Спосіб контролю процесу магнітної очистки текучих середовищ

Реферат: Винахід належить до магнітного розділення речовин, переважно до очистки рідких, газових і сипучих середовищ в магнітному полі і може бути використаний в енергетичній, хімічній, металургійній, гірничозбагачувальній, авіаційній, машинобудівній, скляній, харчовій промисловості. Спосіб контролю процесу магнітної очистки текучих середовищ визначають за величиною відносної зміни перепаду тиску у феромагнітній фільтруючій насадці, через яку проходить середовище, що очищують, до початку процесу очистки, в процесі очистки і після завершення процесу очистки. Винахід дозволяє підвищити ступінь процесу очистки, підвищити швидкість і точність визначення часу насичення феромагнітної насадки домішками середовища, що очищують та в динаміці контролювати процес насичення насадки домішками. UA 101604 C2 (12) UA 101604 C2 UA 101604 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід належить до магнітного розділення речовин, переважно до очистки рідких, газових і сипучих середовищ в магнітному полі і може бути використаний в енергетичній, хімічній, металургійній, гірничозбагачувальній, авіаційній, машинобудівній, скляній, харчовій промисловості, в газоочистці, при очистці стічних і природних вод. Відомий спосіб контролю процесу магнітної очистки [1], що включає осадження домішок в об'ємі пористої феромагнітної насадки, намагніченої джерелом зовнішнього магнітного поля, в якому контроль за процесом осадження здійснюють шляхом періодичного визначення концентрації домішок, наприклад, окислів заліза в середовищі, що очищується, до початку магнітної очистки і після очистки =(C0-С)/С0. По відносній різниці визначають ефективність  процесу магнітної очистки. С0, С - концентрація залізовмісних домішок або заліза в середовищі, відповідно, до і після магнітної очистки [1]. Відомий спосіб заснований на визначенні концентрації залізовмісних домішок або заліза хімічним шляхом: сульфосаліцилатним або ортофенотроліновим методом. На визначення величини концентрації домішок витрачається 4-6 годин, окрім того, використовуються спеціальні хімічні реактиви, на приготування яких також витрачаються години, використовуються спеціальні оптичні прилади, наприклад фотоелектроколориметр КФК-3. Недоліком даного способу є і те, що в реальних технологічних процесах концентрація домішок з часом змінюється в широкому діапазоні і точно визначити час (фільтроцикл), особливо в неперервному процесі очищення, при якому магнітний фільтр потрібно регенерувати, технічно складно, а інколи і неможливо. Відомий спосіб магнітної очистки текучого середовища за допомогою магнітного фільтра з феромагнітною фільтруючою насадкою [2]. Ефективність магнітної очистки визначають по величині зміни перепаду тиску у фільтруючій насадці, через яку проходить середовище, що очищують, до початку процесу очистки, в процесі очистки і після завершення процесу очистки. Контроль за перепадом тиску здійснюють манометрами. Недоліком відомого способу магнітної очистки є невисокий рівень точності (чутливості) визначення часу насичення (фільтроциклу) феромагнітної насадки домішками середовища, що очищається. Відомий спосіб магнітної очистки не дозволяє ефективно контролювати процес очистки, особливо у випадку використання різних видів феромагнітної фільтруючої насадки, наприклад кулькової, в іншому випадку стружкової або пластинчастої. Дослідним шляхом встановлено, що проходження водного потоку через пористе фільтруюче завантаження супроводжується міні-пульсаціями цього водного потоку. В основу винаходу поставлена задача підвищити точність визначення часу насичення феромагнітної насадки домішками середовища, що очищують, а також створити умови, які дозволяють в динаміці з більшою точністю контролювати процес насичення насадки домішками в будь-який момент часу і за рахунок цього підвищити ефективність процесу очистки. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що ефективність процесу магнітної очистки визначають по величині відносної зміни перепаду тиску у феромагнітній фільтруючій насадці через яку проходить середовище, що очищують, до початку очистки, в процесі очистки і після завершення очистки. Контроль ефективності процесу магнітної очистки здійснюють величиною відносної зміни перепаду тиску у феромагнітній насадці, яку визначають параметром Е=Р/Р1, де Р=Р2-Р1, причому Р2=Р1-Р2 при t=t1, а Р1=Р1'-Р2' при t=0; Р1’, Р1 - тиск на вході фільтра в момент часу t=0, t=t1; Р2’, Р2 - тиск на виході фільтра в момент часу t=0, t=t1. Час t=0 - це момент часу перед початком процесу магнітної очистки, t=t1 - це момент часу в процесі або в кінці процесу очистки. При магнітній очистці текучих середовищ в намагніченій феромагнітній насадці осаджуються в основному феромагнітні домішки, які у міру накопичення зменшують величину пористості феромагнітної насадки, тобто величина порових прошарків (пор) між гранулами насадки зменшується, відповідно збільшується коефіцієнт гідравлічного опору насадки і величина перепаду тиску Р у фільтруючій насадці. Відомо, що величину перепаду тиску Р можна також розрахувати аналітично за формулою (аналог [1] стор. 30-31) P  175 , 55 p 2L 4,2d3 Re1,75 d (1) PP,  - густина і кінематична в'язкість рідини, що очищується; L - довжина феромагнітної фільтруючої насадки; Re - число Рейнольдса; d - діаметр гранул насадки;  - пористість насадки. З формули (1) видно, що для даного режиму магнітної очистки ключовим параметром 1 UA 101604 C2 є величина пористості насадки , яка в процесі очистки буде зменшуватись, в той час як інші параметри PP, , L, d, Re практично не змінюються, причому величина Р обернено пропорційна величині 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 1  4,2 (P  1 4,2 ) . Це означає, що при незначному зменшенні величини , величина Р збільшується в 4,2 разу. В процесі магнітної очистки величина  зменшується через "занос" домішками порових прошарків феромагнітної насадки, при цьому величина Р збільшується до певної величини Рmах. Досягнення величиною Р максимального значення (Рмах) свідчить про те, що накопичення забруднюючих домішок у фільтруючій насадці досягло максимального значення. З іншої сторони зменшення максимальної ефективності процесу магнітної очистки наступає раніше, ніж Р досягає максимального значення. Це пояснюється тим, що в процесі осадження домішок в порових прошарках гранул фільтруючої насадки зменшується пористість  насадки (формула 1). При цьому збільшується швидкість в порових прошарках гранул насадки і збільшується коефіцієнт гідравлічного опору і, відповідно, сила гідравлічного опору (Стоксова сила). При досягненні моменту часу, коли сила гідравлічного опору (Fc) стане більшою сили магнітного притягання (Fм) домішкових часток до намагнічених гранул насадки (Fс>Fм), ефективність процесу магнітної очистки почне зменшуватись, в той же час величина Р ще буде збільшуватись, досягаючи максимального значення. Параметр Е=Р/Р1 дозволяє контролювати процес магнітної очистки і встановлювати момент часу, коли ефективність процесу очистки почне зменшуватись. Величина Е в будь-який момент часу показує на скільки збільшився перепад тиску в порівнянні з перепадом тиску в момент часу t=0. Спосіб контролю процесу магнітної очистки реалізується за рахунок того, що визначають перед початком процесу магнітної очистки величину перепаду тиску Р і в момент часу t=0. Для кожної феромагнітної фільтруючої насадки величина Р1 буде різною. Дослідним шляхом встановлено, що при висоті фільтруючої насадки L=0,24 м, діаметрі кульок насадки d=3,1 мм, пористості =0,4 швидкості фільтрування V=0,8 м/c величина перепаду тиску складає 0,29 кПа, а при тих же L, V, , але при d=6,0 мм, величина Р1 складає 0,08 кПа. Тому більш об'єктивним параметром, що характеризує ефективність магнітної очистки є величина Е=Р/Р1. В процесі очистки величина Р буде поступово збільшуватись. Величина Е=Р/Р1=Р2-Р1/Р1=Р2/Р11 буде в динаміці характеризувати процес зміни пористості фільтруючої насадки і фіксувати моменти часу, коли величина пористості поступово зменшується і наближається до мінімального значення, при якому необхідно здійснювати процес регенерації фільтруючої насадки. Такий контроль забезпечується з використанням, наприклад, комп'ютера, який в кожний момент часу буде визначати Р і, відповідно, величину Е. Досліди показують, що при досягненні величиною Е значення Е=0,4-0,6, що відповідає максимальному стабільному значенню ефективності процесу очистки, необхідно виконувати регенерацію фільтруючої насадки. Подальше збільшення величини Е призводить до зменшення ефективності процесу очистки, що супроводжується зменшенням величини пористості і максимальним значенням величини перепаду Р2. Проконтролювати величину Е, що відповідає значенню 0,4-0,6, можна вибірково вимірявши концентрацію домішок С0, С. С0 - концентрація залізовмісних домішок на вході магнітного фільтра, С - відповідно, на виході фільтра, а відношення =(C0-C)/C0 характеризує ефективність процесу очистки. В момент часу, коли, наприклад, Е=0,5 або Е=0,6 величина  не змінюється і складає 0,8, це свідчить, що ефективність процесу очистки висока і стабільна. Якщо Е=0,7 а величина 0,4, то при таких даних необхідно виконувати регенерацію фільтруючої насадки. Даний спосіб дозволить більш точно визначати час насичення феромагнітної насадки домішками і, відповідно, час регенерації; створити такі умови, при яких в динаміці з більшою точністю можна контролювати процес насичення насадки домішками в будь-який момент часу, при цьому підвищується ефективність процесу магнітної очистки. Джерела інформації: 1. Сандуляк А.В. Очистка жидкостей в магнитном поле. Львов. Вища школа 1984. - С. 9-14. 2. GB 2047918 А Спосіб і пристрій для регулювання процесу роботи електромагнітного фільтра. 03.12.1980. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 Спосіб контролю процесу магнітної очистки текучих середовищ, який включає осадження забруднюючих домішок в об'ємі феромагнітної фільтруючої насадки, намагніченої джерелом магнітного поля, і контроль процесу магнітної очистки шляхом визначення ефективності очистки по зміні перепаду тиску у фільтруючій насадці до очистки, в процесі і після очистки, який 2 UA 101604 C2 5 відрізняється тим, що ефективність магнітної очистки визначають по величині відносної зміни перепаду тиску у феромагнітній фільтруючій насадці, яка визначається параметром Е = Р/Р1, де Р=Р2-Р1 ; Р2=Р1-Р2 при t=t1, а Р1=Р1'-Р2' при t=0; Р1 - зміна тиску на початку процесу очистки в момент часу t=0; Р2 - зміна тиску в процесі або в кінці процесу очистки в момент часу t=t1; P1', Р1 - тиск на вході фільтра в момент часу t=0, t=t1; Р2', Р2 - тиск на виході фільтра в момент часу t=0, t=t1. 10 Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3