WO2022256884A1 - Устройство для магнитной обработки жидкостей (magvortex) - Google Patents
Устройство для магнитной обработки жидкостей (magvortex) Download PDFInfo
- Publication number
- WO2022256884A1 WO2022256884A1 PCT/AZ2021/000004 AZ2021000004W WO2022256884A1 WO 2022256884 A1 WO2022256884 A1 WO 2022256884A1 AZ 2021000004 W AZ2021000004 W AZ 2021000004W WO 2022256884 A1 WO2022256884 A1 WO 2022256884A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- magnetic
- matrix
- cascade
- magnets
- liquid
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 178
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 85
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 34
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 9
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 abstract description 13
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 abstract 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 23
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 17
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 9
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 8
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 7
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 239000011553 magnetic fluid Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 2
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- 239000003621 irrigation water Substances 0.000 description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 235000007688 Lycopersicon esculentum Nutrition 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000003768 Solanum lycopersicum Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000015141 kefir Nutrition 0.000 description 1
- DNHVXYDGZKWYNU-UHFFFAOYSA-N lead;hydrate Chemical compound O.[Pb] DNHVXYDGZKWYNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C1/00—Magnetic separation
- B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
- B03C1/025—High gradient magnetic separators
- B03C1/031—Component parts; Auxiliary operations
- B03C1/033—Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit
- B03C1/034—Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit characterised by the matrix elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/48—Treatment of water, waste water, or sewage with magnetic or electric fields
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M27/00—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
- F02M27/04—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by electric means, ionisation, polarisation or magnetism
Definitions
- the invention relates to the field of magnetic processing of liquids.
- Magnetic treatment of liquids is used to structure them, that is, to streamline their molecular structure and improve their physicochemical properties, which can be used to improve the quality of fuel, in the chemical, oil and oil refining industries, in water treatment and heat supply systems, in land reclamation and agriculture, in the production of concrete and building materials, medicine, cosmetology, etc.
- Magnetic treatment of liquids is carried out by devices in which a powerful constant or alternating magnetic field acts on molecules and their clusters of liquids.
- a liquid passes through a magnetic field, its structuring occurs, i.e., the molecules of liquids are ordered and clusters are destroyed in them /1,2/.
- the magnetic properties of various substances are due to the rotation of electrons in their orbits and the internal momentum of their motion (spin). It is this movement of electrons that characterizes the magnetic moment by its magnitude.
- NMR nuclear magnetic resonance
- Molecules of ordinary natural water are combined into groups - clusters, the sizes of which can be different and depend on many external conditions - temperature, pressure, magnetic field strength, etc.
- the presence of clusters affects the physicochemical properties of water, in particular, its surface tension and increase in viscosity /2/.
- a device for activating liquids including a housing, inlet and outlet nozzles, a spiral placed in the housing for fluid flow /6/. The fluid enters through the inlet pipe into the housing and moves in a spiral, while a vortex flow of the fluid occurs, which leads to the destruction of clusters and the structuring of the fluid.
- the disadvantage of this device is low efficiency, since the liquid is subjected only to mechanical action, while only very large water clusters can be destroyed, while for more efficient structuring of water, it is necessary to influence at the level of atomic nuclei and molecular structures of water, which is achieved by exposing the liquid to a powerful magnetic fields.
- a device for magnetic activation of liquids including a housing, inlet and outlet pipes, a chamber for magnetic activation of liquids located inside the housing, in which a system of permanent magnets is placed.
- the magnetic system consists of two subsystems located in a cylindrical housing with the same poles to each other, while each of the subsystems is identical to the other and each consists of two or more ring-shaped permanent magnets facing each other with opposite poles, while the housing has a transverse with respect to to its longitudinal axis is a groove, in which a pipeline /9/ is located between the like poles of two magnetic subsystems.
- the disadvantage of this device is that the individual parts of the liquid passing through the pipeline are exposed to the magnetic field unevenly. That is, the part of the liquid that is in direct contact with the magnetic assemblies is exposed to the maximum effect of the magnetic field, and the parts of the liquid that are distant from the surface and located in the middle between the permanent magnets are exposed to the minimum intensity of the magnetic field. Considering that the magnetic field decreases in inverse proportion to the cube of the distance to the surface magnet, the reduction in the effect of the magnetic field even at a slight distance will be significant. In addition, the liquid in the device moves in a parallel flow, which prevents different parts of the liquid from mixing in the flow and being simultaneously subjected to magnetic and vibroacoustic effects. Other disadvantages of the device are its large size, high weight and low efficiency, which is associated with the need to use large permanent magnets. to provide a sufficiently high intensity of the magnetic field in the entire volume of the housing through which the liquid flows.
- a device for magnetic activation of a liquid including a housing, inlet and outlet pipes, a chamber for the formation of a vortex flow of liquid and a chamber for magnetic activation of liquids connected in series with it, in which a system of permanent magnets is placed.
- the liquid enters the device through the inlet pipe and enters the vortex chamber, where it undergoes turbulence, after which the liquid enters the water magnetic activation chamber, where it is exposed to the magnetic field of permanent magnets, resulting in an increase in the efficiency of the magnetic activation of the liquid.
- the liquid is sequentially exposed to two physical factors: vortex and magnetic activation /7/.
- the disadvantage of this device is that the liquid sequentially passes through two different devices, each of which affects it independently. This, on the one hand, increases the size and weight of the device, and on the other hand, reduces the efficiency of water activation, since magnetic and vortex activation of water does not occur! simultaneously.
- the closest technical solution is a device for magnetic activation of a liquid, including a housing, inlet and outlet pipes, a magnetic activation chamber located inside the housing liquids, in which a system of permanent magnets is placed.
- the system of permanent magnets is made in the form of a three-dimensional matrix of magnetic balls, which in cross section forms a hexagonal structure inscribed in the perimeter of the cross section of the liquid magnetic activation chamber, while the number of layers forming the matrix is at least three.
- Each subsequent layer after the first, in the matrix of magnetic balls is coaxially rotated relative to the previous layer along a circle connecting the centers of the corner balls of hexagonal section, by an amount equal to the radius of the magnetic ball, while all layers are rotated in the same direction, and restrictive grids, the size of the cells of which is less than the diameter of the balls /10/.
- the magnetic matrix also plays the role of a magnetic separator, which is not intended for it, which leads to its gradual contamination and a decrease in the volume and permeability of the pores. This fact not only reduces the efficiency of the magnetic treatment of the liquid over time, but can also lead to complete blockage of the pores and the failure of the magnetic matrix. It should also be noted that the magnetic matrix is not can be mechanically cleaned of dirt without complete disassembly, and cleaning the magnets requires complete disassembly of the magnetic matrix, that is, its actual replacement.
- the fluid when passing through the magnetic matrix, the fluid is affected by an alternating magnetic field, the frequency of which depends on two factors: the flow rate and the size of the balls that make up the matrix. That is, at the same fluid flow rate, a decrease in the diameter of the balls in the matrix leads to an increase in the frequency of the alternating magnetic field acting on the fluid. Moreover, at any flow rate, the frequency spectrum of the alternating magnetic field acting on the liquid will be quite narrow.
- the frequency of the alternating magnetic field acting on the liquid is of great importance for the efficiency of the magnetic treatment of the liquid, which was shown on the example of the magnetic treatment of fuel and oil /13,15/.
- molecular clusters can be formed for various reasons, one of which is the duration of fuel storage in various tanks, including cars.
- fuel clusters entering the cylinders of internal combustion engines they cannot burn out completely, since a significant part of the molecules inside the cluster are at the moment of ignition in the zone inaccessible to the oxidizer. This significantly reduces the efficiency of fuel combustion and leads to an increase in harmful emissions into the atmosphere /13/.
- clusters formed in fuel and other liquids have different sizes. It also depends on the time of their formation. Clusters formed at an earlier time continue to grow and are the largest, while newly formed clusters are smaller. Thus, clusters, as molecular structures, have different resonant frequencies. Therefore, depending on the frequency of exposure, clusters of certain sizes will be subjected to the greatest destruction, while clusters of other sizes will be less susceptible to destruction.
- the dependence of the efficiency of magnetic treatment of liquids, in particular oil and oil products, on the frequency of exposure to an alternating magnetic field is noted in a number of scientific studies, in particular in /15/.
- the effectiveness of the impact of an alternating magnetic field on the clusters is limited to a certain size of the clusters.
- Molecular clusters of other sizes are subject to magnetic treatment to a lesser extent.
- the induction of the magnetic field of the matrix is directly related to the induction of the magnetic balls that make up the matrix, i.e. the value of both the total induction of the magnetic field of the magnetic matrix and the value of the induction at any point in its volume are the same.
- the value of the magnetic field induction of the matrix is limited by the limit of the possible magnetization of its constituent balls.
- the magnetization of ferromagnets depends on two main parameters - on the strength of the external magnetic field in the process of magnetization of the ferromagnet and on the volume of the ferromagnet.
- the magnetic matrix has significant limitations on the magnitude of the magnetic field induction, which reduces the effectiveness of the magnetic activation of liquids.
- the objective of the proposed invention is to improve the efficiency of the device for magnetic processing of liquids.
- the device for magnetic treatment of liquid in which, according to the invention, the system of permanent magnets is made in the form of a cascade of three-dimensional magnetic matrices, where each subsequent matrix in the cascade is made of spherical magnets, with a diameter from I to 1/3 of the diameter of the balls in the previous matrix in the cascade, and between the magnetic matrices in the cascade there are spacer rings, the width of which is not less than X A of the diameter of the matrix, a magnetic separator is installed in front of the cascade of matrices, and a fluid flow regulator is installed on the outlet pipe, while on two opposite sides of the surface of each matrix, along its axial line, parallel to each other, permanent axially magnetized magnets are installed, directed towards each other by opposite poles, the length and width of which are limited by the length and width of the magnetic matrix, and the induction magnetic field of permanent magnets is not less than twice the magnetic field induction of spherical magnets of the magnetic matrix.
- the essence of the invention lies in the fact that the system of permanent magnets is made in the form of a cascade of three-dimensional magnetic matrices, and each subsequent matrix in the cascade is made of ball magnets, with a diameter of % to 1/3 of the diameter of the balls in the previous matrix in the cascade. This allows you to expand the frequency spectrum of the impact of an alternating magnetic field on the liquid passing through the device.
- the number of matrices in the cascade can be chosen experimentally. Moreover, the limitation of the number of matrices can be dictated by the minimum size of the balls, from which it is possible to practically assemble the last matrix in the cascade.
- Separating rings are placed between the magnetic matrices in a cascade, the width of which is at least 1 L from the diameter of the matrix. Separating rings create damping chambers between the matrices to mitigate hydraulic shocks and reduce hydraulic resistance caused by a sharp transition of a turbulent fluid flow from one matrix to another, due to different pore sizes and diameters of magnetic balls.
- a magnetic separator Before the cascade of matrices, a magnetic separator is installed, which collects ferromagnetic microparticles and dust on its surface, thereby preventing contamination and failure of the magnetic matrix.
- a fluid flow regulator is installed on the outlet pipe, which makes it possible to partially block the outgoing flow of the magnetic fluid and prevent its excessive consumption.
- Each subsequent matrix in the cascade is made of ball magnets, the diameter of which is from 3 L to 1/3 of the diameter of the balls in the previous matrix or group of matrices in the cascade.
- a decrease in the diameter of the balls in the matrix leads to an increase in the frequency of the alternating magnetic field acting on the flowing liquid. This is due to the fact that the same period of time, water passes through a greater number of alternatingly placed spherical magnets.
- the presence in the cascade of matrices with different ball diameters makes it possible to expand the frequency spectrum of the alternating magnetic field acting on the liquid.
- the liquid passes into turbulent vortex motion, being exposed not only to the action of an alternating magnetic field, the frequency of which depends on the flow rate and the size of the balls in the matrix, but also to the effect of alternating pressure, which is one of the factors contributing to additional destruction of clusters and more efficient structuring of the liquid.
- the ratio of the diameters of the balls of each subsequent matrix in relation to the previous one from % to 1/3 was chosen experimentally and allows the most effective expansion of the frequency range of the alternating magnetic field acting on the liquid passing through the device.
- a hydrodynamic shock and the appearance of "parasitic eddies" of the fluid flow occur, which increases the hydrodynamic resistance and causes parasitic pulsations in the pressure of the fluid flow.
- This is due to a decrease in the pores and ball diameters of each subsequent matrix in the cascade, i.e. due to a change in the geometric structure of each subsequent matrix in relation to the previous one. Therefore, the device used the method of mitigating hydrodynamic shocks and "parasitic vortices" by creating damping cavities widely used in hydrodynamics /17,18/.
- the magnetic matrix is the densest packing, in which the pore volume is about 10% of the total volume of the matrix /16/.
- the area of pores in the cross section of the matrix is also 10% of the total area of the matrix section.
- the authors experimentally established the most effective width of the spacer rings between the matrices, which is at least 1 L of the diameter of the matrices. This value was determined as follows.
- the value of the induction of the magnetic field of the matrix is limited by the value of the induction of its components: ball magnets.
- the magnetic induction of spherical magnets depends on their size (volume). This factor limits the increase in the efficiency of the magnetic matrix due to the enhancement of its magnetic field induction.
- the magnetic flux passing through the matrix enhances the overall induction of the magnetic field of the matrix.
- This is due to the fact that the induction of the magnetic field of the "reinforcing" magnets is not less than twice the induction of the magnetic field of the spherical magnets forming the matrix. In this case, the structure of the magnetic field of the matrix is somewhat deformed due to the reorientation of the magnetic domains in the spherical magnets of the matrix.
- the total total magnetic induction vector in each ball is defined as the vector sum of the magnetic induction vectors of the external and internal magnetic fields /20/.
- the total magnetic field of the magnetic matrix is extended perpendicular to the "amplifying" magnets. This factor also leads to a significant increase in the amplitude of nuclear magnetic resonance during the passage of liquid molecules through the axial sectional plane along the magnetic matrix, located perpendicular to the "amplifying magnets", in the process of moving the vortex flow of liquid through the pores of the matrix. This significantly increases the efficiency of magnetization and liquid structuring.
- the number of matrices in the cascade is selected experimentally, while the liquid is magnetized using one, two, three or more matrices in the cascade. Changes in the parameters of the working fluid are measured for each value of the number of matrices in the cascade. For example, if applied to as the working fluid of the fuel, such parameters as viscosity, surface tension, density, flash point, ignition temperature are measured, which change during the magnetic treatment of the fuel /13/. Such a number of matrices in the cascade is chosen, at which the fuel parameters are achieved that are closest to the required ones.
- Figure 1 shows, as an example, a diagram of a specific design of a device for magnetic activation of liquids.
- the device consists of a housing 1, an inlet pipe 2, an outlet pipe 3, magnetic matrices with different diameters of balls A, B and C, restrictive matrices 4, separating rings 5 installed between the restrictive grids of two adjacent matrices, damping cavities K ⁇ and K2 formed by dividing rings between two adjacent matrices, a magnetic separator b consisting of a magnetic cylinder 6a and supporting elements of the magnetic cylinder 6b.
- the magnetic separator may be of any known design.
- the magnetic separator is made according to the well-known scheme /19/ and consists of a series of cylindrical magnets 6c, separated by cylindrical gaskets of non-magnetic material, which is necessary for better separation of ferromagnetic contaminants contained in the liquid.
- the magnetic liquid separator 6 also serves for the primary magnetic treatment of the liquid, which increases the efficiency of liquid structuring.
- a liquid flow regulator 7 is installed on the outlet pipe 3. Any type of regulator used for this type of liquid, for example, a valve or an adjusting screw, can be used as a liquid flow regulator.
- Fig. 2 shows the distribution of magnetic field lines in the longitudinal and cross sections of the magnetic matrices.
- figa) shows the distribution of magnetic field lines in the longitudinal section of the cascade of magnetic matrices with amplifying magnets placed on opposite sides of the matrices.
- Figure 2 b) shows for comparison the distribution of field lines in the cross section of the three-dimensional magnetic matrix used in the prototype, indicating the magnetic dipoles D 1 , D2 and D3.
- the liquid enters the inlet 2 and passes through the magnetic separator 6, where it is cleaned from ferromagnetic contaminants. Then the fluid passes through the restrictive mesh 4 and the matrix C. after exiting from which, through the mesh 4, the fluid enters the damping cavity K I, which reduces the hydrodynamic shock and the drag coefficient of the turbulent flow when moving from one matrix to another.
- the cavity K1 is formed using a spacer ring 5 installed between the restrictive grids of neighboring matrices. After passing the cavity K! the liquid sequentially passes through the magnetic matrix B, the damping cavity K2 and the magnetic matrix A, after which it exits through the fluid flow regulator 7 and the outlet pipe 3.
- the minimum size of the damping cavities to reduce water hammer and turbulent flow resistance between the matrices was obtained experimentally and is V on the diameter of the matrix.
- the fluid regulator 7 allows you to reduce the flow rate of the fluid when passing through the separator due to a decrease in its viscosity and surface tension.
- permanent axially magnetized magnets 8 Placed on two opposite sides of the surface of each matrix, along its axial line and parallel to each other, permanent axially magnetized magnets 8 enhance the value of the total induction of the magnetic field of the magnetic matrix and increase the efficiency of the magicization of the liquid.
- Magnetic vortex The name "Device for magnetic processing of liquids (MagVortex)” was proposed by the authors, taking into account the peculiarities of the physical principle of the device.
- MagVortex Mag - means a magnetic field
- Vortex - translated from English - a vortex i.e. "magnetic vortex”.
- the abbreviated name "MagVortex” reflects the physical principle of operation of the proposed technical solution.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Изобретение относится к магнитной обработке жидкостей. Устройство содержит систему постоянных магнитов в виде каскада трехмерных магнитных матриц. Каждая последующая в каскаде матрица выполнена из шаровых магнитов, диаметром от 3/4 до 1/3 от диаметра шаров в предыдущей матрице в каскаде. Между магнитными матрицами в каскаде размещены разделительные кольца, ширина которых составляет не менее 1/4 от диаметра матрицы. Перед каскадом матриц установлен магнитный сепаратор. На выходном патрубке установлен регулятор потока жидкости. С двух противоположных сторон поверхности каждой матрицы, вдоль ее осевой линии, параллельно друг к другу установлены постоянные аксиально намагниченные магниты, направленные друг к другу противоположными полюсами, длина и ширина которых ограничена длиной и шириной магнитной матрицы. Индукция магнитного поля постоянных магнитов не менее, чем в два раза превышает индукцию магнитного поля шаровых магнитов магнитной матрицы. Технический результат: повышение эффективности омагничивания жидкости.
Description
УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТЕЙ
(Mag Vortex)
Изобретение относится к области техники магнитной обработки жидкостей.
Магнитная обработка жидкостей применяется для их структурирования, то есть упорядочивания их молекулярной структуры и улучшения физико- химическихх свойств, что може быть использовано для повышения качества топлива, в химической, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, в системах водоподготовки и теплоснабжения, в мелиорации и сельском хозяйстве, при производстве бетона и строительных материалов, медицине, косметологии и т.д.
Магнитная обработка жидкости осуществляется устройствами, в которых мощное постоянное или переменное магнитное поле воздействует на молекулы и их кластеры жидкостей. При прохождении жидкости через магнитное поле, происходит ее структурирование, т.е упорядочение молекул жидкостей и разрушение в них кластеров /1 ,2/. Магнитные свойства различных веществ обусловлены вращением электронов на их орбитах и внутренним моментом их движения (спином). Именно это движение электронов и характеризует своей величиной магнитный момент.
Воздействие мощного магнитного импульса на вещество вызывает в нем ядерно-магнитный резонанс (ЯМР). ЯМР — резонансное поглощение или излучение электромагнитной энергии веществом, содержащим ядра с не нулевым спином во внешнем магнитном ноле, на частоте v (называемой частотой: ЯМР), обусловленное переориентацией магнитных моментов ядер /3/. При отсутствии внешнего магнитного ноля, спины и магнитные моменты протонов ориентированы хаотически. Если поместить протон во внешнее
магнитное поле, то его магнитный момент будет либо сонаправлен, либо противоположно направлен магнитному полю, причём во втором случае его энергия будет выше /1 ,3/.
Таким образом, при прохождении жидкости через мощное магнитное поле, в атомах жидкости и веществах возникает явление ядерно-машитного резонанса, что приводит к ориентированию хаотически ориентированных протонов в строго ориентированное состояние.
Молекулы обычной природной воды объединяются в группы - кластеры, размеры которых могут быть различными и зависят от многих внешних условий - температуры, давления, напряженности магнитного поля и т.д. Наличие кластеров влияет на физико-химические свойства воды, в частности, на ее поверхностное натяжение и повышение вязкости /2/.
При воздействии на воду мощным магнитным полем происходит разрушение кластеров, из-за чего вода становится однородной, ее вязкость и поверхностное натяжение снижаются. В результате этого, происходи! структурирование воды от уровня ядер атомов, до уровня имеющихся в воде макромолекул и микрочастиц различных химических соединений. Образующиеся в воде центры кристаллизации приводят к слипанию микрочастиц целого ряда соединений и солей в воде, которые выпадают в осадок. Таким образом, происходит существенное умягчение воды и снижение ее поверхностного натяжения, повышается ее биологическая и химическая активность /1,4,5/
Кроме того, известно, что создание вихревого потока воды также весьма эффективно разрушает кластеры воды и повышает ее энергетику и биологическую активность. Это свойство механического воздействия на воду используется в вихревых магнитных активаторах воды /6-7/.
В то же время известно, что акустическое воздействие на воду на частоте инфразвука способствует разрушению кластеров воды и ее структурированию /8/.
Известно устройство для активации жидкостей, включающее корпус, входной и выходной патрубки, размещенную в корпусе спираль для протока жидкости /6/. Жидкость поступает через входной патрубок в корпус и движется по спирали, при этом возникает вихревой поток жидкости, что приводит к разрушению кластеров и структурированию жидкости.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность, так как жидкость подвергается только механическому воздействию, при этом могут разрушаться только очень крупные кластеры воды, тогда как для более эффективного структурирования воды необходимо воздействие на уровне атомных ядер и молекулярных структур воды, что достигается воздействием на жидкость мощного магнитного поля.
Известно устройство для магнитной активации жидкостей, включающее корпус, входной и выходной патрубки, находящуюся внутри корпуса камеру магнитной активации жидкостей, в которой размещена система постоянных магнитов. Магнитная система состоит из двух подсистем, расположенных в цилиндрическом корпусе одноименными полюсами друг к другу, при этом каждая из подсистем идентична другой и каждая состоит из двух и более постоянных магнитов кольцевой формы, обращенных друг к другу разноименными полюсами, при этом корпус имеет поперечный по отношению к его продольной оси паз, в котором между одноименными полюсами двух магнитных подсистем расположен трубопровод /9/.
Недостатком данного устройства является то, что отдельные части жидкости, проходящей через трубопровод, подвергаются воздействию магнитного поля неравномерно. То есть, соприкасающаяся непосредственно с магнитными сборками часть жидкости подвергается максимальному воздействию магнитного поля, а части жидкости отдаленные от поверхности и находящиеся посередине между постоянными магнитами подвергаются минимальному по интенсивности воздействию магнитного поля. Учитывая, что магнитное поле уменьшается обратно пропорционально кубу расстояния до поверхности
магнита, снижение воздействия магнитного поля даже при незначительном удалении будет существенным. Кроме того, в устройстве жидкость движется параллельным потоком, что препятствует различным частям жидкости перемешиваться в потоке и подвергаться, одновременно, магнитному и виброакустическому воздействию Другими недостатками устройства является его большие размеры, большой вес и низкий КПД, что связано с необходимостью использования постоянных магнитов больших размеров, чтобы обеспечить достаточно высокую интенсивность магнитного поля во всем объеме корпуса, через который протекает жидкость.
Известно устройство для магнитной активации жидкости, включающее корпус, входной и выходной патрубки, камеру образования вихревого потока жидкости и последовательно связанную с ней камеру магнитной активации жидкостей, в которой размещена система постоянных магнитов. Жидкость входит в устройство через входной патрубок и попадает в вихревую камеру, где подвергается завихрению, после чего жидкость поступает в камеру магнитной активации воды, где подвергается воздействию магнитного поля постоянных магнитов, в результате чего повышается эффективность магнитной активации жидкости. Таким образом, жидкость подвергается последовательно воздействию двух физических факторов: завихрению и магнитной активации /7/.
Недостатком данного устройство является то, что жидкость последовательно проходит два разных устройства, каждое из которых воздействует на нее независимо. Это, с одной стороны, увеличивает размеры и вес устройства, а с другой стороны снижает эффективность активации воды, так как магнитная и вихревая активация воды не происходя! одновременно.
Наиболее близким техническим решением является устройство для магнитной активации жидкости, включающее корпус, входной и выходной патрубки, находящуюся внутри корпуса камеру магнитной активации
жидкостей, в которой размещена система постоянных магнитов. Система постоянных магнитов выполнена в виде трехмерной матрицы из магнитных шаров, которая в сечении образует гексагональную структуру, вписанную в периметр сечения камеры магнитной активации жидкости, при этом число слоев образующих матрицу составляют не менее трех. Каждый последующий слой после первого, в матрице магнитных шаров, соосно повернут относительно предыдущего слоя по окружности, соединяющей центры угловых шаров гексагонального сечения, на величину, равную радиусу магнитного шара, при этом все слои повернуты в одинаковом направлении, а на входном и выходном патрубках установлены ограничительные сетки, размеры ячеек которых меньше диаметра шаров /10/.
Данное устройство также обладает рядом недостатков:
Недостаток 1
В процессе проводимых авторами работ по применению магнитных активаторов жидкости на основе применения магнитной матрицы, описанной в прототипе /ТО/, для омагничивания воды при поливе пшеницы /11/ и помидоров /12/ выяснилось следующее. Разборка и осмотр, проведенные авторами, магнитного активатора жидкости через год после эксплуатации для омагничивании поливочной воды показал, что шары в матрице были покрыты тонким слоем ферромагнитной пыли и микрочастиц, которые были выведены из поливочной воды и притянуты к поверхности шаров, Большую часть ферромагнитной пыля составлял оксид железа (ржавчина).
Таким образом, было установлено, что магнитная матрица также играет, не предусмотренную для нее роль магнитного сепаратора, что приводит к постепенному ее загрязнению и снижению объема и проницаемости пор. Этот факт не только со временем снижает .эффективность магнитной обработки жидкости, но и может привести к полной закупорке пор и выведению из строя магнитной матрицы. Необходимо также отметить, что магнитная матрица не
может быть механически очищена от загрязнений без полной разборки и для очистки магнитов требуется полная разборка магнитной матрицы, то есть ее фактическая замена.
Недостаток 2.
В процессе испытаний, проведенных авторами, устройства для магнитной активации жидкостей, было установлено, что в результате магнитной обработки меняется ряд физических параметров жидкости, в частности, снижается ее вязкость и поверхностное натяжение. Эта результаты испытаний полностью согласуются с результатами исследований других авторов, в частности, для воды /1,4,5/, для углеводородного топлива /S 3/ и для нефти /14,15/. В результате снижения вязкости и коэффициента поверхностного натяжений омагниченной жидкости, происходит увеличение ее расхода при том же самом давлении. Это приводит к перерасходу воды или топлива, в зависимости от типа омагничиваемой жидкости.
Недостаток 3.
Как было описано в прототипе, при прохождении через магнитную матрицу жидкость испытывает воздействие переменного магнитного ноля, частота которого зависит от двух факторов: скорости потока и размеров шаров составляющих матрицу. То есть, при той же самой скорости потока жидкости, уменьшение диаметра шаров в матрице приводит к повышению частоты переменного магнитного поля воздействующего на жидкость. Причем, при любой скорости потока, частотный спектр переменного магнитного поля воздействующего на жидкость будет достаточно узким.
Частота переменного магнитного поля, воздействующего на жидкость, имеет большое значение для эффективности магнитной обработки жидкости, что было показано на примере магнитной обработки топлива и нефти /13,15/. Это связано с тем, что в жидких средах, в частности, в углеводородном топливе, образуются макромолекулы объединенные в кластеры, наличие которых ухудшает качество топлива. Как указано в работе /13/, молекулярные кластеры
могут образовываться по разным причинам, одной из которых является длительность хранения топлива в различных резервуарах, в том числе в баках автомобилей. В результате попадания кластеров топлива в цилиндры двигателей внутреннего сгорания, они не могут сгореть полностью, поскольку значительная часть молекул, находящихся внутри кластера, находится в момент воспламенения в недосягаемой для окислителя зоне. Это существенно снижает эффективность сгорания топлива и приводит к увеличению вредных выбросов в атмосферу /13/.
В зависимости от многих факторов, образованные в топливе и других жидкостях кластеры имеют различные размеры. Это также зависит от времени их образования. Кластеры образованные в более раннее время продолжают расти и имеют наибольшие размеры, тогда, как вновь образующиеся кластеры обладают меньшими размерами. Таким образом, кластеры, как молекулярные структуры обладают различной резонансной частотой. Поэтому, в зависимости, от частоты воздействия, наибольшему разрушению будут подвергаться кластеры определенных размеров, в то время, как кластеры других размеров будут менее подвержены разрушению. Зависимость эффективности магнитной обработки жидкостей, в частности нефти и нефтепродуктов от частоты воздействия переменным магнитным полем отмечается в целом ряде научных исследований, в частности в работе /15/.
Между тем, учитывая, что в прототипе применяется матрица с шарами одного размера, то эффективность воздействия переменного магнитного поля на кластеры ограничена определенным размером кластеров. Молекулярные кластеры других размеров подвержены магнитной обработке в меньшей степени.
Недостаток 4.
Одним из наиболее важных факторов эффективности магнитной обработки жидкости является магнитная индукция постоянных магнитов, составляющих магнитную матрицу, т.е чем больше индукция магнитного поля, тем более
эффективным является омагничи ванне жидкости, что связано с усилением ядерно-магнитного резонанса и, как следствие, более эффективным структурированием жидкости, в первую очередь - разрушением кластеров. В воде и углеводородах, с усилением индукции магнитного поля также усиливается процесс выделения свободного кислорода и протонов водорода, что усиливает свойства омагниченной жидкости
Между тем, индукция магнитного поля матрицы напрямую связана с индукцией составляющих матрицу магнитных шаров, т.е. значение, как общей индукции магнитного поля магнитной матрицы, так и значение индукции в любой точке ее объема, являются одинаковыми. В то же время, значение индукции магнитного поля матрицы ограничено пределом возможной намагниченности составляющих ее шаров. Как известно, намагниченность ферромагнетиков зависит от двух основных параметров - от напряженности внешнего магнитного поля в процессе намагничивания ферромагнетика и от объема ферромагнетика.
То есть, в данном случает речь идет об общем магнитном состоянии материала, когда учитываются все магнитные моменты атомов и молекул из которых состоит вещество и то пространство, которое они занимают, то есть сумма моментов деленная на объем, охватываемый этими моментами:
где величина М называется намагниченностью материала, А/м; V - объем, м3 . Проще говоря, чем больше объем намагничиваемого материала, тем большее число доменов участвует в процессе его намагничивания.
Таким образом, становится ясно, что максимальная индукция магнитного поля магнитной матрицы ограничена максимальной индукцией магнитных шаров, из которых она состоит.
На практике, производимые промышленностью неодимовые магниты в виде шаров ограничены, примерно следующими максимальными значениями:
Между тем, постоянные магниты, имеющие больший объем могут быть намагничены до 12000-14000 Гаусс
Таким образом, на практике, магнитная матрица имеет существенные ограничения величины индукции магнитного поля, что снижает эффективность магнитной активации жидкостей
Задачей предполагаемого изобретения является повышение эффективности работы устройства для магнитной обработки жидкостей.
Поставленная задача решается тем, что устройство для магнитной обработки жидкости, в котором, согласно изобретению, система постоянных магнитов выполнена в виде каскада трехмерных магнитных матриц, где каждая последующая в каскаде матрица выполнена из шаровых магнитов, диаметром от И до 1/3 от диаметра шаров в предыдущей матрице в каскаде, а между магнитными матрицами в каскаде размещены разделительные кольца, ширина которых составляет не менее ХА от диаметра матрицы, перед каскадом матриц установлен магнитный сепаратор, а на выходном патрубке установлен регулятор потока жидкости, при этом с двух противоположных сторон поверхности каждой матрицы, вдоль ее осевой линии, параллельно друг к другу, установлены постоянные аксиально намагниченные магниты, направленные друг к другу противоположными полюсами, длина и ширина которых ограничена длиной и шириной магнитной матрицы, а индукция
магнитного поля постоянных магнитов не менее, чем в два раза превышает индукцию магнитного поля шаровых магнитов магнитной матрицы.
Сущность изобретения заключается в том, что система постоянных магнитов выполнена в виде каскада трехмерных магнитных матриц, причем, каждая последующая в каскаде матрица выполнена из шаровых магнитов, диаметром от % до 1/3 от диаметра шаров в предыдущей матрице в каскаде. Это позволяет расширить частотный спектр воздействия переменного магнитного поля на проходящую через устройство жидкость.
Число матриц в каскаде может быть подобрано экспериментально. Причем, ограничение числа матриц может быть продиктовано минимальным размером шаров, из которых можно практически собрать последнюю матрицу в каскаде.
Между магнитными матрицами в каскаде размещают разделительные кольца, ширина которых составляет не менее 1Л от диаметра матрицы. Разделительные кольца создают между матрицами демпфирующие камеры для смягчения гидравлических ударов и снижения гидравлического сопротивления, вызываемых резким переходом турбулентного потока жидкости из одной матрицы в другую, из-за разных размеров пор и диаметров магнитных шаров.
Перед каскадом матриц устанавливается магнитный сепаратор, который собирает на своей поверхности ферромагнитные микрочастицы и пыль, тем самым препятствуя загрязнению и выходу из строя магнитной матрицы.
С целью предотвращения перерасхода омагниченной жидкости, в результате снижения ее вязкости и поверхностного натяжения, на выходном патрубке установлен регулятор потока жидкости, позволяющий частично перекрыть выходящий поток омагниченной жидкости и предотвратить ее перерасход.
Каждая последующая в каскаде матрица выполнена из шаровых магнитов, диаметр которых составляет от 3Л до 1 /3 от диаметра шаров в предыдущей матрице или группе матриц в каскаде. Таким образом, уменьшение диаметра шаров в матрице приводит к увеличению частоты переменного магнитного поля, воздействующего на протекающую жидкость. Это связано с тем, что за
один и тот же промежуток времени вода проходит через большее количество знакопеременно размещенных шаровых магнитов. Наличие в каскаде матриц с различным диаметром шаров, позволяет расширить частотный спектр переменного магнитного поля, воздействующего на жидкость. Проходя через, размещенные спиралевидно, поры магнитных матриц, жидкость переходит в турбулентное вихревое движение, подвергаясь не только воздействию переменного магнитного поля, частота которого зависит от скорости потока и размеров шаров в матрице, но также воздействию переменного давления, что является одним из факторов способствующих дополнительному разрушению кластеров и более эффективному структурированию жидкости.
Соотношение диаметров шаров каждой последующей матрицы по отношению к предыдущей от % до 1 /3 было подобрано экспериментально и позволяет наиболее эффективно расширить частотный диапазон переменного магнитного поля, воздействующего на проходящую через устройство жидкость.
Обоснование необходимости установки разделительных колец между двумя соседними матрицами и их ширины, составляющей не менее 14 от диаметра матриц объясняется следующим образом.
При переходе жидкости от одной матрицы к другой в пограничной зоне между матрицами возникает гидродинамический удар и появление «паразитных завихрений» потока жидкости, что повышает гидродинамическое сопротивление и вызывает паразитные пульсации давления потока жидкости. Это происходит из-за уменьшения пор и диаметров шаров каждой последующей матрицы в каскаде, т.е. из-за изменения геометрической структуры каждой последующей матрицы по отношению к предыдущей. Поэтому, в устройстве был применен метод смягчения гидродинамических ударов и «паразитных завихрений» с помощью создания демпфирующих полостей, широко применяемых в гидродинамике /17,18/.
Магнитная матрица представляет собой плотнейшую упаковку, в которой объем пор составляет около 10% от всего объема матрицы /16/. Соответственно, площадь пор в сечении матрицы также составляет 10% от общей площади сечения матрицы. Авторами экспериментально была установлена наиболее эффективная ширина разделительных колец между матрицами, которая составляет не менее 1Л от диаметра матриц. Эта величина была определена следующим образом.
Через изготовленный образец устройства, состоящи из двух матриц, между которыми размещалось разделительное кольцо, пропускалась вода под разным давлением от 0,5 до 4 Атм. При этом, к корпусу устройства для магнитной активации жидкостей был закреплен трехкомпонентный вибродатчик с измерителем вибрации Октава -101В. Измерения уровня вибрации проводились при разном давлении воды с разницей 0,5 Атм следующим образом.
В первом эксперименте между матрицами не было установлено разделительного кольца Затем, между матрицами устанавливалось разделительное кольцо различной ширины и при каждой ширине измерялся уровень вибрации. При этом было использовано 10 разделительных колец с шириной от 1 /10 до 1 от диаметра матрицы. Было установлено, что при ширине разделительного кольца до 1Л от диаметра матрицы, при прохождении воды возникали непериодические импульсные вибрации, которые также выражались в неравномерности и пульсациях давления потока жидкости. Амплитуда вибраций существенно снижалась при ширине разделительного кольца % от диаметра матрицы и при дальнейшем увеличении ширины кольца, амплитуда вибраций оставалась практически неизменной.
Регистрируемые непериодические вибрации появлялись в результате гидродинамического удара и появления «паразитных завихрений» потока жидкости, вызванных переходом от одной матрицы к другой. Таким образом, при ширине разделительного кольца, равной % от диаметра матрицы,
образовывалась демпфирующая полость между двумя матрицами, благодаря которой происходило существенное смягчение гидродинамического удара при переходе турбулентного потока жидкости от одной матрицы к другой. Поэтому, величина ширины матрицы, равная 1А от ее диаметра была авторами принята, как минимальная ширина разделительных колец.
Как было отмечено в описании недостатка 4 прототипа, величина индукции магнитного поля матрицы ограничена величиной индукции составляющих ее: шаровых магнитов. В свою очередь, магнитная индукция шаровых магнитов зависит от их размеров (объема). Этот фактор ограничивает повышение эффективности магнитной матрицы за счет усиления ее индукции магнитного поля. Поэтому, с целью повышения величины индукции магнитного поля магнитной матрицы, с двух противоположных сторон боковой поверхности каждой матрицы, вдоль ее осевой линии, параллельно друг другу, устанавяены постоянные аксиально намагниченные магниты, направленные друг к другу противоположными полюсами, длина и ширина которых ограничена длиной и шириной магнитной матрицы, а индукция магнитного поля постоянных магнитов не менее, чем в два раза превышает индукцию магнитного поля шаровых магнитов магнитной матрицы.
Благодаря размещению с двух противоположных сторон боковой поверхности каждой матрицы, вдоль ее осевой линии, параллельно друг к Другу, мощных (усиливающих) постоянных аксиально намагниченных магнитов, магнитный поток проходящий через матрицу усиливает общую индукцию магнитного поля матрицы. Это связано с тем, что индукция магнитного поля «усиливающих» магнитов, не менее, чем в два раза превышает индукцию магнитного поля шаровых магнитов образующих матрицу. При этом, структура магнитного поля матрицы несколько деформируется из-за переориентации магнитных доменов в шаровых магнитах матрицы. Это связано с тем, что элементарные магнитные моменты в шаровых магнитах разворачиваются навстречу внешнему магнитному полю «усиливающих»
магнитов. В соответствии с принципом суперпозиции, полный суммарный вектор магнитной индукции в каждом шаре определяется, как векторная сумма векторов магнитной индукции внешнего и внутреннего магнитных полей /20/. Общее магнитное поле магнитной матрицы вытянуто перпендикулярно «усиливающим» магнитам. Этот фактор также приводит к существенному повышению амплитуды ядерно-магнитного резонанса при прохождении молекул жидкости через осевую плоскость сечения вдоль магнитной матрицы, расположенную перпендикулярно к «усиливающим магнитам», в процессе движения вихревого потока жидкости через поры матрицы. Это существенно повышает эффективность омагничивания и структурирования жидкости.
Что касается условия превышения инду кции магнитного поля «усиливающих магнитов» не менее, чем в два раза, по отношению к индукции магнитного поля магнитных шаров, составляющих матрицу, то эта величина была определена авторами экспериментально. Заметное повышение эффективности омагничивания жидкости наблюдается при величине индукции магнитного поля «усиливающих магнитов», превышающей величину индукции магнитного поля шаров в матрице, на менее, чем в два раза. Эта величина была определена посредством измерений величины ряда параметров (вязкости и поверхностного натяжения) при омагничивании автомобильных масел и дизельного топлива, а также снижение температуры воспламенения и температуры вспышки дизельного топлива. Так, при величине индукции магнитного поля «усиливающих магнитов» превышающей в два раза и более индукцию магнитного поля шаров матрицы, происходило заметное изменение тренда в сторону более интенсивного изменения вышеуказанных параметров жидкостей.
Число матриц в каскаде подбирается экспериментально, при этом производят омагничивание жидкости с помощью одного, двух, трех и большего количества матриц в каскаде. Измеряют изменения параметров рабочей жидкости при каждом значении числа матриц в каскаде. Например, в случае применения в
качестве рабочей жидкости топлива, измеряются такие параметры, как вязкость, поверхностное натяжение, плотность, температура вспышки, температура воспламенения, которые изменяются при магнитной обработке топлива /13/. Выбирается такое число матриц в каскаде, при котором достигаются параметры топлива, наиболее близкие к требуемым.
На фиг.1 , показана, в качестве примера, схема конкретного исполнения устройства для магнитной активации жидкостей. Устройство состоит из корпуса 1 , входного патрубка 2, выходного патрубка 3, магнитных матриц с разными диаметрами шаров А, В и С, ограничительных сето матриц 4, разделительных колец 5 установленных между ограничительными сетками двух соседних матриц, демпфирующих полостей KΊ и К2, образованных разделительными кольцами между двумя соседними матрицами, магнитного сепаратора б состоящего из магнитного цилиндра 6а и опорных элементов магнитного цилиндра 6Ь. Магнитный сепаратор может быть любой известной конструкции. В данном примере магнитный сепаратор выполнен по широко известной схеме /19/ и состоит из серии цилиндрических магнитов 6с, разделенных цилиндрическими прокладками из немагнитного материала, что необходимо для лучшей сепарации ферромагнитных загрязнителей, содержащихся в жидкости. В данном устройстве магнитный сепараторЖидкости 6 также служит для первичной магнитной обработки жидкости, что повышает эффективность структурирования жидкости.
На выходном патрубке 3 установлен регулятор потока жидкости 7. В качестве регулятора потока жидкости может быть использован любой тип регулятора, используемый для данного типа жидкости, например вентиль иди регулировочный винт .
С двух противоположных сторон боковой поверхности каждой матрицы, вдоль ее осевой линии, параллельно друг к другу устанавливаются постоянные аксиально намагниченные магниты 8, направленные друг к другу противоположными полюсами.
На фиг 2. показано распределение силовых линий магнитного ноля в продольном и поперечном сечении магнитных матриц. На фиг.2а) показано распределение силовых линий магнитного поля в продольном сечении каскада магнитных матриц с усиливающими магнитами, размещенными с противоположных сторон матриц. На рис 2 Ь) для сравнения показано распределение силовых линий в поперечном сечении трехмерной магнитной матрицы, используемой в прототипе, с указанием магнитных диполей D 1 , D2 и D3. На фиг.2с) показано распределение силовы линий и магнитных диполей в поперечном сечении магнитной матрицы с усиливающими магнитами, имеющими прямоугольное поперечное сечение. На фиг.2.с!) показан вариант практического исполнения усиливающих магнитов с дугообразным поперечным сечением. Преимуществом использования усиливающих магнитов с прямоугольным поперечным сечением, как показано на фиг.2с), является универсальность и практичность прямоугольных магнитов, не требующих специального изготовления под размеры магнитных матриц разных диаметров. Преимуществом магнитов с дугообразным поперечным сечением, как показано на рис.2d), является более высокий коэффициент полезного действия, что связано с максимально близким прилеганием всей поверхности усиливающих магнитов к поверхности магнитной матрицы. Устройство работает следующим образом. Как показано на фиг.1 жидкость поступает во входной патрубок 2 и проходит через магнитный сепаратор 6, где происходит ее очистка от ферромагнитных загрязнителей. Затем жидкость, проходит через ограничительную сетку 4 и матрицу С. после выхода из которой, через сетку 4, жидкость попадает в демпфирующую полость К I , снижающую гидродинамический удар и коэффициент сопротивления турбулентного потока при переходе от одной матрицы к другой. Полость К1 формируется с помощью разделительного кольца 5, установленного между ограничительными сетками соседних матриц.
После прохождения полости К ! жидкость последовательно проходит через магнитную матрицу В, демпфирующую полость К2 и магнитную матрицу А, после чего, выходит через регулятор потока жидкости 7 и выходной патрубок 3, Минимальный размер демпфирующих полостей снижения гидравлических ударов и сопротивления турбулентного потока между матрицами был получен экспериментально и составляет V* от диаметра матрицы. Регулятор жидкости 7 позволяет снижать расход жидкости при прохождении через сепаратор из-за снижения ее вязкости и поверхностного натяжения.
Размещенные с двух противоположных сторон поверхности каждой матрицы, вдоль ее осевой линии и параллельно друг к другу, постоянные аксиально намагниченные магниты 8 усиливают величину полной индукции магнитного поля магнитной матрицы и повышают эффективность омагяичивания жидкости.
Название «Устройство для магнитной обработки жидкостей (MagVortex)» было предложено авторами с учетом особенностей физического принципа действия устройства. В названии «MagVortex», Mag - означает магнитное поле, a Vortex - в переводе с английского - вихрь, т.е. «магнитный вихрь». Проходя через спиралевидную структуру матрицы жидкость из ламинарного потока переходит в турбулентный и это завихрение жидкости приводит к тому, что жидкость также подвергается и воздействию спиралевидного магнитного поля (что детально обосновано в прототипе настоящего изобретения /10/). Таким образом, сокращенное название «MagVortex» отражает физический принцип дейс твия предлагаемого технического решения.
Источники информации принятые ко вниманию:
1. Классен И.В. Омагничивание водных систем. Изд. 2-ое дополненное. М., Химия, 1982, с. 265-282.
2. Мосин О. В. Формирование кластеров воды http://www.o8ode.rn/article/leam/klaster.htm
3. Дероум А. Современные методы ЯМР в химических исследованиях. М , Мир. 1990
4. Методы омагничивания воды. http://www.o8ode.m/artic1e/oleg2/iriagnit/Methods-of~magnetised-water
5. Ткаченко Ю.П. Магнитные технологии в сельском хозяйстве, 2015. https ://www.proza.ru/2Q 16/09/26/1066
6. Discover the Vortex Water Revitaltzer. https://www.alivewater.com/vortex~ water-revitalizer-product-description
7. Super Imploder. https://www.fractalwater.com/catalog/super~imploder/
8. Коваленко В.Ф., Глазкова B.B. Влияние акустических волн на структурные свойства воды. Биомедицинская инженерия и электроника.
1 (3), 2013, с. 2-14.
9. Устройство магнитной очистки и обработки воды ЭКОМАГ-ЮОГ Патент РФ .V 2 333 895, 2006.
10. Халилов Э.Н. Устройство для магнитной активации жидкостей. Заявка на получение патента ЕАПО JVe201900186. (Получено уведомление о готовности выдачи патента).
1 1 .Talai С.М., Khalilov E.N., Zamanov А.А., Allahverdiyev T.I., Ibrahimova I.Q., Hasanova Q.M. Effect of magnetized water using the MAGMATRIX devices on yield and quality wheat indicators. Science Without Borders. Transactions of the Internationa] Academy of Science H&E. Vol. 6. Innsbruck, SWB, 2021, ISSN 2070- 0334.
12. Allahverdiyev E, Khalilov E, Ibrahimov A. Results of tests of the influence of irrigation of magnetized water using the "MAGMATRIX AGRO" technology to vegetable growth. Science Without Borders. Transactions of the International Academy of Science H&E. Vol. 6. Innsbruck, SWB, 2021, ISSN 2070-0334
13. Щурмн K.B., Панин И.Г. Изменение свойств немагнитных жидкостей в переменном магнитном поле. Металлургия и материаловедение. Информационно-технологический вестник Лг« 1(1 Г) 2017, сс. 1-5.
14. Пивоварова Н.А. Магнитные технологии добычи и переработки углеводородного сырья. Обз. Информ. М.: ООО Газпром Экспо, 2009, 120 с.
15. Злобин А. А. Изучение механизма магнитной активации нефти для защиты добывающих скважин от асфальтеносмолопарафиновых отложений. Вестник ГШИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2017. Т.16, JMel . С.49-63
16. Слоэн Н. Дж. А. Упаковка шаров. Scientific American. Издание на русском. Л«3. март, 1984, с. 72-82.
17. Руководство по расчету средств защиты водоводов от гидравлических ударов. ВНИИ «ВОДГЕО», Москва, 1970.
18. В.Н. Ковальногов, А.В. Чукалин, Л. В. Хахалева, Р.В. Федоров, А. А. Плеханова. Исследование влияния количества демпфирующих полостей на сопротивление трения турбулентного потока. Автоматизация процессов управления Lt 1 (47) 2017. с.34-39.
19. Магнитный сепаратор, как он устроен? https ;//siipermagnit . kz/teh - into?npdey?46
20.Лесных E.B... Бобров А.Л. Физические основы магнитного метода неразрушающего контроля. Сибирский государственный университет путей сообщения. Новосибирск, 2015, 40 с.
Claims
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство для магнитной обработки жидкости, отличающееся тем, что система постоянных магнитов выполнена в виде каскада трехмерных магнитных матриц, где каждая последующая в каскаде матрица выполнена из шаровых магнитов, диаметром от
до 1 /3 от диаметра шаров в предыдущей матрице в каскаде, а между магнитными матрицами в каскаде размещены разделительные кольца, ширина которых составляет не менее 1А от диаметра матрицы, перед каскадом матриц установлен магнитный сепаратор, а на выходном патрубке установлен регулятор потока жидкости, при этом с двух противоположных сторон поверхности каждой матрицы, вдоль ее осевой линии, параллельно друг к другу установлены постоянные аксиально намагниченные магниты, направленные друг к другу противоположными полюсами, длина и ширина которых ограничена длиной и шириной магнитной матрицы, индукция магнитного поля постоянных магнитов не менее, чем в два раза превышает индукцию магнитного поля шаровых магнитов магнитной матрицы.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA202100222 EA042178B1 (ru) | 2021-06-11 | УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТЕЙ (MagVortex) | |
| EA202100222 | 2021-06-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2022256884A1 true WO2022256884A1 (ru) | 2022-12-15 |
Family
ID=84424486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/AZ2021/000004 WO2022256884A1 (ru) | 2021-06-11 | 2021-09-10 | Устройство для магнитной обработки жидкостей (magvortex) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2022256884A1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2096339C1 (ru) * | 1994-04-15 | 1997-11-20 | Виктор Александрович Помазкин | Аппарат помазкина для магнитной обработки жидкостей |
| RU2182121C2 (ru) * | 1999-12-01 | 2002-05-10 | Воробьев Александр Николаевич | Аппарат для магнитной обработки воды и различных химических жидких сред |
| US20090152176A1 (en) * | 2006-12-23 | 2009-06-18 | Baxter International Inc. | Magnetic separation of fine particles from compositions |
| EA201900186A1 (ru) * | 2019-02-25 | 2020-08-31 | Эльчин Нусрат оглы ХАЛИЛОВ | Устройство для магнитной активации жидкостей |
| CN211497045U (zh) * | 2019-12-30 | 2020-09-15 | 中军自然能量磁电技术发展(天津)有限公司 | 一种磁化灌溉水处理装置 |
-
2021
- 2021-09-10 WO PCT/AZ2021/000004 patent/WO2022256884A1/ru unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2096339C1 (ru) * | 1994-04-15 | 1997-11-20 | Виктор Александрович Помазкин | Аппарат помазкина для магнитной обработки жидкостей |
| RU2182121C2 (ru) * | 1999-12-01 | 2002-05-10 | Воробьев Александр Николаевич | Аппарат для магнитной обработки воды и различных химических жидких сред |
| US20090152176A1 (en) * | 2006-12-23 | 2009-06-18 | Baxter International Inc. | Magnetic separation of fine particles from compositions |
| EA201900186A1 (ru) * | 2019-02-25 | 2020-08-31 | Эльчин Нусрат оглы ХАЛИЛОВ | Устройство для магнитной активации жидкостей |
| CN211497045U (zh) * | 2019-12-30 | 2020-09-15 | 中军自然能量磁电技术发展(天津)有限公司 | 一种磁化灌溉水处理装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5716520A (en) | Magnetic fluid conditioner | |
| US6143171A (en) | Magnetic device for treatment of fluids | |
| Al Helal et al. | Influence of magnetic fields on calcium carbonate scaling in aqueous solutions at 150 C and 1 bar | |
| JPH03501097A (ja) | 流体媒質から強磁性物質を分離する装置 | |
| KR100340679B1 (ko) | 초고자기유체처리장치 | |
| WO2022256884A1 (ru) | Устройство для магнитной обработки жидкостей (magvortex) | |
| US20140263015A1 (en) | Apparatus and method for magnetically treating fluids | |
| EA042178B1 (ru) | УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТЕЙ (MagVortex) | |
| US20050126974A1 (en) | Water purifier having magnetic field generation | |
| RU2403211C2 (ru) | Устройство комплексной обработки жидкости | |
| Mghaiouini et al. | Effect of electromagnetic fields on the pH of water under kinetic conditions | |
| RU2300421C1 (ru) | Магнитный сепаратор | |
| JP2008238153A (ja) | 流体への磁場照射装置 | |
| EA037875B1 (ru) | Устройство для магнитной активации жидкостей | |
| RU2403210C2 (ru) | Устройство для обработки жидкости | |
| RU66329U1 (ru) | Устройство магнитной обработки жидкости в трубопроводе | |
| RU2236382C2 (ru) | Устройство для магнитной обработки жидкости "гидромагнитрон" | |
| US6971409B2 (en) | Method and apparatus for the treatment of fluids | |
| SU784894A1 (ru) | Электромагнитный фильтр-сепаратор | |
| RU2693158C1 (ru) | Аппарат магнитной активации жидкостей | |
| RU84370U1 (ru) | Устройство защиты от накипеобразования внутренних поверхностей труб магнитным полем | |
| JP2007513764A5 (ru) | ||
| RU2208592C1 (ru) | Устройство для магнитной обработки жидкости | |
| Kashevskii | Magnetophoretic Potential of a Plane‐Ordered System of Ferrocylinders. I. Circular Cylinders | |
| RU2096339C1 (ru) | Аппарат помазкина для магнитной обработки жидкостей |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21944455 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |