Penerapan medan magnet untuk tujuan teknologi

Untuk tujuan teknologi, medan magnet terutama digunakan untuk:

• berdampak pada logam dan partikel bermuatan,

• magnetisasi air dan larutan berair,

• mempengaruhi objek biologis.

Dalam kasus pertama Medan gaya itu digunakan dalam pemisah untuk pemurnian berbagai media makanan dari kotoran feromagnetik logam dan dalam perangkat untuk pemisahan partikel bermuatan.

Yang kedua, dengan tujuan mengubah sifat fisikokimia air.

Yang ketiga - untuk mengontrol proses yang bersifat biologis.

Dalam pemisah magnetik yang menggunakan sistem magnetik, kotoran feromagnetik (baja, besi tuang, dll.) Dipisahkan dari massa curah. Ada pemisah dengan magnet permanen dan elektromagnet. Untuk menghitung gaya angkat magnet, digunakan rumus perkiraan yang diketahui dari kursus umum teknik kelistrikan.

di mana Fm adalah gaya angkat, N, S adalah penampang magnet permanen atau sirkuit magnetik dari elektromagnet, m2, V adalah induksi magnetik, T.

Menurut nilai gaya angkat yang diperlukan, nilai induksi magnetik yang diperlukan ditentukan ketika elektromagnet digunakan, gaya magnetisasi (Iw):

di mana I adalah arus elektromagnet, A, w adalah jumlah belitan kumparan elektromagnet, Rm adalah resistansi magnet sama dengan

di sini lk adalah panjang masing-masing bagian dari rangkaian magnetik dengan penampang dan material konstan, m, μk adalah permeabilitas magnetik dari bagian yang sesuai, H / m, Sk adalah penampang dari bagian yang sesuai, m2, S adalah penampang sirkuit magnetik, m2, B adalah induksi, T.

Resistensi magnetik konstan hanya untuk bagian sirkuit non-magnetik. Untuk bagian magnetik, nilai RM ditemukan dengan menggunakan kurva magnetisasi, karena di sini μ adalah besaran variabel.

Pemisah medan magnet permanen

Pemisah yang paling sederhana dan paling ekonomis adalah dengan magnet permanen, karena tidak memerlukan energi tambahan untuk menyalakan kumparan. Mereka digunakan, misalnya, di toko roti untuk membersihkan tepung dari kotoran besi. Total gaya angkat tape recorder di pemisah ini, sebagai aturan, harus minimal 120 N. Dalam medan magnet, tepung harus bergerak dalam lapisan tipis, tebal sekitar 6-8 mm, dengan kecepatan tidak lebih dari 0,5 m / s.

Pemisah magnet permanen juga memiliki kerugian yang signifikan: gaya angkatnya kecil dan melemah seiring waktu karena penuaan magnet. Pemisah dengan elektromagnet tidak memiliki kekurangan ini, karena elektromagnet yang dipasang di dalamnya ditenagai oleh arus searah. Gaya angkatnya jauh lebih tinggi dan dapat disesuaikan dengan arus koil.

Dalam gambar. 1 menunjukkan diagram pemisah elektromagnetik untuk pengotor curah.Bahan pemisah dimasukkan ke dalam hopper penerima 1 dan bergerak di sepanjang konveyor 2 ke drum penggerak 3 yang terbuat dari bahan non-magnetik (kuningan, dll.). Drum 3 berputar di sekitar elektromagnet DC 4 stasioner.

Gaya sentrifugal melemparkan material ke dalam lubang bongkar 5, dan kotoran ferro di bawah aksi medan magnet elektromagnet 4 "menempel" ke sabuk konveyor dan terlepas darinya hanya setelah mereka meninggalkan medan aksi magnet jatuh ke dalam lubang bongkar untuk kotoran ferro 6. Semakin tipis lapisan produk pada sabuk konveyor, semakin baik pemisahannya.

Medan magnet dapat digunakan untuk memisahkan partikel bermuatan dalam sistem terdispersi Pemisahan ini didasarkan pada gaya Lorentz.

dimana Fl adalah gaya yang bekerja pada partikel bermuatan, N, k adalah faktor proporsionalitas, q adalah muatan partikel, C, v adalah kecepatan partikel, m / s, N adalah kekuatan medan magnet, A / m, a adalah sudut antara medan dan vektor kecepatan.

Partikel bermuatan positif dan negatif, ion dibelokkan ke arah yang berlawanan di bawah aksi gaya Lorentz, selain itu, partikel dengan kecepatan berbeda juga diurutkan dalam medan magnet sesuai dengan besaran kecepatannya.

Beras. 1. Diagram pemisah elektromagnetik untuk pengotor massal

Perangkat untuk magnetisasi air

Sejumlah penelitian yang dilakukan dalam beberapa tahun terakhir telah menunjukkan kemungkinan penerapan yang efektif dari pengolahan magnetik sistem air - perairan teknis dan alami, solusi dan suspensi.

Selama perawatan magnetik sistem air, hal berikut terjadi:

• percepatan koagulasi - adhesi partikel padat tersuspensi dalam air,

• pembentukan dan peningkatan adsorpsi,

• pembentukan kristal garam selama penguapan bukan pada dinding bejana, tetapi dalam volume,

• mempercepat pembubaran padatan,

• perubahan keterbasahan permukaan padat,

• perubahan konsentrasi gas terlarut.

Karena air adalah peserta aktif dalam semua proses biologis dan sebagian besar teknologi, perubahan sifat-sifatnya di bawah pengaruh medan magnet berhasil digunakan dalam teknologi pangan, kedokteran, kimia, biokimia, dan juga dalam pertanian.

Dengan bantuan konsentrasi zat lokal dalam cairan, dimungkinkan untuk mencapai:

• desalinasi dan peningkatan kualitas perairan alami dan teknologi,

• cairan pembersih dari kotoran tersuspensi,

• mengontrol aktivitas larutan fisiologis dan farmakologis makanan,

• kontrol proses pertumbuhan selektif mikroorganisme (percepatan atau penghambatan laju pertumbuhan dan pembelahan bakteri, ragi),

• kontrol proses pencucian bakteri dari air limbah,

• anestesi magnetik.

Mengontrol sifat-sifat sistem koloid, proses disolusi dan kristalisasi digunakan untuk:

• meningkatkan efisiensi proses penebalan dan filtrasi,

• pengurangan endapan garam, kerak dan akumulasi lainnya,

• meningkatkan pertumbuhan tanaman, meningkatkan hasil mereka, perkecambahan.

Perhatikan fitur-fitur pengolahan air magnetik. 1. Perawatan magnetik membutuhkan aliran air wajib pada kecepatan tertentu melalui satu atau lebih medan magnet.

2.Efek magnetisasi tidak bertahan selamanya, tetapi menghilang beberapa saat setelah berakhirnya medan magnet, diukur dalam jam atau hari.

3. Pengaruh perlakuan tergantung pada induksi medan magnet dan gradiennya, laju aliran, komposisi sistem air dan waktu di lapangan. Perlu dicatat bahwa tidak ada proporsionalitas langsung antara efek perlakuan dan besarnya kekuatan medan magnet. Kemiringan medan magnet memainkan peran penting. Ini dapat dimengerti jika kita menganggap bahwa gaya F yang bekerja pada suatu zat dari sisi medan magnet tidak seragam ditentukan oleh ekspresi

di mana x adalah kerentanan magnetik per satuan volume zat, H adalah kekuatan medan magnet, A / m, dH / dx adalah gradien intensitas

Biasanya, nilai induksi medan magnet berkisar antara 0,2-1,0 T, dan gradiennya 50,00-200,00 T / m.

Hasil terbaik dari perlakuan magnetik dicapai pada laju aliran air di lapangan sebesar 1–3 m/s.

Sedikit yang diketahui tentang pengaruh sifat dan konsentrasi zat terlarut dalam air. Ditemukan bahwa efek magnetisasi tergantung pada jenis dan jumlah pengotor garam di dalam air.

Berikut adalah beberapa proyek instalasi untuk perawatan magnetik sistem air dengan magnet permanen dan elektromagnet yang ditenagai oleh arus dengan frekuensi berbeda.

Dalam gambar. 2.menunjukkan diagram perangkat untuk memagnetisasi air dengan dua magnet permanen silinder 3, Air mengalir di celah 2 sirkuit magnetik yang dibentuk oleh inti feromagnetik berongga 4 ditempatkan dalam wadah L Induksi medan magnet adalah 0,5 T, gradiennya 100,00 T/m Lebar celah 2 mm.

Beras. 2. Skema perangkat untuk magnetisasi air

Beras. 3.Perangkat untuk perawatan magnetik sistem air

Peralatan yang dilengkapi dengan elektromagnet banyak digunakan. Perangkat jenis ini ditunjukkan pada gambar. 3. Terdiri dari beberapa elektromagnet 3 dengan kumparan 4 ditempatkan di lapisan diamagnetik 1. Semua ini terletak di pipa besi 2. Air mengalir ke celah antara pipa dan badan, dilindungi oleh penutup diamagnetik. Kekuatan medan magnet pada celah ini adalah 45.000-160.000 A/m. Pada versi lain dari peralatan jenis ini, elektromagnet ditempatkan pada tabung dari luar.

Di semua perangkat yang dipertimbangkan, air melewati celah yang relatif sempit, oleh karena itu sudah dibersihkan sebelumnya dari suspensi padat. Dalam gambar. 4 menunjukkan diagram peralatan jenis transformator. Ini terdiri dari kuk 1 dengan kumparan elektromagnetik 2, di antara kutub-kutubnya diletakkan tabung 3 dari bahan diamagnetik. Perangkat ini digunakan untuk mengolah air atau selulosa dengan arus bolak-balik atau berdenyut dengan frekuensi berbeda.

Hanya desain perangkat paling umum yang berhasil digunakan di berbagai area produksi yang dijelaskan di sini.

Medan magnet juga mempengaruhi perkembangan aktivitas vital mikroorganisme. Magnetobiologi adalah bidang ilmiah berkembang yang semakin menemukan aplikasi praktis, termasuk dalam proses bioteknologi produksi makanan. Pengaruh medan magnet yang konstan, bervariasi, dan berdenyut pada reproduksi, sifat morfologis dan budaya, metabolisme, aktivitas enzim, dan aspek lain dari aktivitas kehidupan mikroorganisme terungkap.

Efek medan magnet pada mikroorganisme, terlepas dari parameter fisiknya, menyebabkan variabilitas fenotipik dari sifat morfologis, budaya dan biokimia. Pada beberapa spesies, akibat pengobatan, komposisi kimiawi, struktur antigenik, virulensi, resistensi terhadap antibiotik, fag, dan radiasi UV dapat berubah. Kadang-kadang medan magnet menyebabkan mutasi langsung, tetapi lebih sering mempengaruhi struktur genetik ekstrachromosomal.

Tidak ada teori yang diterima secara umum yang menjelaskan mekanisme medan magnet pada sel. Mungkin, efek biologis medan magnet pada mikroorganisme didasarkan pada mekanisme umum pengaruh tidak langsung melalui faktor lingkungan.