SU1114629A1

SU1114629A1 - Apparatus for magnetic treatment of liquids

Info

Publication number: SU1114629A1
Application number: SU833569673A
Authority: SU
Inventors: Владимир Зиновьевич Кочмарский; Валерий Владимирович Кривцов
Original assignee: Украинский Ордена Дружбы Народов Институт Инженеров Водного Хозяйства
Priority date: 1983-01-21
Filing date: 1983-01-21
Publication date: 1984-09-23

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТИ, содержашее корпус , подвод щий и отвод щий патрубки , магнитную насадку, состо щую из ферробариевых шайб, размещенных в кассетах из немагнитного материала. установленных на рассто нии одна от другой, отличающеес тем, что, с целью повышени эффективности процесса магнитной обработки, производительности устройства и экономии материалов , корпус и отвод щий патрубок выполнены конусообразными, кассеты выполнены в виде усеченных конусов различного диаметра с централь- . ными отверсти ми различного диаметра , ограниченными конусными поверхност ми , и расположены соосно в виде конической стопы с рабочими зазорами , которые на входе и выходе представл ют собой соответственно односторонние конфузоры и диффузоры, максимальные зазоры которых не менее § чем в 2,5 раза превышают рабочий (Л зазор между кассетами. 4 О) to со1. A DEVICE FOR MAGNETIC TREATMENT OF A LIQUID, containing a housing, supply and discharge connections, a magnetic nozzle consisting of ferrobarium washers placed in cassettes of non-magnetic material. installed at a distance from one another, characterized in that, in order to increase the efficiency of the magnetic treatment process, device performance and material savings, the housing and the outlet are tapered, the cassettes are made in the form of truncated cones of different diameters from the center. openings of various diameters, limited by conical surfaces, and arranged coaxially in the form of a conical foot with working gaps, which at the entrance and exit are respectively unilateral confusors and diffusers, the maximum gaps of which are not less than 2.5 times greater than the working (L clearance between cassettes. 4 O) to with

Description

2. УСтЕЮйство по п. 1, отличающеес тем, что кассеты снабжены тонкостенными пластинами из немагнитного материала, расположенными лучеобразно по отношению к подвод щему и отвод щему патрубкам, причем внутренние и внешние кра кассет лежат на параллельных конических поверхност х, а отношение площади поверхности рабочих зазоров между кассетами с размещенными в них2. STATUS under item 1, characterized in that the cassettes are equipped with thin-walled plates of non-magnetic material arranged ray-beam with respect to the inlet and outlet nozzles, the inner and outer edges of the cassettes lie on parallel conical surfaces, and the ratio of the surface area of the workers gaps between cassettes with placed in them

пластинами к объему рабочих зазоров находитс в диапазоне от 2- 10 6-10- м .plates to the volume of working gaps are in the range of 2-10 6-10 m.

3. Устройство по п. 1, отличающеес тем, что, с целью уменьшени гидравлического сопротивлени и сбойности течени жидкости, оно снабжено конусообразным обтекателем , расположенным в отвод щем патрубке.3. An apparatus according to claim 1, characterized in that, in order to reduce the hydraulic resistance and the fluid flow failure, it is provided with a cone-shaped fairing located in the discharge pipe.

Изобретение относитс к устройствам дл магнитной обработки жидкостей и может быть использовано дл снижени накипеобразовани в теплообменном оборудовании, снижени образовани твердых отложений в аппаратах и трубопроводах нефт ной и химической промышленности, интенсификации процессов флокул ции в обогащении полезных ископаемых, магнитной очистки жидкостей.The invention relates to devices for magnetic treatment of liquids and can be used to reduce scale formation in heat exchange equipment, reduce the formation of solid deposits in apparatuses and pipelines of the petroleum and chemical industries, intensify flocculation processes in mineral processing, and magnetic purification of liquids.

Известно устройство дл магнитной обработки жидких и газообразных сред, включающее корпус, входной и выходной патрубки и магнитную систему , выполненную в виде набора ферритовых магнитов 1.A device for magnetic treatment of liquid and gaseous media is known, comprising a housing, an inlet and an outlet, and a magnetic system made in the form of a set of ferrite magnets 1.

Недостатком устройства вл етс низка эффективность магнитной обработки .The disadvantage of the device is the low efficiency of the magnetic treatment.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство дл магнитной обработки жидкости, содержащее корпус с магнитной насадкой, состо щей из ферробариевых шайб, размещенных в кассетах из диамагнитного материала, установленных на рассто нии друг от друга 2.The closest in technical essence to the present invention is a device for magnetic treatment of a liquid, comprising a housing with a magnetic nozzle consisting of ferrobarium washers placed in cassettes of diamagnetic material that are spaced 2 from each other.

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 или флокул . 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 турбулизации потока и сопротивлени движению жидкости. В обоих случа х происходит снижение эффективности обработки.A disadvantage of the known device is the low efficiency of the magnetic fluid treatment process due to the abrupt change in the hydrodynamics of the fluid flow at the inlet and outlet of the working gap between the cassettes, which leads to partial destruction of the crystallization nuclei or flocs formed during the processing. The treatment of large flow rates is carried out by increasing the working gap or the transverse dimensions of the installation. In the first case, the contact area of the fluid between the cassettes decreases per unit volume of the treated fluid, in the second case there is an increase in flow turbulization and resistance to fluid motion. In both cases, there is a decrease in processing efficiency.

Цель изобретени - повышение эффективности магнитной обработки, производительности устройства и экономи материалов.The purpose of the invention is to increase the efficiency of magnetic processing, device performance and save materials.

Поставленна цель достигаетс тем что в устройстве дл магнитной обработки жидкости, содержащем корпус, подвод щий и отвод щий патрубки, магнитную насадку,состо щую из ферробариеьых шайб, размещенных в кассетах из немагнитного материала, установленных на рассто нии одна от другой , корпус и отвод щий патрубок выполнены конусообразными, кассеты выполнены в виде усеченных конусов различного диаметра с центральными отверсти ми различного диаметра, ограниченными конусными поверхност ми, и расположены соосно в виде коничес кой стопы с рабочими зазорами, которые на входе и выходе представл ют сбой соответственно односторонние конфузоры и диффузоры, максимальные зазоры которых не менее чем в 2,5 раза превьтшают рабочий зазор между кассетами .The goal is achieved by the fact that in a device for magnetic treatment of a liquid, comprising a housing, inlet and outlet tubes, a magnetic nozzle consisting of ferrobarium washers placed in cassettes of non-magnetic material installed at a distance from one another, the housing and the outlet the nozzle is tapered, the cassettes are made in the form of truncated cones of different diameters with central apertures of different diameters, limited by conical surfaces, and arranged coaxially in the form of a conical stop a working air gap, which inlet and outlet are respectively failure unilateral confusers and diffusers, the maximum clearance of not less than 2.5 times prevtshayut working air gap between the cassettes.

Кассеты могут быть снабжены тонкостенными пластинами из немагнитного материала, расположенными лучеобразно по отношению к подвод щему и отвод щему патрубкам, причем внутренние и внешние кра кассет лежат на параллельных конических поверхност х а отношение площади поверхности рабочих зазоров между кассетами с размещенными в них пластинами к объему рабочих зазоров находитс в диапазоне 2- 102 - 6-10 м .The cassettes can be equipped with thin-walled plates of non-magnetic material, arranged in a ray-pattern with respect to the supply and discharge nozzles, the inner and outer edges of the cassettes lying on parallel conical surfaces and the ratio of the surface area of the working gaps between the cassettes with the plates placed in them to the volume of the workers. Clearances are in the range of 2- 102 - 6-10 m.

Кроме того, с целью уменьшени гидравлического сопротивлени и сбойности течени жидкости устройство может быть снабжено конусообразным обтекателем, расположенным в отвод щем патрубке.In addition, in order to reduce hydraulic resistance and fluid flow failure, the device can be equipped with a cone-shaped fairing located in the discharge pipe.

На фиг. 1 изображено устройство дл магнитной обработки жидкости. продольный разрез на фиг. 2 - раз-рез А-А на фиг. 1. Устройство содержит подвод щий трубопровод 1, корпус 2 с кассетами 3 из немагнитного материала с помещенными внутри ферробариевыми шайбами 4 расположенными по кругу, отвод щий трубопровод 5. В рабочем зазоре б между кассетами , вход и выход из которого предста л ют собой соответственно односторонний конфузор 7 и диффузор 8, лучеобразно по отношению к подвод щему и отвод щему трубопроводам расположены тонкостенные пластины 9 из немагнитного материала, жестко прикреп ленные к одной из смежных кассет, например, приваренные. Дл уменьшени гидравлического сопротивлени и сбойности течени жидкости устройство снабжено конусообразным обтекателем 10. Фиксаци кассет осуществл ет с с помощью направл ющих реек 11, размещенных по образующей конической поверхности. Кассеты ориентированы таким образом, чтобы магнитные пол отдельных ферробариевых шайб, размещенных в кассетах, усиливали друг друга. Максимальные зазоры L односторонних конфузоров и диффузоров не менее чем в 2,5 раза превышают рассто ние между кассетами дл прохода жидкости (L 2,5л). Устройство работает следующим образом . Обрабатываема жидкость из подвод щего трубопровода поступает в ра бочий зазор между кассетами, где в момент нахождени между плоскост ми магнитов подвергаетс воздействию не однородным магнитным полем, градиент индукции которого особенно значителе на входе и выходе из рабочего зазора . Благодар конусообразному расположению кассет скорость потока воды по высоте стопы кассет во всех р бочих зазорах одинакова. Затем обра . ботанна жидкость направл етс в отвод щий трубопровод, скорость поступ лени жидкости в который на менее чем в 2,5 раза меньше скорости жидкости перед диффузором. Благодар конусообразно расшир ющемус зазору между отвод щим трубопроводом и огибающей поверхностью краев кассет по направлению движени жидкости, обеспечиваетс одинакова скорость поступлени обработанной жидкости в отвод щий трубопровод. Из отвод щего трубопровода обработанна жидкость отводитс в транспортирующий трубопровод . Выбор отношени S/V(Z-6) 10 м где S - площадь рабочих зазоров межд кассетами с размещенными в них плас тинами, V - объем рабочих зазоров делаетс экспериментально. На зкспериментальной установке провод т две серии опытов, в которых магнитной обработке подвергаетс водопроводна вода общей жесткостью 5,6-6,6 мг/экв/л, щелочностью 6 7 мг-зкв/л. Напр женность,магнитного пол в зоне обработки 10 А/м. В первой серии опытов исследуют эффективность снижени карбонатных отложений Ч в проточном теплообменнике в зависимости от величины внутреннего диаметра цилиндрической трубки D 3, 4, 9, 20 и 48 мм, при протекании в которых жидкость подвергаетс магнитной обработке. Во второй серии опытов исследуют зависимость t от разного количества размещенных внутри канала с D 20 мм цилиндрических трубок (от 1 до 4) с наружным d и внутренним dft диаметрами соответственно 8 и 7 мм, а также цилиндрических трубок п 6,8 с d 5,75 мм, dp 4 мм. Экспериментально установлено, что высока эффективность магнитной обработки достигаетс в рабочем канале с S/V (2-6). 10 м- . Выбор значени L 2,5й обусловлен следующим. Исследуют зависимость f - vXv, где V - скорость течени обрабатываемой жидкости, соответствующей максимальной эффективности, v - скорость течени жидкости после магнитной обработки . Из результатов опытной зависимости Ч V/V видно, что при V/V 2,5 эффективность обработки возрастает в 1,1-1,3 раза. В предлагаемом устройстве условие V/V 2,5 реализуетс при L 2,5д. При проведении опытов в трубчатом канале с D 20 мм, заполн емом тонкостенными трубками меньшего диаметра , автоматически реализуетс рабочий канал сложного профил (рис. 1). Как показывают опыты, эффективность обработки чувствительна не к форме профил канала, в котором производит с магнитна обработка жидкости, а к удельной поверхности смачивани жидкости в канале (S/V). Это свидетельствует о том, что процесс воздействи магнитного пол на накипеобразую щие свойства воды определ етс степенью развитости и структурой пограничного сло жидкости, которые завис т , в первую очередь, от гидродинамического режима движени жидкости. Гидродинамический режим движени воды как в первой, так и во второй сери х опытов одинаков и определ етс величиной масштаба мелких турбулентных пульсаций скорости воды Э. , котора , как известно, слабо зависит от профил канала. Снижение интенсивности перемешивани сразу после магнитной обработки способствует стабилизации образующихс при об t )a6oTl e зародьашей или флокул и неко- торому их росту, что обуславливает повышение эффективности обработки. Кроме того, вьтолнение входа и выхода проходного сечени между кассетами в виде односторонних конфузоров и диффузороЕ способствует уменьшению сбойности течени и гидравлического сопротивлени . Компоновкой устройства достигаетс уменьшение расхода конструкционных материалов на единицу объема обрабатываемой жидкости .FIG. 1 shows a device for magnetic treatment of a liquid. longitudinal section in FIG. 2 is a section through AA in FIG. 1. The device comprises a supply pipe 1, a housing 2 with cassettes 3 of a non-magnetic material with ferrobarium washers 4 placed inside arranged in a circle, a discharge pipe 5. In the working gap b between the cassettes, the input and output of which are respectively one-sided the confuser 7 and the diffuser 8, thin-walled plates 9 made of non-magnetic material rigidly attached to one of the adjacent cassettes, for example, welded, are arranged in a ray-pattern with respect to the inlet and outlet pipelines. In order to reduce hydraulic resistance and fluid flow failure, the device is equipped with a cone-shaped fairing 10. The cassettes are fixed with the aid of guide rails 11 placed along a generatrix of a conical surface. The cassettes are oriented so that the magnetic fields of the individual ferrobarium washers placed in the cassettes reinforce each other. The maximum clearances L of one-sided convergers and diffusers are not less than 2.5 times the distance between the cassettes for the passage of fluid (L 2.5 liters). The device works as follows. The processed fluid from the supply pipe enters the working gap between the cassettes, where, at the moment of being between the planes, the magnets are exposed to a non-uniform magnetic field, the induction gradient of which is especially significant at the entrance and exit of the working gap. Due to the tapered arrangement of the cassettes, the flow rate of water along the height of the foot of the cassettes is the same in all working gaps. Then look. The botanical fluid is directed to the discharge pipe, the rate at which the liquid flows into less than 2.5 times less than the velocity of the fluid in front of the diffuser. Due to the cone-widening gap between the discharge pipe and the envelope surface of the edges of the cassettes in the direction of fluid flow, the same rate of flow of the treated liquid into the discharge pipe is ensured. From the discharge line, the treated liquid is discharged into the transfer line. The choice of the S / V (Z-6) ratio is 10 m, where S is the area of working gaps between the cassettes with the plates placed in them, V is the volume of working gaps made experimentally. At the experimental setup, two series of experiments were carried out in which tap water was subjected to magnetic treatment with a total hardness of 5.6-6.6 mg / eq / l and alkalinity of 6.7 mg-qsq / l. The intensity of the magnetic field in the treatment area of 10 A / m. In the first series of experiments, the effectiveness of reducing carbonate deposits H in a flow-through heat exchanger is investigated, depending on the size of the internal diameter of the cylindrical tube D 3, 4, 9, 20 and 48 mm, when flowing in which the liquid is subjected to magnetic treatment. In the second series of experiments, the dependence of t on a different number of cylindrical tubes (from 1 to 4) placed inside a channel with D 20 mm with an outer diameter d and internal dft of 8 and 7 mm, respectively, as well as cylindrical tubes n 6.8 s d 5, is examined. 75 mm, dp 4 mm. It was established experimentally that high efficiency of magnetic treatment is achieved in the working channel with S / V (2-6). 10 m. The choice of the value of L 2,5y due to the following. The dependence f - vXv is investigated, where V is the flow rate of the treated fluid corresponding to the maximum efficiency, v is the flow rate of the fluid after magnetic treatment. From the results of the experimental HV / V dependence, it can be seen that with V / V 2.5, the processing efficiency increases 1.1-1.3 times. In the proposed device, the condition V / V 2.5 is realized at L 2.5 d. When conducting experiments in a tubular channel with D 20 mm, filled with thin-walled tubes of smaller diameter, the working channel of a complex profile is automatically realized (Fig. 1). Experiments show that the processing efficiency is not sensitive to the shape of the channel profile in which it produces magnetic treatment of the liquid, but to the specific surface wetting of the liquid in the channel (S / V). This indicates that the process of magnetic field influence on the scale-forming properties of water is determined by the degree of development and structure of the boundary layer of the fluid, which depend primarily on the hydrodynamic mode of fluid motion. The hydrodynamic mode of water movement in both the first and second series of experiments is the same and is determined by the magnitude of the scale of small turbulent pulsations of the water velocity E., which, as is well known, weakly depends on the channel profile. A decrease in the intensity of mixing immediately after the magnetic treatment contributes to the stabilization of nuclei or flocs formed at about t) a6oTl e and their growth, which leads to an increase in the processing efficiency. In addition, the implementation of the entrance and exit of the flow area between the cassettes in the form of one-sided convergers and diffuser contributes to the reduction of flow disturbance and flow resistance. The arrangement of the device achieves a reduction in the consumption of structural materials per unit volume of the treated fluid.

Устройство дл магнитной обработки жидкости целесообразно использовать дл обработки больших расходов воды (свыше 10 тыс. , Его производительность можно увеличивать путем размещени соответствующего количества кассет.без уменьшени зффективности обработки.A device for magnetic treatment of liquids is advisable to use for treating large amounts of water (over 10 thousand. Its capacity can be increased by placing an appropriate number of cassettes without reducing the efficiency of processing.

Claims

1. DEVICE FOR MAGNETIC TREATMENT OF LIQUID, comprising a housing, inlet and outlet pipes, a magnetic nozzle consisting of ferrobarium washers placed in cassettes of non-magnetic material installed at a distance from one another, characterized in that, in order to increase the efficiency of the magnetic processing process , device performance and material savings, the housing and the outlet pipe are conical, the cassettes are made in the form of truncated cones of various diameters from the central. holes of different diameters, limited by conical surfaces, and arranged coaxially in the form of a conical foot with working gaps, which at the inlet and outlet are, respectively, one-sided confusers and diffusers, the maximum gaps of which are no less than 2.5 times the working gap between the cassettes.

RELAX y y Λ y / 1Λ4 kVft \

Fig. 7>

2. The device according to π. 1, characterized in that the cassettes are equipped with thin-walled plates of non-magnetic material located radially in relation to the inlet and outlet pipes, the inner and outer edges of the cassettes lying on parallel conical surfaces, and the ratio of the surface area of the working gaps between the cassettes with the plates placed in them to the volume of working gaps is in the range from 2 · 10 * 6-10 ' ^g m ^-1 .

3. The device pop. 1, characterized in that, in order to reduce hydraulic resistance and fluid flow failure, it is equipped with a cone-shaped fairing located in the outlet pipe.