Високоградієнтна феромагнітна насадка

Високоградієнтна феромагнітна насадка для магнітних фільтрів із ЗОВНІШНІМ джерелом магнітного поля, що містить допоміжний матеріал із розподіленими в ньому дрібнодисперсними феромагнітними частками, яка відрізняється тим, що співвідношення між розмірами елементарних комірок (і -1)-ГО Й І -ГО шарів де ґратки феромагнітних кульок в і-ому шарі високоградієнтної феромагнітної насадки, і=1 п, n = trunc P 1 - КІЛЬКІСТЬ шарів, Р - необхідна ступінь очищення на виході з фільт РУ, Рі - можливість захоплення домішок, першим шаром квадратної ґратки феромагнітної кульки, Рі = Ag, де Zn - максимальний радіус перетину зони уловлювання парамагнітних домішок сферичною високоградієнтною феромагнітною насадкою, площиною, що перпендикулярна швидкості рідини та зовнішньому магнітному полю - розмір елементарної комірки квадратної Винахід відноситься до області одержання фільтрів для очищення робочих середовищ у магнітному полі та може використовуватись для очищення води в харчової промисловості, де необхідне тонке очищення рідини як від феромагнітних так і неферомагнітних домішок Відомо магнітний сепаратор для відділення феромагнітних частинок, який включає корпус, із вхідним і вихідним патрубками, розташованими по вертикальній осі, який намагнічує систему, і феромагнітну насадку, розміщену пошарово усередині корпуса, із розмірами гранул, що зменшуються від шару до шару (А В Сандуляк, Н В Яцков, В И Геращенко, О Ю Корхов Магнитній сепаратор для отделения ферромагнитных частиц от текучей среды А с СССР №1181714, кл В03С1/00, Опубл 30 09 85 Бюл №36) Недоліком цього сепаратора є те, що КІЛЬКІСТЬ уловлених домішок нерівномірно розподіляється по довжині насадки, тобто насадка має багато шарів комірок, що призводить до великої втрати напору і до великої матеріалоємності, яка необхідна для забезпечення грязеємності та тонкості очищення Відомий елемент, що фільтрує, (А с №1768232, кл У0Ю35/06, 39/00, Опубл 15 10 92 Бюл №38) для магнітних фільтрів із ЗОВНІШНІМ джерелом магнітного поля, що містить допоміжний матеріал із розподіленими в ньому дрібнодисперсними феромагнітними частками Цей фільтруючий елемент має такий же недолік, що і приведений вище аналог В основу винаходу поставлена задача створення високоградієнтних феромагнітних насадок підвищеної продуктивності та ефективності процесу очищення, яка вирішить одну з проблем, яка стоїть при розробці конструкцій магнітних фільтрів із високоградієнтних феромагнітних насадок, у яких не створюється більш заповнених домішками зон на "вході" у фільтр, чим на "виході" шляхом розроблення засобів формування насадок, які дозволяють формувати насадки для магнітних фільтрів із необхідними для конкретних умов очищення вимогами і можливостями по пропускній спроможності, тонкості очищення, грязеємності фільтра, магнітній сприйнятливості домішок, що уловлюються, величини зовнішнього магнітного поля і т д Поставлена задача вирішується тим, що спів ю 00 00 ю 58825 відношення між розмірами елементарних комірок (і-1)-го й і-го шарів А Оі = А (1 — D н і 0і-1 * • ГІ-Л і де Аоі - розмір елементарної комірки квадратної ґратки феромагнітних кульок в і-ому шарі високоградієнтної феромагнітної насадки і=1 п n = trunc — - КІЛЬКІСТЬ шарів, p. - можливість захоплення домішок, окремо взятим шаром квадратної ґратки феромагнітних кульок 2 —j 2 7lZ|| 7lZM }L А Оі Pi =-r ' 01 Zn - максимальний радіус перетину зони уловлювання парамагнітних домішок сферичною ВГФН площиною, що перпендикулярна швидкості рідини та зовнішньому магнітному полю Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками та очікуваним технічним результатом буде такий Пропонується розрахунок залежності розміру елементарної комірки квадратної Ґратки окремих елементів високоградієнтної феромагнітної насадки від номера шару з метою забезпечити рівномірне заповнення такої високоградієнтної феромагнітної насадки домішками в процесі роботи фільтру Якщо на "вході" у фільтр за одиницю часу надходить маса забруднень то, то неважко розрахувати грязеємність Дгпі першого і Дгті2 другого шарів квадратної ґратки феромагнітних кульок На фіг 1 наведено графік залежності відстані між феромагнітними кульками, які уловлюють, для забезпечення рівномірного завантаження високоградієнтної феромагнітної насадки домішками по всієї її довжині (1) І-рі) (2) де At - тривалість одного циклу роботи магнітного фільтра Pi = А 01 _-,2 (2 а, б) •>Р2 = А 02 Рі, р2 - можливості захоплення домішок 1-им і 2-им окремо узятим шаром Прирівнюючи (1) і (2), отримуємо Р2 = Р1 1-Р1 Маса забруднень, уловлених третім шаром, очевидно, дорівнює Am3=moAt(1-pi)(1-p2) (3) Прирівнюючи (1) і (3) одержуємо Р Для і-го шару маємо AmFmoAtp,(1-pi)(1-p2) (1-р, Ри (5) 1-Ри одержуємо тотожність Методом математичної індукції неважко показати, що р,у виді (5) забезпечує рівність Рі = де n = trunc Р - необхідна тонкість очищення на виході з фільтру --?2 прирівнюючи (1) і (4) у припущенні що (4) (6) - КІЛЬКІСТЬ шарів де Р - необхідна ТОНКІСТЬ очищення на виході з фільтру Таким чином, забезпечується необхідна однорідність грязеємності по всій довжині високоградієнтної феромагнітної насадки Грязеємність такої високоградієнтної феромагнітної насадки за цикл роботи (7) Ammax (8) Д Є ДГПтах - М Э К С И М Э Л Ь Н О М О Ж Л И В Э ф Я З Є Є М Н І С Т Ь першого шару Використовуючи співвідношення (2 а, б), (5) отримуємо SII SII p-j S|| P1 = P2 = 1-P1 1 AO21 ВІДКІЛЯ AQ2 = 1 (9) AO21 Аналогічно виводиться рекурентне співвідношення між розмірами елементарних комірок (і-1)го й і-го шарів Наприклад, при радіусі домішок Ь-2мкм, радіусі кульок, які уловлюють а=100мкм, відстані між кульками, які уловлюють, на вході у високоградієнтну феромагнітну насадку Аоі=1мм, в'язкості води 11=0 01, домішках нюдима з магнітною сприйнятливістю ^=29 10 6 , швидкості рідини VO=3CM/C, магнітному полі, утворюваному магнітною системою фільтру Но=7000Э, намагніченості феромагнітних кульок, які уловлюють V=1750, необхідної тонкості очищення на виході з високоградієнтної феромагнітної насадки Р=0,95, одержуємо такі графіки залежностей відстані між феромагнітними кульками, які уловлюють, розраховані по формулах (9), (10) у залежності від номера шару (фиг 1) для забезпечення рівномірного завантаження високоградієнтної феромагнітної насадки домішками по всій її довжині У даному випадку потрібно 22 шари, щоб тонкість очищення на виході була більше або дорівнювала Р На фіг 2 приведений порівняльний аналіз ефективності роботи звичайної високоградієнтної феромагнітної насадки, що складає з тих же феромагнітних кульок, розташованих на відстанях Аоі у всіх шарах (крива 2), і високоградієнтної феромагнітної насадки, сформованої ВІДПОВІДНО до формул (9), (10) (крива 1) для тих же параметрів системи У випадку звичайної високоградієнтної феромагнітної насадки необхідно 67 шарів для забезпечення тієї ж тонкості очищення і грязеємності 58825 О.Об 0.04 0.02 Фіг 2. ФІГ.1 Комп'ютерна верстка Е Гапоненко Підписано до друку 05 09 2003 Т и р а ж 3 9 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна