УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТИ

Устройство предназначено для магнитной обработки жидкости и может быть использовано в теплотехнике, химической, нефтяной и газодобывающей промышленностях, а также в области двигателестроения для повышения энергетических параметров топлива. Существуют различные устройства подобного назначения
Известно устройство для магнитной обработки жидкости (патент RU №2180894, МПК C2F 1/48, 2000) Известное устройство содержит корпус, размещенный в корпусе с образованием рабочего канала ферромагнитный стержень, магнитную систему, выполненную в виде блоков постоянных магнитов, закрепленных на стержне, при этом постоянные магниты каждого блока закреплены на ферромагнитном стержне с образованием кольца и ориентированы одноименными полюсами к поверхности ферромагнитного стержня, снаружи каждый блок постоянных магнитов охвачен монолитным кожухом из немагнитного материала, выполненным в виде веретена, причем постоянные магниты размещены в части кожуха, имеющей максимальный диаметр, а заостренный конец кожуха ориентирован навстречу потоку жидкости в рабочем канале, при этом со стороны каждого торца блока постоянных магнитов на ферромагнитном стержне установлены цилиндрические немагнитные монолитные втулки, выполненные с винтовыми каналами на внешней боковой поверхности.
Недостатком данного устройства является неэффективная обработка жидкости магнитным полем, т.к. винтообразный поток жидкости характерен для ламинарных потоков, в этом случае не происходит дробления молекул жидкости и обработка магнитным полем малоэффективна. В результате ограничен доступ кислорода к молекулам топлива, например, бензина, в процессе его сгорания независимо от поступающего количества воздуха. Качество обработки магнитным полем ламинарного потока в 3-8 раз ниже качества обработки турбулентного потока.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и принятым в качестве прототипа является устройство для магнитной обработки жидкости (патент RU №2261230, МПК C2F 1/48, 2004). Известное устройство содержит источник магнитного поля и корпус, в котором на расстоянии один от другого расположены ферромагнитные концентраторы магнитных силовых линий. Установленный в корпусе источник магнитного поля состоит из одной или нескольких секций, расположенных с образованием проточных каналов, при этом магниты параллельных секций обращены друг к другу разноименными полюсами, а концентраторы магнитных силовых линий, расположенные в каждом из проточных каналов, выполнены в виде стержней.
Анализ технических характеристик прототипа показал, что наряду с известными достоинствами имеются существенные недостатки. Существенными недостатками данного устройства являются:
1) использование концентраторов в качестве механических турбулизаторов потока жидкости, т.к. это приводит к заметному усложнению конструкции при малой эффективности ("Гидравлика и насосы" О.В.Байбаков, О.И.Зеегофер, Государственное энергетическое издательство, Москва, Ленинград, 1957, стр.59-78);
2) использование концентраторов для создания неравномерного поля в проточном канале с одновременным сужением проходного сечения на 70%, следствием чего является необходимость увеличения магнитного зазора до 6 мм с неизбежным уменьшением индукции магнитного поля в рабочих зазорах и увеличением полей рассеивания по периферии рабочих магнитов, а также проблематичным, даже невозможным, профилактическое обслуживание - промывку, ремонт и т.п. без полной разборки устройства;
3) разбивание потока обрабатываемой жидкости на ряд параллельных потоков для достижения требуемого проходного сечения малоэффективно по причине малой длины (около 30 мм) рабочих каналов и технически сложно.
Технической задачей изобретения является создание конструктивно и технологически простого устройства с повышением качества магнитной обработки жидкости, позволяющего эффективно использовать жидкость при последующем применении.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в устройстве для магнитной обработки жидкости, содержащем корпус и источник магнитного поля, в котором источник магнитного поля выполнен в виде расположенных параллельно друг другу модулей магнитов с отверстием, установленных последовательно с образованием проточного канала зигзагообразной формы (для протока жидкости) с чередованием направлений магнитного поля, обеспечивающего турбулизацию потока обрабатываемой жидкости за счет гидродинамики, при этом магниты модулей обращены друг к другу разноименными полюсами. Количество модулей магнитов установлено в зависимости от вида обрабатываемой жидкости и степени ее омагничивания. Расстояние между модулями магнитов обусловлено пропускной способностью устройства, а количество отверстий в модуле одно и более, при этом отверстие каждого последующего модуля магнитов смещено с разворотом по отношению отверстия предыдущего модуля магнитов.
Суть технического решения поясняется чертежом, где схематично изображено устройство для магнитной обработки жидкости, общий вид. Заявленное устройство содержит корпус 1 и источник магнитного поля, состоящий из модулей магнитов 2, которые расположены параллельно друг другу. Магниты 3 модулей 2 обращены друг к другу разноименными полюсами. Образованный конструкцией модулей канал для прохода обрабатываемой жидкости (пунктирная линия) имеет зигзагообразную форму. Корпус 1 имеет входной 4 и выходной 5 штуцеры. Модуль магнитов имеет отверстие 6, образованное шайбой 7 и магнитами 3. Количество отверстий может быть одно и более. Модули магнитов 2 установлены в корпусе 1 поочередно таким образом, что отверстие последующего модуля магнитов смещено по отношению отверстия предыдущего модуля магнитов. Такое расположение обеспечивает зигзагообразную форму канала для протока жидкости.
Пример выполнения устройства. В качестве обрабатываемой жидкости может использоваться автомобильное топливо - бензин или дизельное топливо.
Корпус 1 может быть выполнен из магнитомягкой стали. Источник магнитного поля выполняется в виде набора идентичных модулей, конструкция которых в собранном виде обеспечивает зигзагообразную траекторию протекания обрабатываемой жидкости. Источник магнитного поля состоит, например, из девяти модулей из немагнитного материала, например, алюминиевого сплава Д16 т с закрепленными дисковыми магнитами диаметром 13 мм и толщиной 3 мм. Материал магнитов - сплав неодим-железо-бор (NdFeB). Суммарная длина рабочего канала, по которому протекает жидкость, более 200 мм при длине модульной сборки 54 мм. Предлагаемая зигзагообразная форма рабочего канала обеспечивает гидродинамическую турбулизацию потока без сужения проходного сечения, что позволяет уменьшить магнитный зазор до 3 мм, потери на поля рассеивания при этом уменьшаются в два раза ("Постоянные магниты", Справочник. А.Б.Альтман, А.Н.Гербарг, П.А.Гладышев, под редакцией Ю.М.Пятина. "Энергия", Москва, 2-е издание, 1980 г., стр.202-211 "Расчет магнитов без арматуры методом эквивалентного соленоида"). Правильность предложенного алгоритма расчета индукции магнитного поля в зазоре заданной конфигурации эмпирически подтвердились испытаниями макета устройства, в котором использовались магниты: дисковые, диаметром d=13 мм, толщиной L=3 мм, индукцией В=1,3 Тл, материал магнитов - сплав неодим-железо-бор (NdFeB).
В качестве примера приведено устройство из девяти модулей.
Известно [4] , , где
о
о
-7
M - магнитная константа М=4П×10 Гн/м
M - намагниченность магнита
Предлагается следующий алгоритм расчета В=f(y):
1. Дано: Вм=1,3 Тл; d=13 мм; L=3 мм
2. Принимаем коэффициент ;
3. Исходя из By=k×Вм
Приводим расчет магнитной индукции В для двух значений зазора b:
b=3 мм
Y 1
Вy 1
Y 2
By 2
В
0
1.283
3
1.097
1.190
1
1.230
2
1.170
1.200
2
1.170
1
1.230
1.200
3
1.097
0
1.283
1.190
b=5 мм
Y 1
Вy 1
Y 2
By 2
В
0
1,283
5
0,930
1.106
1
1,230
4
1,015
1.122
2
1,170
3
1,097
1.133
3
1,097
2
1,170
1.133
4
1,015
1
1,230
1.122
5
0,930
0
1,283
1.106
Предложенная методика расчета магнитной индукции в рабочем зазоре, образованном двумя, параллельно расположенными магнитами, обращенными друг к другу разноименными полюсами, применима для дисковых магнитов любых типоразмеров. Из таблицы видно, что при увеличении расстояния магнитная индукция падает, поэтому при выборе расстояния между магнитами исходят из того, какой объем жидкости должен пройти через канал и какова должна быть магнитная индукция поля в этом канале, чтобы обеспечить эффективную обработку жидкости. Приведенные таблицы служат объяснением выбора расстояния между магнитами.
Количество модулей магнитов определяют в зависимости от вида обрабатываемой жидкости, например, автомобильное топливо, нефть, вода и т.д., а также степени ее омагничивания. Расстояние между модулями магнитов обусловлено пропускной способностью устройства. Чем больше пропускная способность устройства, тем больше расстояние между магнитными модулями.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Поток обрабатываемой жидкости, например, автомобильное топливо, через входной штуцер 4 поступает в корпус 1 и далее движется по зигзагообразному проточному каналу перпендикулярно силовым линиям магнитного поля. Поток турбулизируется за счет гидродинамического сопротивления, обусловленного формой проточного канала. В турбулентном потоке группы молекул интенсивно трутся и сталкиваются, что приводит к их частичному распаду, уменьшению вязкости и увеличению объемной доли топлива и, в конечном итоге, повышению активности топлива в окислительных реакциях. Обработанное магнитным полем топливо через штуцер 5 выходит из корпуса 1.
В результате осуществления заявленного технического решения получаем простое в изготовлении устройство (устройство простое конструктивно и технологически). Топливо, обработанное при помощи данного устройства лучше распыляется, полнее сгорает, что повышает мощность двигателя, уменьшает токсичность выхлопных газов, а расход топлива сокращает на 15-20%.