Аппараты магнитной обработки воды для котельных низкого давления агропромышленного комплекса

• Автор: Никитенко, Геннадий Владимирович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 403 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ПРОБЛЕМА ВЫБОРА МЕТОДА, СХЕМЫ ПОДГОТОВКИ ВОДЫ И КОНСТРУКЦИИ АППАРАТА МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ

1.1 Качество воды для котельных в АПК.

1.2 Выбор метода и схемы подготовки воды для

сельскохозяйственных котельных.

1.3 Технологические схемы подготовки воды с использованием

аппарата магнитной обработки воды АМОВ.

1.4 Воздействие магнитных полей на соли воды

1.5 Анализ конструкций и область применения аппаратов магнитной обработки вещества

1.5.1 Классификация аппаратов магнитной обработки

вещества.
1.5.2 Конструкции АМОВ, выпускаемые серийно.
1.6 Область применения АМОВ.
1.7 Выводы и задачи исследования
2 ОБОСНОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ НАКИПИ
2.1 Общая постановка задачи проектирования АМОВ.
2.2 Применение метода конечных элементов для
расчета магнитной системы цилиндрического АМОВ.
2.3 Определение векторного магнитного потенциала на внутренних границах раздела сред.
2.4 Основные элементы оптимизации АМОВ.
2.5 Магнитодинамическая модель АМОВ на основе
метода конечных элементов
2.6 Математическое моделирование магнитной системы
модульного АМОВ
2.6.1 Прямоугольное отображение конечного элемента.
2.6.2 Параметрическое отображение конечного элемента.
2.7 Оптимизация полюсов конструкции модульного АМОВ
2.8 Применение метода конечных разностей для
расчета магнитного поля цилиндрического АМОВ.
2.9 Исследования характеристик цилиндрического аппарата с
изменяющимся количеством активных зон обработки
2. Выводы.
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ
3.1 Тепловой расчт аппарата магнитной обработки
воды методом конечных элементов
3.2 Нахождение оптимальной температуры цилиндрического
3.3 Тепловая модель АМОВ с использованием
четырехугольных конечных элементов.
3.3.1 Разбиение области исследования на прямоугольные
элементы.
3.3.2 Отображение конечного элемента в параметрической
3.3.3 Определение температуры нагрева модульного АМОВ
3.4 Искусственное охлаждение аппарата магнитной обработки
3.4.1 Характеристика процесса охлаждения в установившемся режиме работы
3.4.2 Распределение температуры по радиальному сечению АМОВ
с использованием водяного охлаждения.
3.5 Выводы.
4 4 ДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ В
4.1 Нахождение индуктивности АМОВ
4.1.1 Определение индуктивности для прямоугольного сечения
намагничивающей катушки
4.1.2 Расчет индуктивности для пятиугольного сечения
намагничивающей катушки ,
4.2 Подключение АМОВ к различным источникам питания
4.2.1 Принципиальные схемы подключения противонакипных
аппаратов
4.2.2 Подключение аппарата магнитной обработки воды к
источнику переменного напряжения промышленной частоты. .
4.2.3 Подключение АМОВ к источнику постоянного тока
однополупериодного выпрямления
4.2.4 Подключение аппарата магнитной обработки воды к источнику
с кусочнополиномиальным воздействующим напряжением
4.2.5 Подключение аппарата к источнику постоянного напряжения, ,.
4.3 Выводы ,
5 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1 Цель и задачи исследований ,
5.2 Принципиальные конструкции аппаратов магнитной обработки
воды ,.
5.2.1 Аппарат магнитной обработки воды с косыми полюсами ,
5.2.2 Модульный аппарат магнитной обработки воды
5.2.3 Аппарат магнитной обработки воды с прямоугольными
полюсами .
5.3 Методика определения проводимостей воздушных промежутков
в функции формы полюсов.
5.4 Нахождение оптимальной магнитной индукции в
функции угла полюсов
5.5 Определение максимальной магнитной индукции внутри
трубы модульного АМОВ.
5.6 Исследование геометрии магнитной системы АМОВ
5.6.1 Нахождение критической температуры нагрева.
5.6.2 Измерение магнитной индукции с целью выявления длины активной зоны обработки
5.7 Сравнение результатов математического и физического
экспериментов.
5.8 Эффективность магнитной обработки воды магнитными полями, полученными от различных источников питания
5.9 Магнитная обработка воды различной жесткости.
5. Влияние магнитного поля на жесткость
5. Выводы.
6 ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ АМОВ.
6.1 Расчет затрат на стадии исследования и разработки
6.2 Определение себестоимости изделия
6.3 Нахождение капитальных вложений
6.4 Расчет общих экономических показателей.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ


При этом силы отталкивания молекул друг от друга оказываются меньше сил взаимного притяжения, и равнодействующая этих сил приводит к образованию кристаллического зародыша, являющегося основой строения новой кристаллической ионной решетки, обладающей менее прочными внутримолекулярными связями. Если из раствора будут адсорбироваться те же молекулы или ионы, которые образуют кристаллический зародыш, то, располагаясь на его поверхности, они будут достраивать кристаллическую решетку, т. Устойчивое состояние частицы связано с ее размерами, если размер ее больше критического 1 . На основание изложенною делается вывод, что чем больше степень пересыщения раствора жидкости, тем меньше совершаемая работа, затрачиваемая на образование критического зародыша, меньше его размеры и больше скорость его образования. Процесс кристаллизации может происходить значительно быстрее и легче, если в растворе уже существует твердая поверхность, например, стенка котла. Частицы вещества адсорбируют молекулы кристаллизующегося вещества па своей поверхности, в результате образуется тонкий ионный слой. Этот слой постепенно уплотняется и превращается в твердое солевое отложение, имеющее кристаллическую решетку аналогичную частицам соли до ее растворения в воде, и обладающее значительными внутримолекулярными силами взаимодействия. На скорость протекания процесса кристаллизации существенно влияет степень шероховатости поверхности нагрева, наличие трещин и температура нагрева. Механизм воздействия магнитного поля па образование центров кристаллизации в движущейся через АМОВ жидкости можно представить следующим образом. Многолетние исследования механизма воздействия электромагнитных полей, полученных от различных источников питания, а также подробное изучение химических и физических теорий, связанных с растворением солей в воде и их поведением в магнитном поле, натолкнула автора на выдвижение своей оригинальной гипотезы, изложение которой приводится ниже. Поверхностные и подземные воды по своему составу можно представить в виде электролитов, гак как в них преимущественно растворены соли карбонатов кальция Са2 и магния 2,. Природная вода, содержащая в растворе большое количество солей кальция или магния, называется жесткой водой. Соли кальция и магния состоят из множества кристаллов с ионной структурой . При растворении солей в жидкости молекулы воды воздействуют на электролиты, вызывая их диссоциацию на положительно и отрицательно заряженные ионы, поляризуют молекулу. Данный процесс происходит следующим образом 5. Кристалл соли, попадая в воду, притягивает к своей внешней поверхности полярные молекулы воды иондипольное взаимодействие. К положительным ионам молекулы воды притягиваются отрицательными полюсами, а к отрицательным положительными полюсами рис. Из теории электрической диссоциации известно, что если ионы растворяющегося вещества притягивают к себе молекулы воды, то и молекулы воды с такой же силой притягивают к своей поверхности ионы соли. Рисунок 1. Взаимодействие с другими молекулами воды, а так же тепловое колебание ионов в кристалле средняя тепловая энергия составляет 4,2кДжмоль на 1 гмоль воды приводит к отделению ионов от поверхности и переходу их в раствор. Вслед за первым слоем ионов в раствор переходит следующий слой, и таким образом, происходит постепенное растворение всег о кристалла соли. Вода обладает высокой диэлектрической проницаемостью с , поэтому электрическое взаимодействие между ионами сильно ослабевает . Высокая диэлектрическая проницаемость воды обусловлена тем, что молекулы П представляет собой жесткие диполи, обладающие значительным электрическим дипольным моментом. Ближайшие к иону электролита дипольные молекулы воды поворачиваются, образуя вокруг иона своеобразное облако, перемещающееся вместе с ним. Это облако не вполне стабильно. В результате теплового движения отдельные молекулы отрываются от ионов, а на их место приходят другие. При движении иона в растворе под радиусом иона следует понимать радиус г его гидратной оболочки рис. Рисунок 1. Перемещенные в раствор ионы кальция и магния остаются связанными с молекулами воды и образую гидраты ионов, т.