствора, однако мембраны забиваются, что снижает надежность устройства. В данном устройстве, как и в вышеупомянутом, не происходит разделения раствора на ионы и выведение последних.Based on the principle of rotation of the magnetic system, the device described in A.S. No. 1820899 (IPC 7 : C 02 F 1/48, published in BI No. 21, 1993). The treated solution is exposed to a magnetic field created by the rotation of the solenoid. The magnetic field initiates the action of Lorentz forces on the particles, which shift them toward concentric chambers. The solution enters the chamber through partitions (membranes). The presence of membranes contributes to the appearance of reverse osmosis, which increases the efficiency of desalination of the solution, but the membranes become clogged, which reduces the reliability of the device. In this device, as in the above, there is no separation of the solution into ions and excretion of the latter.

Наиболее близким к предложенному является способ обработки электролита электрическим и магнитным полем, включающим воздействие на электролит взаимно перпендикулярных переменных и синхронно изменяющихся магнитного и электрического полей (а.с. № 1608136, МПК7: C 02 F 1/48, опубл. в БИ № 43, 1990 г.). В известном решении направление электрического тока изменяется синхронно с изменением вектора напряженности магнитного поля. Для обеспечения синфазности магнитного и электрического полей применяется фазовращатель.Closest to the proposed one is a method of treating an electrolyte with an electric and magnetic field, including exposure to an electrolyte of mutually perpendicular variables and synchronously changing magnetic and electric fields (AS No. 1608136, IPC 7 : C 02 F 1/48, published in BI No. 43, 1990). In a known solution, the direction of the electric current changes synchronously with the change in the magnetic field vector. A phase shifter is used to ensure that the magnetic and electric fields are in phase.

В описанном выше способе исключается поляризация электродов, однако, вследствие малой скорости перемещения ионов в объеме раствора, удаленного от электродов, скорость обработки раствора (скорость перераспределения концентрации) мала, что ограничивает производительность способа. Указанные недостатки снижают возможности применения известного способа в промышленных устройствах, ограничивая область применения последнего.In the method described above, the polarization of the electrodes is eliminated, however, due to the low speed of movement of ions in the volume of the solution remote from the electrodes, the processing speed of the solution (the rate of redistribution of concentration) is small, which limits the performance of the method. These disadvantages reduce the possibility of using the known method in industrial devices, limiting the scope of the latter.

Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для магнитной обработки электролита, содержащее ферромагнитный статор с обмотками для создания вращающегося электромагнитного поля и размещенный в полости статора с образованием кольцевой полости для прохождения электролита неподвижный сердечник, при этом статор и сердечник выполнены с пазами, в которых расположены обмотки, изолированные от обрабатываемого электролита, а на торцах кольцевой полости установлены электрически соединенные с обрабатываемым электролитом электроды, подключенные к обмотке сердечника, а также патрубки подведения обрабатываемого и отведения обработанного электролита (патент России № 2127229, МПК7: C 02 F 1/48, опубл. в БИ № 7, 1999 г.). Сердечник оснащен трехфазной многовитковой обмоткой. Для получения максимальной ЭДС на концах обмотки сердечник установлен неподвижно. Емкость для жидкости образована частями герметизированных и электроизолированных статора и сердечника.Closest to the proposed device is a device for magnetic processing of electrolyte containing a ferromagnetic stator with windings to create a rotating electromagnetic field and placed in the stator cavity with the formation of an annular cavity for passage of electrolyte, a stationary core, while the stator and core are made with grooves in which the windings are located isolated from the processed electrolyte, and electrically connected to the processed electrolyte are installed on the ends of the annular cavity Electrode connected to the winding core, and connections, and summing the processed exhaust processed electrolyte (Russian patent № 2127229, IPC 7: C 02 F 1/48, published in BI № 7, 1999 g..). The core is equipped with a three-phase multi-turn winding. To obtain maximum EMF at the ends of the winding, the core is fixed. The fluid container is formed by parts of the sealed and electrically insulated stator and core.

Недостаток известного устройства, как и большинства устройств магнитной обработки жидкости, состоит в том, что эффективность обработки жидкости (воды) недостаточна. В этих устройствах не происходит сколько-нибудь интенсивного выделения ионов из раствора.A disadvantage of the known device, as well as the majority of magnetic fluid processing devices, is that the efficiency of processing the liquid (water) is insufficient. In these devices does not occur any intense release of ions from the solution.

Техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является повышение эффективности процессов магнитной обработки и деминерализации при одновременном упрощении и удешевлении способа и устройства для его реализации, что позволит использовать предложенное техническое решение в промышленности.The technical result expected from the use of the invention is to increase the efficiency of magnetic processing and demineralization processes while simplifying and cheapening the method and device for its implementation, which will allow the use of the proposed technical solution in industry.

Указанный результат достигается тем, что в способе обработки электролита электрическим и магнитным полем, включающем воздействие на электролит взаимно перпендикулярных переменных и синхронно изменяющихся электрического и движущегося магнитного полей, воздействие на электролит осуществляют движущимся электрическим полем, причем мгновенные скорости движения электрического и магнитного полей поддерживают равными по величине и направлению.This result is achieved by the fact that in the method of treating an electrolyte with an electric and magnetic field, including exposure to an electrolyte of mutually perpendicular variables and synchronously changing electric and moving magnetic fields, the electrolyte is exposed to a moving electric field, and the instantaneous speeds of the electric and magnetic fields are maintained equal size and direction.

Указанный результат достигается также тем, что в устройстве для обработки электролита электрическим и магнитным полем, содержащем ферромагнитный статор с обмоткой и размещенный в нем с образованием полости для электролита неподвижный сердечник с обмоткой, а также подключенные к обмотке сердечника и расположенные в полости электроды и патрубки для подведения обрабатываемого и отведения обработанного электролита, один из электродов разделен по числу фаз обмотки сердечника на изолированные друг от друга ламели, каждая из которых подключена к соответствующим фазным обмоткам сердечника, а полость разделена герметическими электроизолирующими перегородками на отдельные камеры, каждая из которых содержит патрубки для подведения обрабатываемого и отведения обработанного электролита и дополнительный патрубок для отведения рассола.The indicated result is also achieved by the fact that in the device for processing the electrolyte with an electric and magnetic field containing a ferromagnetic stator with a winding and a fixed core with a winding placed in it with the formation of an electrolyte cavity, as well as electrodes and nozzles connected to the core winding and located in the cavity for summing up the treated and discharge of the treated electrolyte, one of the electrodes is divided by the number of phases of the core winding into lamellas isolated from each other, each of which is connected It is connected to the corresponding phase windings of the core, and the cavity is divided by sealed electrically insulating partitions into separate chambers, each of which contains nozzles for summing the processed and discharge of the treated electrolyte and an additional nozzle for removing the brine.

При этом число камер полости меньше или равно числу ламелей, которые распределены равномерно по периметру полости.In this case, the number of cavity chambers is less than or equal to the number of lamellas that are evenly distributed along the perimeter of the cavity.

Кроме того, обмотка сердечника выполнена многофазной, по числу пазов сердечника.In addition, the core winding is made multiphase, according to the number of grooves in the core.

И, наконец, полость может быть выполнена кольцевой.And finally, the cavity can be made annular.

Существо изобретения поясняют фиг.1-6. На фиг.1 схематично изображено устройство для осуществления способа (разделения электролита); на фиг.2 - схема соединений обмоток сердечника в развернутом виде; на фиг.3 - схема камеры и распределения в ней ионов; на фиг.4 - схема последовательного соединения камер для повышения глубины очищения раствора; на фиг.5 - схема последовательного соединения камер для повышения концентрации рассола; на фиг.6 - пример линейного устройства для разделения электролита.The invention is illustrated in figures 1-6. Figure 1 schematically shows a device for implementing the method (electrolyte separation); figure 2 - connection diagram of the core windings in expanded form; figure 3 - diagram of the chamber and the distribution of ions in it; figure 4 - diagram of the serial connection of the chambers to increase the depth of purification of the solution; 5 is a diagram of a series connection of chambers to increase the concentration of brine; 6 is an example of a linear device for separating electrolyte.

Предложенное устройство (фиг.1) содержит статор 1, в пазах 2 которого расположены, например, трехфазные, обмотки 3, с помощью которых создается вращающееся магнитное поле. В полости статора расположен шихтованный сердечник (неподвижный ротор) 4, в пазах 5 которого расположены многофазные обмотки 6, соединенные последовательно, аналогично обмоткам коллекторного двигателя. Устройство содержит также верхний электрод 7 и нижний электрод 8, выполненный в виде сплошного кольца (пластины). Фазовые выводы многофазной обмотки 6 подключены к ламелям 9 (фиг.2), образующим электрод 7. Схема соединения обмоток сердечника (ротора) приведена в развернутом виде на фиг.2.The proposed device (figure 1) contains a stator 1, in the grooves 2 of which are located, for example, three-phase windings 3, with which a rotating magnetic field is created. In the stator cavity there is a lined core (fixed rotor) 4, in the grooves 5 of which are multiphase windings 6 connected in series, similar to the windings of a collector motor. The device also contains an upper electrode 7 and a lower electrode 8, made in the form of a continuous ring (plate). The phase outputs of the multiphase winding 6 are connected to the lamellae 9 (figure 2) forming the electrode 7. The connection diagram of the core windings (rotor) is shown in expanded form in figure 2.

Кольцевая полость (рабочая емкость) 10 образована зазором между статором 1 и сердечником (ротором) 4, поверхности которых герметизованы и электрически изолированы одним из известных способов (компаунд, лак, склеивание и т.д.). Кольцевая полость 10 разделена герметичными перегородками 11 из изоляционного материала на отдельные рабочие камеры 12. Камеры 12 закрываются верхней 13 и нижней 14 крышками. В верхней крышке 13 расположены входные патрубки 15, объединенные общим впускным коллектором 16, через который поступает исходная вода. В нижней крышке 14 каждая из камер 12 снабжена двумя патрубками 17 и 19 (фиг.1, 6), расположенными вблизи перегородок 11. Первая группа дренажных патрубков 17 объединена дренажным коллектором 18. Из второй группы патрубков 19 очищенная вода поступает в общий трубопровод 20.The annular cavity (working capacity) 10 is formed by the gap between the stator 1 and the core (rotor) 4, the surfaces of which are sealed and electrically isolated by one of the known methods (compound, varnish, gluing, etc.). The annular cavity 10 is divided by sealed partitions 11 of insulating material into separate working chambers 12. The chambers 12 are closed by the upper 13 and lower 14 lids. In the upper cover 13 there are inlet pipes 15, united by a common intake manifold 16, through which the source water enters. In the bottom cover 14, each of the chambers 12 is equipped with two nozzles 17 and 19 (Figs. 1, 6) located near the partitions 11. The first group of drainage nozzles 17 is connected by a drainage collector 18. From the second group of nozzles 19, purified water enters a common pipe 20.

Схема камеры 12 и распределение в ней ионов приведена на фиг.3. Входной патрубок 15 оснащен распределительным устройством (на схеме не показано), с помощью которого обеспечивается ламинарность потока в камере. Через нижние патрубки 17 выводится засоленный раствор (рассол), через патрубки 19 - фильтрат (очищенная жидкость). В верхней части камеры 12 размещены ламели 9 верхнего электрода 7, в нижней части - нижний электрод 8. Буквами А, Б, В обозначены направления сил Лоренца, сил электрического поля и движения магнитного поля относительно камеры 12 соответственно.The circuit of the chamber 12 and the distribution of ions in it are shown in FIG. The inlet pipe 15 is equipped with a switchgear (not shown in the diagram), with which the laminarity of the flow in the chamber is ensured. A saline solution (brine) is discharged through the lower nozzles 17, and a filtrate (purified liquid) is discharged through the nozzles 19. In the upper part of the chamber 12 there are lamellas 9 of the upper electrode 7, in the lower part - the lower electrode 8. The letters A, B, C denote the directions of the Lorentz forces, electric field forces, and magnetic field motion relative to the chamber 12, respectively.

На схеме приведены мгновенные направления действия сил электрического поля, однако, благодаря синхронности изменения направления тока и магнитного поля, силы Лоренца имеют постоянное направление, что и обеспечивает перераспределение концентрации примесей в камере 12.The diagram shows the instantaneous directions of action of the electric field forces, however, due to the synchronization of changes in the direction of the current and the magnetic field, the Lorentz forces have a constant direction, which ensures the redistribution of the concentration of impurities in the chamber 12.

Максимальная ЭДС наводится на диаметрально противоположных ламелях 9, что приводит к образованию электрической цепи, включающей два участка обрабатываемой жидкости (на фиг.2 они показаны пунктиром и обозначены Rp).The maximum EMF is induced on diametrically opposite lamellas 9, which leads to the formation of an electric circuit that includes two sections of the processed fluid (in Fig. 2 they are indicated by a dotted line and are indicated by R p ).

Последовательность подключения рабочих камер 12 можно варьировать для повышения как глубины очистки, так и концентрации рассола. Так, на фиг.4 изображен вариант подключения камер 12 для повышения глубины очистки фильтрата, а на фиг.5 - для повышения концентрации рассола. Буквами П, Р, Ф на фиг.4, 5 обозначены - начальная (исходная) вода, рассол и фильтрат (очищенная вода) соответственно. При этом стрелкой Г обозначена операция подведения исходной воды, подлежащей очищению, стрелкой Д - отвод рассола в дренажный концентратор, стрелкой Е - отвод очищенной воды (фильтрата), стрелкой Ж - отвод концентрированного рассола, стрелкой З - отвод воды на дополнительную очистку или в дренаж.The connection sequence of the working chambers 12 can be varied to increase both the cleaning depth and the concentration of brine. So, figure 4 shows the option of connecting cameras 12 to increase the depth of purification of the filtrate, and figure 5 - to increase the concentration of brine. The letters P, P, F in FIGS. 4, 5 indicate the initial (source) water, brine and filtrate (purified water), respectively. At the same time, arrow G indicates the operation of supplying the source water to be purified, arrow D is the discharge of brine to a drainage concentrator, arrow E is the discharge of purified water (filtrate), arrow Zh is the discharge of concentrated brine, arrow Z is the drainage of water for additional treatment or drainage. .

Согласно фиг.4 в каждую следующую камеру 12 вводится фильтрат из предыдущей камеры 12. Отведенный фильтрат из последней камеры 12 (показан стрелкой Е), прошедший неоднократную обработку, характеризуется высокой глубиной очистки.According to FIG. 4, the filtrate from the previous chamber 12 is introduced into each subsequent chamber 12. The recovered filtrate from the last chamber 12 (shown by arrow E), which has undergone repeated processing, is characterized by a high cleaning depth.

Схема на фиг.5 демонстрирует последовательность прохождения рассола от одной рабочей камеры 12 к другой до достижения им высокой степени концентрации. Такие варианты подключения рабочих камер 12 можно осуществлять как с одним устройством, так и с несколькими. В случае необходимости обработки значительных масс жидкости, когда требуется высокая производительность, целесообразно последовательно соединять камеры 12 нескольких устройств.The diagram in figure 5 shows the sequence of passage of the brine from one working chamber 12 to another until it reaches a high degree of concentration. Such options for connecting the working chambers 12 can be implemented with one device or with several. If it is necessary to process significant masses of liquid, when high productivity is required, it is advisable to sequentially connect the chambers 12 of several devices.

Осуществление способа рассмотрим на примере работы устройства.The implementation of the method will consider the example of the device.

В основу способа положено влияние на электролит переменного движущегося магнитного поля и синхронного с ним электрического поля, которое движется в том же направлении, в результате чего магнитное поле инициирует возникновение сил Лоренца, которые, во взаимодействии с однонаправленными силами электрического поля, усиливают степень разделения и скорость перемещения заряженных частиц (примесей ионного характера) в объеме раствора, отдаленного от электродов, что повышает производительность процесса и обусловливает возможность глубокого очищения водных растворов.The method is based on the influence on the electrolyte of an alternating moving magnetic field and an electric field synchronous with it, which moves in the same direction, as a result of which the magnetic field initiates the emergence of Lorentz forces, which, in interaction with unidirectional forces of the electric field, enhance the degree of separation and speed the movement of charged particles (ionic impurities) in the volume of the solution remote from the electrodes, which increases the productivity of the process and makes it possible to deeply purification of aqueous solutions.

В предлагаемом устройстве высокоэффективное обессоливание водных систем достигается за счет применения многофазной обмотки 6, разделения электрода 7 на ламели 9 и оптимизации их соединений с фазами обмотки 6, а также дополнения кольцевой полости устройства перегородками 11. В результате в точках разделения каждой из фаз, которые подключены к ламелям 9, создается ЭДС, двигающаяся синхронно с магнитным полем и обусловливающая наличие в электролите токов, фазовый сдвиг которых обеспечивает в каждой камере 12 максимальное взаимодействие магнитного поля с мигрирующими ионами. Это повышает скорость перемещения заряженных частиц и, как следствие, усиливает степень разделения.In the proposed device, highly effective desalination of water systems is achieved through the use of a multiphase winding 6, separation of the electrode 7 into lamellas 9 and optimization of their connections with the phases of the winding 6, as well as supplementing the annular cavity of the device with partitions 11. As a result, at the separation points of each of the phases that are connected to lamellas 9, an EMF is created that moves synchronously with the magnetic field and determines the presence of currents in the electrolyte, the phase shift of which ensures maximum interaction of magnesium in each chamber 12 field with migrating ions. This increases the speed of movement of charged particles and, as a result, enhances the degree of separation.

Совместное влияние на электролит синхронно изменяющихся магнитного и электрического полей, векторы которых взаимно перпендикулярны, всегда обусловливает одностороннюю направленность сил Лоренца в электролите, что приводит к разделению его на очищенную жидкость и рассол. Но такой синхронности взаимодействия обоих полей недостаточно для обеспечения высокой скорости перераспределения ионов. Придание магнитному полю скорости относительно обрабатываемого раствора дает возможность интенсифицировать скорость миграции заряженных частиц в объеме жидкости, который отдален от электродов. Это происходит за счет того, что силы Лоренца, наведенные движущимся магнитным полем, постоянны по направлению благодаря тому, что электрическое поле синхронно с магнитным и также двигается в том же направлении, в результате чего повышается скорость движения заряженных частиц не только в приэлектродных зонах, а и по всему объему раствора.The combined effect on the electrolyte of synchronously changing magnetic and electric fields, the vectors of which are mutually perpendicular, always determines the one-sided orientation of the Lorentz forces in the electrolyte, which leads to its separation into purified liquid and brine. But such a synchronization of the interaction of both fields is not enough to ensure a high rate of ion redistribution. Giving the magnetic field speed relative to the treated solution makes it possible to intensify the rate of migration of charged particles in a volume of liquid that is remote from the electrodes. This is due to the fact that the Lorentz forces induced by the moving magnetic field are constant in the direction due to the fact that the electric field is synchronous with the magnetic field and also moves in the same direction, as a result of which the speed of the movement of charged particles not only in the near-electrode zones, but and throughout the volume of the solution.

Разделение кольцевой полости 10 вертикальными герметичными и электроизолирующими перегородками 11 на ряд камер 12 (число которых может быть, например, кратно числу фаз статора 1) обеспечивает создание в каждой из камер 12 токов, синхронных с изменением вектора магнитной индукции. При перпендикулярности вектора магнитной индукции потоку обрабатываемой воды и его движении перпендикулярно наведенному в этом потоке электрическому току, с одной стороны перегородки 11 образуется зона повышенной концентрации раствора, который отводится в виде рассола. Сдвиг заряженных частиц в сторону движения магнитного поля (через патрубки 17 к коллектору 18) приводит к снижению их концентрации в противоположной части камеры (через патрубки 19 к трубопроводу 20).The separation of the annular cavity 10 by vertical sealed and electrically insulating partitions 11 into a number of chambers 12 (the number of which may, for example, be a multiple of the number of phases of the stator 1) ensures the creation of currents in each of the chambers 12, synchronous with a change in the magnetic induction vector. When the magnetic induction vector is perpendicular to the flow of the treated water and its movement perpendicular to the electric current induced in this flow, a zone of increased concentration of solution is formed on one side of the partition 11, which is discharged in the form of a brine. The shift of the charged particles in the direction of movement of the magnetic field (through the nozzles 17 to the collector 18) leads to a decrease in their concentration in the opposite part of the chamber (through the nozzles 19 to the pipeline 20).

При подключении обмотки 3 статора 1 к источнику трехфазного тока наводится переменный магнитный поток (магнитное поле), генерирующий в обмотке 6 сердечника 4 и в жидкости, находящейся в кольцевой полости 10, переменную ЭДС, синхронизированную с магнитным полем. Благодаря подключению каждой фазы обмотки 6 сердечника 4 к соответствующим ламелям 9 в точках разделения фаз генерируется ЭДС, которая двигается синхронно с магнитным полем. Ламинарный поток обрабатываемой жидкости подается перпендикулярно магнитному полю. Одновременное влияние на электролит магнитного и электрического полей, векторы которых изменяются синхронно и движение которых направлено в одну сторону, обусловливают одностороннюю направленность сил Лоренца в электролите, что приводит к разделению его на очищенную жидкость и рассол. При этом интенсифицируется скорость движения заряженных частиц в объеме жидкости, отдаленном от электродов. В каждой камере 12 создаются синхронные с изменением вектора магнитной индукции токи, которые пересекаются движущимся магнитным полем. При перпендикулярности вектора магнитной индукции потоку обрабатываемой воды и его движении перпендикулярно приведенному в этом потоке электрическому току, с одной стороны перегородки 11 образуется зона повышенной концентрации раствора, который выводится в виде рассола. Заряженные частицы сдвигаются в сторону движения магнитного поля (к дренажному патрубку 17), что приводит к снижению их концентрации в противоположной части камеры 12 (основного патрубка 19).When connecting the stator winding 3 to a three-phase current source, an alternating magnetic flux (magnetic field) is induced, which generates an EMF variable synchronized with the magnetic field in the winding 6 of the core 4 and in the liquid located in the annular cavity 10. Due to the connection of each phase of the winding 6 of the core 4 to the corresponding lamellae 9, an EMF is generated at the phase separation points, which moves synchronously with the magnetic field. The laminar flow of the processed fluid is perpendicular to the magnetic field. The simultaneous influence of the magnetic and electric fields on the electrolyte, whose vectors change synchronously and whose movement is directed in one direction, determine the one-sided orientation of the Lorentz forces in the electrolyte, which leads to its separation into a purified liquid and brine. In this case, the speed of the movement of charged particles in the volume of liquid distant from the electrodes is intensified. In each chamber 12, currents are created synchronous with a change in the magnetic induction vector, which are crossed by a moving magnetic field. When the magnetic induction vector is perpendicular to the flow of the treated water and its movement perpendicular to the electric current brought in this stream, a zone of increased concentration of solution is formed on one side of the partition 11, which is discharged in the form of a brine. Charged particles are shifted in the direction of movement of the magnetic field (to the drainage pipe 17), which leads to a decrease in their concentration in the opposite part of the chamber 12 (main pipe 19).

В результате перераспределения концентраций примесей по объему камеры 12, через дренажные патрубки 17 выделенные примеси отводятся в дренажный коллектор 18, а очищенная вода через основные патрубки 19 поступает в общий трубопровод 20.As a result of the redistribution of the concentrations of impurities throughout the volume of the chamber 12, through the drainage pipes 17, the selected impurities are discharged into the drainage collector 18, and the purified water through the main pipes 19 enters the common pipeline 20.

Необходимо отметить, что вращение магнитного поля со скоростью до 50 м/с (на промышленной частоте 50 Гц) приводит к возникновению сил Лоренца, воздействующих на заряженные частицы, которые движутся под действием электрического поля. Благодаря этому возрастает скорость миграции ионов в объеме раствора, отдаленного от электродов, что обеспечивает повышение скорости и эффективности распределения примесей. Повышение частоты до 400-500 Гц позволит повысить относительную скорость магнитного поля до 400-500 м/с.It should be noted that rotation of a magnetic field at a speed of up to 50 m / s (at an industrial frequency of 50 Hz) leads to the appearance of Lorentz forces acting on charged particles that move under the influence of an electric field. Due to this, the rate of migration of ions in the volume of the solution remote from the electrodes increases, which ensures an increase in the speed and efficiency of the distribution of impurities. Increasing the frequency to 400-500 Hz will increase the relative speed of the magnetic field to 400-500 m / s.

Более рациональной с точки зрения экономии металла и использования производственной площади может быть линейная конструкция устройства, схема которого приведена на фиг.6. Такая конструкция упрощает соединение в блоки отдельных устройств, причем активный сердечник 4 может быть один на весь блок, а ламели 9 верхнего электрода 7 каждого из устройств, которые входят в блок, соединяются параллельно.More rational from the point of view of saving metal and the use of production space can be a linear design of the device, a diagram of which is shown in Fig.6. This design simplifies the connection of individual devices into blocks, and the active core 4 can be one for the entire block, and the slats 9 of the upper electrode 7 of each of the devices that enter the block are connected in parallel.

Claims (5)

1. Способ обработки электролита электрическим и магнитным полем, включающей воздействие на электролит взаимно перпендикулярных переменных и синхронно изменяющихся электрического и движущегося магнитного полей, отличающийся тем, что воздействие на электролит осуществляют движущимся электрическим полем, причем мгновенные скорости движения электрического и магнитного полей поддерживают равными по величине и направлению.1. A method of treating an electrolyte with an electric and magnetic field, including the action on the electrolyte of mutually perpendicular variables and synchronously changing electric and moving magnetic fields, characterized in that the effect on the electrolyte is carried out by a moving electric field, and the instantaneous speeds of the electric and magnetic fields are maintained equal in magnitude and direction. 2. Устройство для обработки электролита электрическим и магнитным полем, содержащее ферромагнитный статор с обмоткой и размещенный в нем с образованием полости для электролита неподвижный сердечник с обмоткой, а также подключенные к обмотке сердечника и расположенные в полости электроды и патрубки для подведения обрабатываемого и отведения обработанного электролита, отличающееся тем, что один из электродов разделен по числу фаз обмотки сердечника на изолированные друг от друга ламели, каждая из которых подключена к соответствующим фазным обмоткам сердечника, а полость разделена герметическими электроизолирующими перегородками на отдельные камеры, каждая из которых содержит патрубки для подведения обрабатываемого и отведения обработанного электролита и дополнительный патрубок для отведения электролита.2. A device for treating an electrolyte with an electric and magnetic field, containing a ferromagnetic stator with a winding and a fixed core with a winding placed in it with the formation of an electrolyte cavity, as well as electrodes and nozzles connected to the core winding and located in the cavity for supplying the processed and discharge of the treated electrolyte characterized in that one of the electrodes is divided by the number of phases of the core winding into lamellas isolated from each other, each of which is connected to the corresponding the main windings of the core, and the cavity is divided by sealed electrically insulating partitions into separate chambers, each of which contains nozzles for summing the processed and discharge of the treated electrolyte and an additional nozzle for removing the electrolyte. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что число камер полости меньше или равно числу ламелей, которые распределены равномерно по периметру полости.3. The device according to claim 2, characterized in that the number of cavity chambers is less than or equal to the number of lamellas that are evenly distributed around the perimeter of the cavity. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что обмотка сердечника выполнена многофазной, по числу пазов сердечника.4. The device according to claim 2, characterized in that the core winding is made multiphase, according to the number of core grooves. 5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что полость выполнена кольцевой.5. The device according to claim 2, characterized in that the cavity is circular.
RU2002126517/15A 2002-10-04 2002-10-04 Method of treatment of electrolyte with electrical and magnetic fields and a device for the method realization RU2229446C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002126517/15A RU2229446C1 (en) 2002-10-04 2002-10-04 Method of treatment of electrolyte with electrical and magnetic fields and a device for the method realization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002126517/15A RU2229446C1 (en) 2002-10-04 2002-10-04 Method of treatment of electrolyte with electrical and magnetic fields and a device for the method realization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002126517A RU2002126517A (en) 2004-03-27
RU2229446C1 true RU2229446C1 (en) 2004-05-27

Family

ID=32679001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002126517/15A RU2229446C1 (en) 2002-10-04 2002-10-04 Method of treatment of electrolyte with electrical and magnetic fields and a device for the method realization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2229446C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2543738C2 (en) * 2012-03-11 2015-03-10 Геннадий Леонидович Багич Method and device for simultaneous water treatment with electric and magnetic fields

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114122350B (en) * 2021-10-28 2023-06-02 汕头大学 Polymer electrolyte-electrode composite material and preparation method and application thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2543738C2 (en) * 2012-03-11 2015-03-10 Геннадий Леонидович Багич Method and device for simultaneous water treatment with electric and magnetic fields

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002126517A (en) 2004-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2011220220B2 (en) Vertical ring magnetic separator for de-ironing of pulverized coal ash and method using the same
US20060016728A1 (en) Particle separation
RU2556597C2 (en) Mix separator
US20040007452A1 (en) Water purification: ion separation
WO2014056400A1 (en) Ion separation device and method consisting of magnetic field and ion exchange membranes
RU2229446C1 (en) Method of treatment of electrolyte with electrical and magnetic fields and a device for the method realization
US5238577A (en) Method and device for magnetically removing charged particles from a body of liquid
RU2579849C1 (en) Magnetic separation of non-oxidised hydrogen gas from medium of superheated steam under pressure using magnetic field of solenoid after combustion system in steam turbine cycle of nuclear heat and power plants
GB2157195A (en) Magnetic separators
US10287187B2 (en) Microreactor and method for desalinating salt water
UA47363C2 (en) Method for electrolyte magnetic processing and demineralization and a device for its realization
RU2424844C1 (en) Method of separating water-oil emulsion and device to this end
RU66329U1 (en) MAGNETIC LIQUID TREATMENT DEVICE IN A PIPELINE
SU429027A1 (en) APPARATUS FOR MAGNETIC DESERTATION OF WATER
WO2014113731A2 (en) Separation or removal of constituents from a fluid
WO2003048050A1 (en) Water purification: ion separation and deionization
RU102357U1 (en) NON-REAGENT CLEANING SYSTEM FOR LIQUID USING ELECTROMAGNETIC FIELD
SU865369A1 (en) Method and device for processing materials in electromagnetic field
RU2136606C1 (en) Electromagnetic gear for treatment of liquid
EP2301310A1 (en) Static electromagnetic apparatus for accelerating electrically neutral molecules utilizing their dipolar electric moment
RU2769072C1 (en) Magnetic separation of unreacted hydrogen gas from a water vapor medium under pressure using a solenoid magnetic field amplifier in the steam turbine cycle of nuclear thermal power plants
RU2222498C2 (en) Device for extracting solvent from electrolyte solution
SU601078A1 (en) Method and apparatus for obtaining organosols of ferromagnetic materials and their alloys
SU994431A1 (en) Apparatus for magnetically treating liquids
CN2458290Y (en) Magnetic dialysis device for desalination of sea (salt) water

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20120217

RH4A Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation

Effective date: 20160815

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161005