Магнітогідродинамічний резонатор

1 Магнітогідродинамічний резонатор, що включає корпус з вхідними і вихідними патрубками і з'єднуючим їх провідним каналом для рідини, магнітну систему, утворену постійними магнітами, ЗОВНІШНІМ і внутрішнім полюсними наконечниками, який відрізняється тим, що включає регулюючий елемент для підтримки швидкості рідини постійною в межах магнітного зазору, утвореного ЗОВНІШНІМ І внутрішнім полюсними наконечниками 2 Магнітогідродинамічний резонатор по п 1, який відрізняється тим, що регулюючий елемент виконаний у вигляді діамагнітної насадки, розташованої між ЗОВНІШНІМ і внутрішнім полюсними наконечниками, причому зовнішня поверхня насадки в межах магнітного зазору має конічну форму 3 Магнітогідродинамічний резонатор по п 1, який відрізняється тим, що регулюючий елемент виконаний у вигляді діамагнітної вставки, розташованої між ЗОВНІШНІМ і внутрішнім полюсними наконечниками, причому внутрішня поверхня вставки в межах магнітного зазори, має конічну форму 4 Магнітогідродинамічний резонатор по п 3, який відрізняється тим, що внутрішній полюсний наконечник має антикорозійний захист 5 Магнітогідродинамічний резонатор по будьякому з пп 1-4, який відрізняється тим, що відношення провідних перетинів SBX І SBMX трубопроводу у магнітному зазорі, що утворюється ЗОВНІШНІМ І внутрішнім полюсними наконечниками, становить 1,7-2,0 6 Магнітогідродинамічний резонатор по будьякому з пп 1-5, який відрізняється тим, що включає магнітопровідні фланці з отворами, магнітознімальні шайби і верхній магнітопровід, причому добуток радіуса кривизни RKp внутрішньої поверхні зовнішнього полюсного наконечника на величину магнітного зазору h H3 і діаметр отвору d 0 T B в магнітопровідному фланці є постійною величиною і залежить від величини магнітного потоку, ширини Винахід відноситься до магнітогідродинамічних резонаторів або перетворювачів фазового складу рідини, що являють собою пристрої для обробки рідин в електромагнітному полі, які використовують у теплоенергетиці, ХІМІЧНІЙ, харчовій, металургійній і інших галузях промисловості для інтенсифікації технологічних процесів Робота пристрою базується на відкритому на початку XX століття новому явищі природи, що має назву фазовий перехід другого роду (ФП2), ЗОВНІШНЬОГО (апн)звн І ВНУТРІШНЬОГО (апн)витр ПОЛЮСНИХ наконечників, товщини аШб магнітознімальної шайби і верхнього магнітопроводу аВНп 7 Магнітогідродинамічний резонатор по будьякому з пп 1-6, який відрізняється тим, що добуток радіуса кривизни RKp внутрішньої поверхні зовнішнього полюсного наконечника на величину магнітного зазори Пнз і діаметр отвору d 0 T B в магнітопровідному фланці знаходиться в межах 650000-1250000мм3 8 Магнітогідродинамічний резонатор по будьякому з пп 1 -7, який відрізняється тим, що радіус кривизни RKp внутрішньої поверхні зовнішнього полюсного наконечника залежить від геометричних розмірів елементів магнітогідродинамічного резонатора і може приймати як позитивні, так і негативні значення 9 Магнітогідродинамічний резонатор по будьякому з пп 1-8, який відрізняється тим, що на ЗОВНІШНІЙ циліндричній поверхні полюсного наконечника в центральній її частині виконаний кільцевий виступ або виїмка шириною 2-4 мм, з можливістю розміщення в ній щонайменше одного датчика Холла 10 Магнітогідродинамічний резонатор по будьякому з пп 1-9, який відрізняється тим, що магнітний потік створюється комплектом постійних магнітів прямокутної або таблеткової форми СО (О (О 44663 при якому спостерігається структурна перебудова і зміна фазового складу термодинамічної системи Перші спроби змінювати структуру рідини за допомогою магнітного і електричного поля були зроблені інженерами ще у КІНЦІ тридцятих, на початку сорокових років Але ці прилади були сконструйовані за методом спроб і помилок Для створення надійного перетворювача фазового складу рідини з стабільними параметрами властивостей рідини, що отримують, необхідно розуміння фізики процесу структурного перетворення рідини, Відомо, ЩО на електричне заряджену частинку, що рухається в електричному або магнітному полі, діє сила Лоренца (Fri), яка намагається змінити траєкторію її руху Fn =eE + - VB Де є Е С V (1) величина електричного заряду частинки, напруженість електричного поля, швидкість світла у вакуумі, вектор швидкості руху зарядженої части нки, В - вектор магнітної індукції Швидкість руху рідини в магнітному полі залежить від витрат рідини Ож і провідного перетину проточної частини S Q V = Ж (2) Де під рідиною мається на увазі система, що складається з величезної КІЛЬКОСТІ електрично заряджених часток Так, наприклад, у 18г води міститься 6,3 х 10 23 молекул води Кожна з них взаємодіє зі своїми електрично зарядженими сусідами і при цьому рухається під впливом теплової енергії, що отримується зовні (Броуновський рух) У результаті молекула коливається навколо положення умовної рівноваги Для фазового переходу другого роду необхідно, щоб сила Лоренца, що діє на рідину, ввійшла в резонанс з власними коливаннями молекул рідини На початку 80-х років минулого сторіччя канд хім наук Присяжнюк В А назвав цей резонанс магнітогідродинамічним (МГД) резонансом Як випливає з рівняння (1), магнітна складова сили Лоренца визначається вектором швидкості і вектором магнітної індукції Іншими словами, щоб забезпечити потрібне для зміни структури рідини значення сили Лоренца, необхідно забезпечити у пристрої певні по величині і напряму швидкість руху рідини і значення магнітної індукції З патенту США № 4254393, МПК H01F 7/00 від 23 07 1979 р , відомий пристрій для обробки палива, що протікає від паливного насоса до карбюраторного двигуна Пристрій призначений для підвищення повноти згоряння палива в двигуні і включає набір постійних магнітів, магнітні поля, які чергуються послідовно ПОСТІЙНІ магніти контактують з рідиною Недоліком пристрою є неоднорідність магнітного поля в проточній зоні, низька ефективність роботи пристрою при змінних витратах рідини і корозія магнітів, що контактують з рідиною З патенту США №4422934, МПК B01D 35/06 від 02 06 1982 р. відомий пристрій для магнітної обробки вапнякових рідин призначений для запобігання утворенню накипу Пристрій містить подовжній кожух з входом і виходом, розміри якого підібрані так, що він не чинить опору потоку рідини і не утворює застійних зон Всередині кожуха вміщений несучий елемент, до якого по всій його довжині прикріплені держателі у формі металевих пластин, встановлених попарно-паралельно Між парами пластин вміщені ПОСТІЙНІ магніти, що безпосередньо контактують з протікаючою водою Полюси всіх магнітів повернені в одну сторону Кожний магніт повернуто відносно сусіднього на певний кут так, що КІНЦІ магнітів лежать на уявній гвинтовій лінії, що охоплює всю довжину несучого елемента Недоліком даного пристрою є неоднорідність магнітного поля в проточній зоні, неможливість регулювати значення магнітної індукції в робочій зоні, низька ефективність роботи пристрою при змінних витратах рідини, а також корозія магнітів, що контактують з рідиною Найбільш близьке рішення відомо з патенту Роси №2079339 МПК B01D 35/06 від 20 05 1997 р. де описаний прилад для магнітної обробки рідини, або магнітогідродинамічний резонатор, що включає корпус з вхідними і вихідними патрубками і з'єднуючим їх провідним каналом для рідини, магнітну систему, утворену постійними магнітами, ЗОВНІШНІМ І внутрішнім полюсними наконечниками Але, як і у попередніх приладах, у цьому приладі не спостерігається стабільний ефект зміни властивостей рідини В основу винаходу поставлено задачу створити магнітогідродинамічний резонатор, що забезпечує постійне значення вектора сили Лоренца (резонансну частоту), при якому досягається перетворення фазового складу рідини у всьому и об'ємі, при перемінній КІЛЬКОСТІ рідини або ЗМІНІ її складу, завдяки тому, що у пристрої забезпечується певні по величині і напряму швидкість руху рідини і значення магнітної індукції Поставлена задача вирішується тим, що магнітогідродинамічний резонатор, який включає корпус з вхідними і вихідними патрубками і з'єднуючим їх провідним каналом для рідини, магнітну систему, утворену постійними магнітами, ЗОВНІШНІМ І внутрішнім полюсними наконечниками, додатково включає регулюючий елемент для підтримки швидкості рідини постійною в межах магнітного зазора, утвореного ЗОВНІШНІМ І внутрішнім полюсними наконечниками Регулюючий елемент може бути виконаний у вигляді діамагнітної насадки або вставки, розташованої між ЗОВНІШНІМ і внутрішнім полюсними наконечниками Причому поверхня регулюючого елемента, що формує потік рідини в межах магнітного зазора, має конічну форму Внутрішній полюсний наконечник може мати антикорозійний захист Переважно, коли відношення провідних перетинів S B X і S B 1 1 X трубопроводу у магнітному зазорі, що утворюється ЗОВНІШНІМ і внутрішнім полюсними наконечниками, становить 1,7 - 2,0 Найбільш переважно, коли добуток радіуса 44663 кривизни R K p внутрішньої поверхні зовнішнього полюсного наконечника на величину магнітного зазора h M 3 і діаметр отвору d 0 T B в магнітопровідному фланці є постійною величиною і залежить від величини магнітного потоку, ширини зовнішнього ( а п н ) з в н і внутрішнього ( а п н ) в н т р полюсних наконечників, товщини a g магнітознімальної шайби і верхнього магнітопроводу а в м п Доцільно, КОЛИ добуток радіуса кривизни R K p внутрішньої поверхні зовнішнього полюсного наконечника на величину магнітного зазора пмз і Діаметр отвору d 0 T B в магнітопровідному фланці лежить в межах 650000 - 1250000мм3 Радіус кривизни R K p внутрішньої поверхні зовнішнього полюсного наконечника може залежати від геометричних розмірів елементів магнітогідродинамічного резонатору і може приймати як позитивні, так і негативні значення На ЗОВНІШНІЙ циліндричній поверхні полюсного наконечника в центральній її частині може бути виконаний кільцевий виступ або виїмка шириною 2 - 4мм з можливістю розміщення в ній щонайменше одного датчика Холла Доцільно, КОЛИ магнітний потік створюється комплектом постійних магнітів прямокутної або таблетчастої форми Більш детально винахід пояснюється за допомогою креслень На Фіг 1 зображено осьовий перетин варіанту магнітогідродинамічного резонатору На Фіг 2 зображені поперечний перетин і вид збоку магнітопровідного фланця Магнітогідродинамічний (МГД) резонатор, зображений на Фіг 1, містить магнітну систему, що включає магнітопровідний диск або ЗОВНІШНІЙ ПОЛЮСНИЙ наконечник 1, який розміщено на діамагнітному трубопроводі 2, симетрично розташовані магнітознімальні шайби 3, верхній магнітопровід 4, який являє собою відрізок труби заданої товщини, перфоровані магнітопровідні фланці 5, сердечник 6, на якому розміщений внутрішній полюсний наконечник 7 і плоскі ПОСТІЙНІ магніти 8 У переважному варіанті винаходу на внутрішньому полюсному наконечнику 7 розміщується конусна насадка 9 з діамагнітного матеріалу, що формує проточну частину пристрою і провідний перетин рідини в межах магнітного зазора Внутрішня площина диска 1 зовнішнього полюсного наконечника може мати кривизну R K p , тобто бути плоскою, угнутою або випуклою, а зовнішня його площина може мати виступ або виїмку Така конструкція магнітогідродинамічного резонатору або перетворювача фазового складу рідини дозволяє, в залежності від властивостей рідини, що протікає через пристрій, забезпечувати необхідне значення вектора сили Лоренца, постійне в широкому діапазоні витрат рідини Конструкція МГД резонатора, працює таким чином Рідину, фазовий склад якої необхідно перетворити, пропускають через перфорації в магнітопровідному фланці 5 у діамагнітний трубопровід 2 Протікаючі скрізь магнітний зазор, утворений ЗОВНІШНІМ 1 і внутрішнім 7 полюсними наконечниками, рідина перетинає магнітні силові лінії і виводиться через перфорації у другому магнітопровідному фланці 5 Завдяки КОНІЧНІЙ діамагнітній насадці 9 в проточної частині магнітного зазору виникає змінний вектор швидкості руху рідини V Плоскі ПОСТІЙНІ магніти 8, що розміщуються між ЗОВНІШНІМ полюсним наконечником 1 і магнітознімальними шайбами 3, є джерелом магнітного потоку, який через верхній магнітопровід 4 проводиться до магнітопровідних фланців 5, сердечника 6 і поступає на внутрішній полюсний наконечник таким чином, що вектор магнітної індукції В перетинає потік рідини Коли частота вектора сили Лоренца Г-п попаде в резонанс з власними коливаннями молекул рідини, що проходять скрізь магнітний зазор, фазовий склад рідини перетворюється відбувається и структурна перебудова Постійна швидкість рідини у межах магнітного зазору досягається завдяки перемінному перетину провідного каналу, що утворюється конічною діамагнітною насадкою 9 і внутрішньою стінкою діамагнітного трубопроводу 2 Щоб зберегти и постійною у широкому діапазоні витрат рідини, вхідний провідний S B X перетин більше вихідного S B 1 1 X в 1,7-2 разів Однорідність або постійне значення магнітної індукції у магнітному зазорі, утвореному ЗОВНІШНІМ 1 і внутрішнім 7 полюсними наконечниками, забезпечується постійним значенням добутку радіуса кривизни R K p зовнішнього полюсного наконечника на величину магнітного зазора h M 3 і діаметр отвору d 0 T B в магнітопровідному фланці 5 Оскільки значення цього добутку залежить від величини магнітного потоку, ширини зовнішнього 1 і внутрішнього 7 полюсного наконечників, товщини магнітознімальної шайби 3 і верхнього магнітопроводу 4, найбільша однорідність магнітного поля досягається, якщо абсолютне значення цього добутку лежить в межах 650000 - 1250000мм3 Внутрішня частина зовнішнього полюсного наконечника може бути плоскою, випуклою або угнутою Саме цим параметром - кривизною зовнішнього полюсного наконечника R K p , можна регулювати однорідність магнітного поля в проточній частині МГД резонатора в залежності від габаритних розмірів пристрою Абсолютне значення магнітної індукції в магнітному зазорі, що забезпечує частоту сили Лоренца, необхідну для перетворення фазового складу конкретної рідини, підбирається КІЛЬКІСТЮ ПЛОСКИХ магнітів Таким чином, винахід забезпечує постійне значення вектора сили Лоренца (резонансну частоту), при якому досягається перетворення фазового складу рідини у всьому и об'ємі, при перемін 44663 ній КІЛЬКОСТІ рідини або ЗМІНІ її складу Фіг. 2 ФІГ. 1 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90