1. Магниттік өрістің физикалық фактор ретіндегі сипаттамасы және оның технологиялық қасиеттері
2. Тұқымдар мен мал азығын магниттік тазарту қондырғылары
3. Суды магниттік өңдеу қондырғылары
4. Металдарды магниттік-импульстік өңдеу
15.1 Магниттік өрістің физикалық фактор ретіндегі сипаттамасы және оның технологиялық қасиеттері
Магниттік өpic — нысандарға физикалық-химиялық және биологиялық әсер ететін электр-магниттік өрістің бip компоненті (құраушысы).
Магниттік өрістің физикалық-химиялық әсер етуi материалдарды деформациялау, оларды кеңістікте жылікыту, орталардың физикалық және химиялық қасиеттерін өзгерту түрінде байқалады.
Магниттік өрістің биологиялық әсер етуiнe мыналар себепші болады. Жер табиғи магнит болып есептелінеді. Оның магниттік өpici кернеулігінің вертикальдың құрастырушысының мәні 0-ден экваторда 53 А/м дейін магниттік полюсте (географиялық полюспен бірдей болмайтын) өзгереді, ал горизонтальдың құрастырушысы кіші дәрежеде (Мәскеу маңында шамамен 32 А/м) өзгереді. Биологиялық нысандар магниттік өрістің әсер етумен қалыптасқан және өciп дамыған. Сондықтан магниттік өрістің жасанды (бағытталған) және табиғи (стихиялық) өзгеруi биологиялық нысандардың тіршілік әрекетінде қарапайым емес және әлі жетікіліксіз зерттелінген өзгерістер тудыруы мүмкін.
Tipi материяның пайда болуы және эволюциясы негізінде протоқапляның (органикалық және органикалық емес қосылыстар ортасында пайда болған бipiнші peттік тамшының) релаксациялық (әлсіреме) үрдістері жатады деп есептейді. Жepдің электр-мaгниттік өрісінің және қоршаған орта жағдайларының әсер етумен протоқапляның мембранасында зарядтар жиналады. Олар өзара әрекеттеседі. Бұл пульстік қозғалысқа әкеледі және де протоқапляға қоршаған ортамен алмасуға мүмкіншілік береді. Алмасу — өмірдің басы және қажетті шарты.
Элементар құрылымдардың молеқұлалары мен атомдарынан макромолеқұлалар құрылғанда, элементар бөлшектердің өтемделінбеген магниттік моменттері себебімен ұяшықтар пайда болады. Олар өздеріне ұқсастарды қалыптастыра алатын болады, бipaқ қатал заң бойынша осы моментіке белгілі арақатынасты. Осылай ДНК және РНК молеқұлаларын жаңадан өндіру және магниттік түйістіру әдiciмeн молекулаларды макромолекулаларға қосу жүзеге асырылады.
Магниттік өрістің нысандарға физикалық-химиялық әсер етуін тұқымдар мен мал азығын тазартуға, суды магниттік өңдеуге және металдарды магниттік-импульстік өңдеуге кең пайдаланады.
15.2. Тұқымдар мен мал азығын магниттік тазарту қондырғылары
Тұқымдарды магниттік тазарту қондырғылары құрылысы бойынша қарапайым болады және беті бұдырмақтылау келетін арамшөптер (арамшырмауық, убидайық, иманжапырақ, ешкімия, кекірегул, кекіре) тұқымдарын жоңышқа, беде, зығыр тұқымдарынан және басқа беті тегіс болатын тұқымдардан белуге ойдағыдай пайдаланылады.
Тұқымдарды алдымен магниттік ұнтақпен (темір тотығы) араластырады. Осы кезде ұнтақтар беті бұдырмақтылау арамшөп дәндеріне жабысады, ал тегіс бетті мәдени өсімдіктердің дәндеріне жабыспайды. Беті магниттік ұнтақтармен қапталған арамшөп тұқымдары тұрақты немесе электр-магнитіке тартылады, ал беті таза мәдени өciмдiк дәндері магниттік өpicпен әрекеттеспейді.
Өндірісте ЭМС-1А және К590А машиналары, ал зертханалық зерттеулерде электр-магниті бар К295 және тұрақты магниті бар СМЦ-0,4 қондырғылары пайдаланылады.
ЭМС-1А (К590А) машинаның технологиялық сұлбасы 22.1.а-суретте берілген. Бастапқы дәнді қоспаны бункерге (1) береді.
Оның ішінде ұнтақ жақсы жапсырылуы үшін қоспаны сумен немесе маймен ылғалдайды. Содан кейін бункерден (3) магниттік ұнтақ (темір тотығы) беріледі және де транспортер-қоспалауышта дәндермен ұқыпты араластырылады. Дайындалған қоспаны транспортер (4) көмегімен айналатын барабанның, (5) жоғарғы бетінe бepeдi. Барабан алюминийден, жезден және басқа беймагниттік материалдан дайындалады. Барабан ішінде қозғалмайтын тұрақты магнит немесе электр-магниттік сектор орнатылған. Ұнтақпен қапталған арамшөп дәндері және артық ұнтақ барабанның бетіне тартылады және де оның бетінде сектордың аяғына дейін ұсталады немесе тазартқыш (10) көмегімен түсіріледі. Ұнтақпен қапталмаған мәдени өсімдіктер тұқымдары барабанның төменгі бөлігіне жетпей, оның бетінен еркін құлайды.
Магниттік тұқым тазалауыш машиналарды есептегенде, тұқымдарды барабанның төменгі бөлігінде құлатпай ұстап тұруға жетікілікті магниттік индукцияны және де оны тудыратын құрылғылар параметрлерін анықтайды. Мына шарт орындалуы керек (22.1,ә — сурет):
F_м>F_о+Pcosβ , (15.1)
мұндағы, F_м — ұнтақпен қапталған дәнді жылікытпай ұстап туратын магниттік өрістің күші, Н; F_о=mv^2/R — орталықтан тепкіш күш, Н; m — ұнтақпен қапталған дән массасы, кг; v — бөлшектің сызықтық жылдамдығы, м/с; R — барабан радиусы, м; P=mg — ауырлық күші, Н; g — еркін құлау үдеуі, м/с^2; β — орталықтан тепкіш және ауырлық күштер бағыттары арасындағы бұрыш, град;
F_м=μ_0∙χ∙m_ұ∙V∙h∙gradH, (15.2)
мұндағы μ_0 — магниттік тұрақты, Гн/м; χ — ұнтақ затының магниттік қабылдағыштығы, 〖кг〗^(-1); m_ұ — дән бетіндегі ұнтақ массасы, кг; V — ұнтақпен қапталған бөлшек көлемі, м^3; H — магниттік өрістің кернеулігі, А/м.
Бөлшектер өлшемдерінің кiшілігін есепке ала отырып, gradH=H/l деп кдбылдайды, мұндағы, l — дән орталығынан магниттік сектор бетіне дейінгі қашықтық, м.
(15.1) және (15.2) өрнектерінен:
H=√((gcosβ + v^2)/(χ∙k∙μ_0∙I∙V)) , (15.3)
мұндағы k=m_V/m
Сурет-15.1. Тұқымдарды магниттік тазарту қондырғысы:
а — технологиялық сұлба; ә — магниттік өрісте дәнге әрекет ететін күштер сұлбасы; 1, 2 және 3 – дәнді қоспаның, судың (немесе майдың) және магниттік ұнтақтың бункерлері, ретіне сәйкес; 4 – беретін транспортер; 5 – баарабан; 6 – магниттік сектор; 7 – артық суға және үлкен заттарға арналған кассета; 8 – тазартылған тұқымдарға арналған кассета; 9 – арамшөп тұқымдары мен магниттік ұнтаққа арналған кассета; 10 – тазартқыш; 11 – транспортер-қоспалаушы
Құрылғының өнімдліігімен анықталатын оның габариттік өлшемдеріне сүйене отырып және магниттік өтімділік ауанық магниттік өтімділігіне жақын деп есептеп, қажетті магниттік ағынды, В, анықтайды:
Ф=B∙S=(μ_0∙H_0∙π∙L∙R_с∙α)/180, (15.4)
мұндағы B=μ∙H_0 — магниттік индукция, Тл; μ_0 — магниттік тұрақты, Гн/м; H_0 — магниттік өріс кернеулігі, А/м; S=πLR_с α/I80 — магниттік сектор көлденең қимасы бетінің ауданы, м^2; L — сектордың активті ұзындығы, м; R_с — магниттік сектор радиусы, м; α — секторды құраушылар арасындағы бұрыш, град.
Өзек диаметрі d=1,13 √S. Магниттелдеуіш орауыш тудырып дамытуға қажетті жиынтық магниттік қозғауыш күш (МҚК), А:
F_(м.о)=H_с R_0+(k_ш Bl)/μ_0 , (15.5)
мұндағы H_с — сектордағы магниттік өріс кернеулігі, А/м; магниттеліну қисықтары бойынша анықталады; k_ш=1,05…2,5 — МҚК шашырау коэффициенті.
Орауыш орамдарының саны және орамалық сым ұзындығы, м:
W=F_(м.о)/I=(4F_(м.о) )/(πd^2 j_мүм ); l_сым=Wπd_ор, (15.6)
мұндағы I — ток күші, А; d — орамалық сым тарамдарының диаметрі, м; j_мүм — токтың мүмкіндік тығыздығы, А/м^2; d_ор=d+h/2 — орауыштың орташа диаметрі, м; h — орауыш биіктігі, м.
Жұмыс кезіндегі орауыштық активті кедергісі, Ом:
R=ρ_20 [(4l_сым)/(πd^2 )]∙[1+α_t (t-20)] , (15.7)
мұндағы ρ_20 — сымның t=20°C меншікті электрлік кедергісі, Ом·м; α_t — кедергінің өзгеру температуралық коэффициенті, 〖град〗^(-1).
U_(м.о)=RI=R((πd^2)/4)j_мүм. (15.8)
ЭМС-1А машинасының, жоңышқа тұқымдарын тазартқандағы өнімділігі 180…250 кг/сағ, жиынтық орнатылған қуаты 3,1 кВт (соның ішінде электр жетектерін қоректендіруге 2,2 кВт), барабанның айналу жиілігі 42…43 〖мин〗^(-1), магниттік ұнтақ шығымы тазартылатын тұқымдар массасының 1…2,5 %.
СМЦ-0,4 (К950А) қондырғының тұқымдарын тазартқандағы өнімділігі 400 кг/сағ, зығыр тұқымдарын тазартқандағы өнімділігі 500 кг/сағ, барабан мен ауаны тартып алатын желдетікіш электр жетектерінің қуаты 2,6 кВт.
Тұқымдарды бөлуге арналған құрылғылар кемшілігі — арнайы магниттік ұнтақтың кepeктігі.
Мал азығын магниттік тазарту қондырғылары жемшөпті дайындауда өте маңызды келеді өйтікені, мал азығы құрамындағы метал бөлшектер (сым кесектері, шегелер, шайбалар, т.б.) оны ұсақтайтын машиналарды бұзады, сондай-ақ малдар ішіне еніп, олардың өнімділігін төмендетеді, ал кейбір жағдайларда малдар өлуіне себепші болады.
Магниттік сепараторлардың ортақ элементтері — дозалауыш транспортер және аспалы типті тұрақты магнит немесе электр-магнит.
15.2-суретте ipi азықты тазалауыш электр-магниттік сепаратордың сұлбасы келтірілген.
Сурет-15.2. Ipi мал азығының электр-магниттік сепараторы:
1 — аспалы типті электр-магнит; 2 — ipi мал азығы; 3 — беймагниттік барабан;
4 — конвейердің тасымалдауыш таспасы; 5 — метал қоспалар
Сепараторда электр торабына түзетікіш арқылы қосылған М-22В типті тұрақты токтың электр-магниті пайдаланылған. Түзетікіштің тұтыну қуаты — 2,2 кВт. Конвейердің тасымалдауыш таспасы жылдамдығы 1,5 м/с, магниттік жүйенің көлбеу бұрышы 45°, беймагниттік барабан мен электр-магнит полюстерінің арасындағы қашықтық 0,2 м және берілім 40 т/сағ болғанда сабақты мал азығынан ферромагниттік қоспалардың 100 % бөліп алынады.
Сепараторды есептегенде, ферромагниттік бөлшек қозғалысының траекториясы өзгеретін, саңылаудағы магниттік индукцияны B немесе магниттік өрістің кернеулігін анықтау керек. Бұл бөлшекті мал азығынан бөлуге мүмкіндік береді.
Сепаратор өрісiнe енгізілген бөлшекке әрекет ететін магниттік пондеромоторлық күш F_п, Н:
F_п=H_0 χ_0 VhgradH , (15.9)
мұндағы χ_0 — заттың магниттік қабылдағыштығы χ және магнитсіздендіру коэффициенті N арқылы анықталатын бөлшектің магниттік қабылдағыштығы; V — бөлшек келемі, м^3.
χ_0=χ/(1+N_χ); χ=μ-1;
N=[λln(λ-√(λ^2-1))-√(λ^2-1)]/〖(√(λ^2-1))〗^3 , (15.9)
мұндағы λ — фармфактор, яғни бөлшек ұзындығының оның диаметріне қатынасы.
Электр-магниттің жұмыс аймағында пондеромоторлық күш мына заң бойынша өзгереді
F_п=F_п0∙e^(-2cr)
мұндағы F_п0 — полюстер беттерінде әрекет ететін магниттік пондеромоторлық күш, Н; c — магниттік өрістің біртексіздік коэффициенті; r — полюстер бетіне дейінгі қашықтық, м.
Сурет-15.3. Сепаратордың магниттік өрісiндегі бөлшек динамикасы:
1 — электр-магнит полюсі; 2 — ферромагниттік бөлшек;
3 — таспалы конвейердің бейметал барабаны
Күштер тепе-теңдік төңдеулерінің жүйесін шығарғанда бөлшек қозғалысының теңдеуін алуға болады (22.3-сурет)
X=v_x τ+gsinατ^2/2 ; (15.11)
Y=v_x τ+(F_п0∙e^(-2c(h-y) ) gcosα)τ^2/2 ,
мұндағы τ — бөлшекті суырып алу уақыты, с; α — магниттік жүйенің көлбеу бұрышы, град.
Осы төңдеулер жүйесін шығарып, магниттік пондеромоторлық күшті анықтауға өрнек алынады:
HgradH=(e^(-2c(h-y) ) F_п0 m)/(μ_0 χ_0 V) , (15.12)
мұндағы m — бөлшек массасы, кг.
Магниттік пандеромоторлық күш мәнін білгеннен кейін, жоғарыда келтірілген тұқым тазалауыш машинаның электро-магниттік есептеуге ұқсас орама параметрлерін және қоректендіру кернеуін анықтайды.
А1-ДЭС электр-магниттік сепараторды (15.4-сурет) құрама жем кәсіпорындарының технологиялық желілерінде уатқыштың алдына орнатады, сондай-ақ кейбір жеңіл сусымалы өнімдерден метал — магниттік қоспаларды алып тастауға пайдаланады.
Сурет-15.4. Электр-магниттік сепаратор А1-ДЭС:
1 — және 12 — түсіруіш және тиeyiш келте түтіктер; 2 — деңгей датчигі; 3 — және 14 — шөткелер; 4 — тірем; 5 — перде; 6 — білік (өзек); 7 — барабан; 8 — және 11 — клапандар; 13 — экран; 15 — метал-магниттік қоспаларды жинауыш; 16 — тұрық; 17 — ысырма; 18 — қарсы салмақ; 19 — электр-магниттік барабанның жетегі; 20 — қақпақ
Сепаратор тұрқында қоректендіруші бункер, айналатын барабан, электр-магниттік жүйе, шикізат пен метал-магниттік қоспаларды шығаруға арналған құрылғы орналастырылған. Тұрыққа электрлік жетек бекітілген.
Сепараторға дәндер шикізат тиеуіш келте түтік арқылы түседі. Түтікте шиберлі ысырма (17) және өсте бұрылатын және қарсы салмакпен (18) ныңты жалғанып тушспршген клапан (11) орнатылған. Шикізат клапанға түседі, қарсы салмақ кедерпсш жещп клапанды ашады. Қарсы салмақ өзінің рычагымен электр-магниттік жүйені icкe қосады. Дәндер ағыны тоқтағанда, қарсы салмақ рычагы бастырықты ажыратқышты басады және де осы жүйені ажыратады.
Егер сепараторды асқын жүктеу қауіптілігі пайда болса, ысырма (17) дәндер ағынын тоқтатады. Осы кезде түcipyiш келте түтікте (1) орнатылған деңгей датчигінен (2) сигнал беріледі. Сонымен қатар, ысырма көмегімен уатқыш автоматтық режимде жұмыс істегенде дәндер берілімін реттейді Бұл үшін сепаратор мен уатқыш арасына екі деңгей датчигі бар аралық бункер орнатады. Датчиктер ысырманы басқарады. Клапан (8) қарсы салмақ әрекетінен өнімнің бункерден (10) шығымын тоқтатады және де түсетін дәндер тeгeypiнi әрекетінен ашылады. Электр-магниттік барабан червякті редуктор және шынжырлы берілс арқылы электр мотор көмегімен айналдырылады. Басқару пульті бөлек орнатылады. Барабанның электр-магниттік жүйесіне төрт орауышы бар білік түрінде орындалған өзек (6), екі бүйірлік және үш аралық полюстер кіреді. Экран (13) барабанның бейжұмыстық аймағында магниттік өрістi төмендетеді. Осының арқасында сол аймақта планка магнитсізденеді және де қоспалар құлайды. Магниттік өрістің әрекет ету аймағынан қоспалар планка көмегімен алынып тасталады.
Барабанның жұмыс аймағында орналасқан перде (5), дәндер шентемір бойымен козғалғанда, оларды шашылудан сақтап қалады. Барабан астында магниттік өpic шекарасында орнатылған шөтке (3) шентемірді дәндерден тазартуға, ал бейжұмыстық аймақта орналасқан шөтке (14) қоспалардан тазартуға арналған бөлінген қоспалар жинауышта (15) жиналады.
Электр-магниттік жүйені монтаждауға ыңғайлы болу үшін сепаратор тұрқында көлденең ағытпа қарастырылған. Тұрықтың алдыңғы бетіне басқару пульті орнатылған.
3. Суды магниттін өңдеу қондырғылары
Су кыздыратын және бу қазандар, жем булауыштар, электр қазанжайлары және басқа электр қондырғылары жұмыс істегенде қыздыру бетінде қақ пайда болады. Қақ қалыңдығы 1,5 мм болғанда жанармай шығыны 8…11 %-ға жоғарылайды, іштен жанатын мотор қуаты 6 %-ға төмендейді, майлайтын материалдар шығыны 30 %-ға артады.
Қақ түзілуін азайту үшін суды өңдеудің әртүрлі әдістері бар. Оларды шартпенен химиялық және физикалық деп бөлуге болады.
Физикалық әдістер (магниттік, ультрадыбыстық) күрделі қаржы жұмсау және эксплуатациялық шығындар үлкен болғанда айтарлықтай тиімді келеді. Электр-магниттік сепаратордың негізгі техникалық мәліметтері:
Марка ЭМ-101 А1-ДЭС
Істеп шығару қабілеті, т/сағ:
дән
10
20
ұн 5 —
құрама жем 9 12
Магниттік өріс ені, мм 1080 —
Электр-магниттік барабан өлшемдері, мм:
жұмыстық eнi — 510
диаметрі — 410
Магниттік өріс кернеулігі, кА/м 150 80
Орнатылған қуат, кВт:
электр жетегінің
1
0,6
элeктp-мaгниттepдің 0,8 0,46
Суды магниттік өңдеу магниттік өріс әсер етуінен оның құрамындағы қалдықтық өзгерістерге негізделінген. Магниттік өңделгеннен кейін судың құрамындағы тұздар аппараттың жұмыс бетінде кристалдану қабілетін негізінде жояды және де калкьщкы (шнш тұрған) бөлшектер қақ турінде тұнады. Содан соң тұнба су ағынымен аппараттан шығарылады және тұнбабөлгіште ұстап алынады.
Алайда, аппарат кабырғаларына қонған қақ пайда болса да, оның құрылымы бос және қалыңдығы өңделмеген суды қолданғанда пайда болатын қақ қалыңдығынан едәуір жұқа болады. Сондықтан оны тазарту жеңіл болып келеді.
Белгілі уақыт өткеннен кейін өңделген су не болған қасиеттерін жоғалтады. Оның қақ құру қабілеті өңделмеген сумен бірдей болады. Осы себептен суды магниттік өңдеу мен оны жылу алмастыруыш аппаратқа беру аралығындағы уақыт 18…24 сағаттан аспауы керек.
Суды магниттік өңдеу тиімділіп магниттік өріс кернеулігіне, су ағыны кесіп өтетін магниттік аймақтар санына, жұмыс саңылауындағы судың қозғалыс жылдамдығына және су құрамына тәуелді келеді. Тәжірибелер нәтижесінде анықталған суды өңдеудің оңтайлы параметрлері магниттік өрістe судың өтетін жолының ұзындығы 0,15…0,35 м, оның жылдамдығы 0,4…1,0 м/с, магниттік өріс кернеулігі 120…150 кА/м. Оң жоғары нәтижелер құрамында көмip қышкылды тұздар (карбонаттар) бар суларға әсер еткенде алынған. Кейбір ғалымдар магниттік өңдеу тиімділігін су құрамындағы көмірқышқыл газ CO_2 концентрациясына тәуелді деп санайды. Мысалы, суда epiгeн CO_2 концентрациясы тепе-тендік деп аталатын концентрациядан кем болғанда, суды магниттік өңдеу тиімді деп санау. Осы жағдайда су кальций карбонаты CaCO_3 (негізгі қақ құрауыш) бойынша асқын қанығады және оның кристалдарын құруға бейімді болады. Осы себептен қақ құруға қарсы суды магниттік өңдеу тиімділігі жыл маусымдарына да тәуелді келеді Жазда өңдеу, қысқа қарағанда, тиімді болады. Өйтікені, қыста өсімдіктер CO_2 аз тұтынады.
Бірсыпыра тәжірибелік зерттеулер нәтижесінде қақ құруға қарсы магниттік өңдеу тиімділігінің су құрамында ферромагниттік қоспалардың (темір тотықтарының және олар гидраттарының — сумен қосылудан пайда болатын заттардың) болуына байланысты екендігі анықталды. Магниттік өрістe осы қоспалар бөлшектері бір-біріне жабысады және қатқылтым тұздардың кристалдану ортасы болады деп жорамалданады. Сонымен қатар, бұл құбылыс жылу алмастыруыш аппаратының бетінде емес, судың ішінде тікелей етеді деген де жорамал айтылады.
Суды магниттік өңдеуге арналған құрылғылардың жетпістен асқан әртүрлі құрастырылымдары белгілі. Магниттік өрістi алу тәсілі бойынша электр-магнитті (15.5а, ә-сурет) және тұрақты магнитті аппараттарды ажыратады.
Тұрақты магниттілі аппараттар қарапайым және оларда қоректендіру көзі болмайды. Сонымен қатар, эксплуатациялау уақытында оларды үзіліссіз бақылау қажет емес. Олардың кемшілігі — механикалық соққылар және қатты қызу салдарынан магнитсізденуі.
Электр-магниттері бар аппараттарға қоректендіру көзі қажет және олардың жұмысын бақылау керек. Осындай аппараттардың артықшылықтарына оларды шеберханада дайындау және ластанудан, әсіресе ферромагниттік, жеңіл тазарту мүмкіншілігі (аппаратты бөлшектемей) жатады. Аппарат электр-магниттен, жез қаптамадан және тұрықтан тұрады, өзек (1) (15.5, а-сурет) болаттан дайындалған. Ол сақиналық ойықтарында электр-магнит орауыштарының секциялары орнатылған стержень түрінде орындалған.
Ауылшаруашылық өндірісінде қазанжайларға арналған қаққа қарсы аппараттарды пайдалануға болады. Ол айнымалы токта жұмыс істейді. Бұл суды өңдеуді жеңілдетеді, оның қызмет icтey уақытын және сенімділігін жоғарылатады. Алюминий құбырдың ішінде болат өзек орналастырылған, ал сыртында магнит өткізгіштері бар алты магниттелдеуіш орауыштар орнатылған (15.5,ә-сурет). Өзек пен алюминий құбырдың аралығында ені 3 мм сақиналық саңылау бар, оның бойымен су жіберіледі. Әpбip магниттелдеуіш орауыш кернеуі 220 В айнымалы ток торабына қосылғаи. Аппараттың техникалық сипаттамалары: өнімділігі 4…10 м^3/сағ; саңылаудағы су жылдамдығы 1,5…2,5 м/с; саңылаудағы магниттік өpic кернеулігі 47,7 кА/м; тұтынатын қуат 1,6 кВА; өңдеу ұзақтылығы 0,08 с.
Аппарат электр-магниттерiн тұқымдар мен мал азығын тазартуға арналған құрылғы электр-магниттерін сияқты есептейді.
Тұрақты магниттілі аппараттардың ішінде ПМУ-1 iшкi магниттік өpicпен (15.5,б-сурет) және ПМУ-2 сыртқы магниттік өpicпен құрылғылар кең таралған.
Сурет-15.5. Суды магниттік өңдеуге арналған аппараттар: а, ә және б — ішкі, сыртқы электр және тұрақты магниттермен; 1 — өзек; 2 — орауыш немесе магнит; 3 — тығын; 4 — штуцер; 5 — қақпақ; 6 — трансформаторлық май; 7 — тұрық; 8 — жез қаптама; 9 — фланецтер; 10 — жұмыстық саңылау
ПМУ-1 аппаратты салқын су контурында, ал ПМУ-2 аппаратты ыстық су контурында пайдалану ұсынылады. Аппарат ПМУ-1 бip типті және тізбектеп қосылған шойын сақиналардан (стакандардан) тұрады. Аппарат тұрқы мен тұрақты магниттер аралығындағы сақиналық саңылау 2,5 мм, магниттік өрістің кернеулігі 88…143 кА/м, су жылдамдығы 1…2 м/с, судың көлемдік шығыны 2…7 м^3/сағ, яғни өнімділігі 0,5∙10^(-3)…2∙10^(-3) м^3/с.
Суды магниттік өңдеуді ауыл шаруашылығында пайдалану мүмкіншілігі тек қақ құруға қарсы күресумен шектелмейді Кейбір зерттеулер нәтижелері егісті суаратын суды магниттік өңдегенде әртүрлі дақылдар өнімділігі 6…40%-ға, қант қызылшасы мен күріш тұқымдарын егу алдында дымқылдандырғанда олар өнімділігі 7…16 %-ға өсетіндігін, топырақты тұзсыздандырғанда жуып-шаятын су шығыны 30…50 %-ға азаятындығын, тұздардың шайылып жуылуы 1,2…2 есе артатындығын көрсетті.
Әдеттегі суды магниттік өpic тудыратын аппарат арқылы өткізіп, магниттелінген суды алуға болады. Эксперименттер нәтижесінде магниттік өріс әрекетінен су өзінің сипаттамаларын (тығыздығын, тұтқырлығын, диэлектриктік өтімділігін, электр тоғын өткізгіштілігін, беттік тартылуын, оттегінің еруін, т.б.) өзгеретіндігі анықталды. Осы себептен диффузия, еру, адсорбция, кристалдану және коагуляция удерістері жылдамдайды, ал аталған қасиеттер нәтижесінде судың биологиялық активттілігі жоғарылайды деп саналады.
Магниттік өрістің суға әcepi туралы әртүрлі пікірлер бар. Оларды екі топқа бөлуге болады: бipiншi топ судың магниттелінгендегі эффектісін магниттік өрістің су құрамындағы тұздар иондарына әрекет етумен байланыстырады, ал eкiнші топ магниттік өріс судағы коллоидтық қоспаларға әсер етеді деп жорамалдайды. Мәселенің әлі үзілді-кесілді шешімі болмағанмен, магниттік өрістің су құрамындағы тұз иондарына да және коллоидтарға да әcepi болуы мүмкін деп жорамалдауға болады.
Әлсіз магниттік өріс тipi орғанизмдердің өcin-дамуын жылдамдатады, ал күшті магниттік өріс оларды өлтіреді. Осы эффектіге ашытқыларды термолиз көмегімен өңдеу негізделген. Термолиздің мақсаты ашытқы клеткаларының (ұлпаларының) тipшiлiгiн тоқтату. Термолиз үрдісіне өте жоғары энергия шығыны қажет болады. Ашытқы суспензиясын 80 °С-қа дейін қыздырып, 10 минут ішінде ұстау керек. 1 т ашытқыны термолиз көмегімен өңдеу үшін 430 кВт∙сағ электр энергиясын шығындау керек. Магниттік өрісте термолиз үрдісін пайдалану нәтижесінде электр энергиясының шығынын 1 т құрғақ ашытқыға 40-60 кВт·сағ-қа дейін, ал 1 т суспензияға 4-6 кВт·сағ-қа дейін төмендетуге болады.
Магниттік өрістерді селекцияда және ветеринарияда пайдаланудың болашағы бар деп саналады. Мысалы, биологиялық активті нүктелердегі элeктpлiк және магниттік өрістepдi талдаумен малдарды сұрыптап алады және диагноз қояды. Магниттік өрістe активтенген судың әртүрлі нысандарға әсер ету мexaнизмін түсіндіретін көпшілік мақұлдаған теория әлі құрылған жоқ. Сондықтан алынған тәжірибелік нәтижелер тұрақсыздығын түсіндіру қиын болып отыр.
15.4. Металдарды магниттік-импульстпс өңдеу
Металдарды магниттік-импульстік өңдеу — электр энергиясын механикалық энергияға өңделетін бұйымның өзінде тікелей түрлендірумен жүзеге асырылатын металдар мен олардың қорытпаларын пластикалық деформациялау (өңдеу) тәсілі.
Магниттік өрістe орналасқан ток өтіп тұрған өткізгішке күш әрекет етеді. Ток мәні 10^2…10^6 А, магниттік өріс кернеулігі мәні 10^9 А/м және магниттік индукция мәні шамамен 80 Тл болғанда айтарлықтай күш — шамамен 10^9 Па (10 т/〖см〗^2) — пайда болады. Осындай күштер металдардың пластикалық деформациясын тудыруы мүмкін. Өткізгіштердің термиялық бұзылуын болдырмау үшін, әрекет етулер қысқа уақытты болуы керек.
Сурет-15.6. Магниттік-импульстік өңдеуге арналған қондырғылар сұлбалары: а – индуктивті-импульстік; ә — электр-динамикалық: 1 — және 3 — бастапқы және деформациядан кейінгі дайындама; 2 — индуктор; 4 — матрица; TV — жоғарылатқыш трансформатор; VD — жоғары вольтті түзетікіш; SA — коммутация құрылғысы; C — конденсатор (жинауыш)
Магниттік-импульстік өңдеуге арналған қондырғылар сұлбалары 15.6-суретте берілген.
Конденсаторлар батареясы C түзететін құрылғы VD арқылы қоректендіру көзінен TV зарядталады. Толық зарядталғаннан кейін батарея C коммутациялаушы құрылғының SА көмегімен индукторға (2) тұйықталады. Индуктормен өтетін электр тоғы магниттік ағын туғызады. Магниттік ағын металл бұйымды (1) қиып өтеді және де бұйымда құйын токтарын индукциялайды. Магниттік өріс пен құйын токтардың өзара әрекет етуi бұйым бeтiндe қысым тудырады.
Конденсатор C зарядсызданғанда тізбекте бөлініп шығатын электр-магниттік энергия бұйымның niшiнiн өзгертетін механикалық жұмысқа, бұйымды және тізбек өткізгіштерін қыздыруға шығындалады және жарым-жартылай кеңістікте шашырайды.
Электр-динамикалық өңдеу екі өткізгішпен үлкен амплитудалы ток импульсін өткізгенде жүзеге асырылады. Өткізгіштің бipeyi өңделетін бұйым, ал eкiншici қондырғының матрицасы (ұяқалпы) болады. Өткізгіштермен ток өткенде бұйымды деформациялайтын (оның пiшiнін өзгертетін) өзара әрекеттесетін электр-динамикалық күш пайда болады.
F=(μ_0 I_1 I_2 l)/2πα (15.13)
мұндағы I_1, I_2 — токтар амплитудасы, А; l — өзара әрекеттесетін өткізгіштер ұзындығы, м; α — өткізгіштер арасындағы қашықтық, м.
Магниттік импульстің өңдеу қондырғылары eкi негізгі: дайындайтын тораптан (энергияны жинайтын және импульстік кернеу мен токты қалыптастыратын) және атқаратын — технологиялық тораптан тұрады. Бipiншi торапқа импульстік ток генераторлары, ал eкiнші торапқа — индукторлар және олармен байланыста болатын технологиялық жабдықтар жатады.
Импульсті токтар генераторлары өнеркәсіп жиілігі электр тоғын үлкен амплитудалы токтар импульстеріне түрлендіреді. Олар қуатты батареялар зарядсызданғанда пайда болады. Генератордың негізгі элементтеріне зарядтайтын құрылғы, конденсаторлар батареясы, коммутациялайтын және тұтандыратын құрылғылар жатады.
Зарядтайтын құрылғы құрамына жоғарлататын трансформатор, жоғары кернеулі түзеткіш және жүргізу-реттеу аппаратурасы кіреді. Конденсаторлар батереясы электр энергиясын шоғырлатып жинауға арналады. Толық зарядталғаннан кейін батарея технологиялық қондырғыға зарядсызданады. Магниттік-импульстік өңдеу кондырғыларында осы мақсатқа импульсті конденсаторлар пайдаланылады. Бұл олардың жиналған энергияны үлкен қуатты қысқа импульстер түрінде бере алатын қабілетіне байланысты келеді Коммутациялайтын құрылғы берілген кезеңде жұмыстық шарғыға (катушкаға) кернеу импульсін бepyi, белгілі уақыт аралығында пайда болған импульсті токты өткізyi және конденсаторлардағы кернеуді peттeyi керек. Тұтандыратын құрылғы негізгі разрядтауышты icкe қосуға арналған.
Технологиялық торап — индуктор-магниттік-импульстік өңдеу қондырғыларының өң жауапты торабы болып саналады. Арналы — мына байланысты индукторларды бip — және көпорамды катушка (шарғы), жазық спираль және басқа пішінді түрде дайындайды.
Металдарды магниттік-импульстік өңдеудің пайдалану салалары әртүрлі болады. Олар өңдеу кезінде пайда болатын қысымның импульсті сипатымен және үлкен меншікті қуатымен анықталады.
Электр-магниттік сыртінпицщ қалыптастыру әдісмен мына операцияларды орындауға болады:
— әртүрлі пішінді жұқа қабырғалы металл дайындамаларды жұмырлау;
— түктерді кеңіту;
— кабелдік ұштықтарды сығымдап орнату;
— жұқа қабырғалы металл түтіктерде қысып сығумен бұранда жасау;
— фарфор оқшаулатқыштарға металл қалпақшаларды сығымдау кигізу;
— арнайы қосағын сақиналарды сығымдап кигізумен бөлшектерді бip-бipiмен қосу;
— металл бөлшектерді металл емес бөлшектермен қосу;
— тораптар мен бұйымдарды жинау;
— арқансымға төлкені сығымдап орнату;
— цилиндр дайындамалардан көпқырлы ұштық кілттерді дайындау.
Магниттік-импульстік өңдеуге МИУ және МИУА типті қондырғылар пайдаланылады. Олардың индукторларындағы кернеу 5…20 кВ, орнатылған қуаты 3…25 кВт, өнімділігі сағатына 60…1200 операциялар.
Магниттік-импульстік өңдеудің жақсы жақтарына:
— қондырғының электрлік парметрлерін өзгертумен электр-динамикалық күштерді дәлдеп реттеу мүмкіншілігі;
— үрдістерді толық автоматтандыру мүмкіншілігі;
— бақылауланатын газды ортада немесе вакуумде операцияларды оқшауламалық қабырғалар сыртынан орындау мүмкіншілігі;
— технологиялық жабдықтардың қарапайымдылығы жатады.
Бақылау сұрақтары
1. Магниттік өрістiң физикалық фактор ретіндегі ерекшеліктерін атап шығыцыз.
2. Электр-магниттік сеператорлардың құрылысын және жұмыс icтey принципін түсіндіріңіз.
3. Мал азығын магниттік тазарту қондырғылары қандай мақсатқа пайдаланылады?
4. Су қыздыратын және бу өндіретін қазандарда пайдаланылатын суды неге магниттік өрісте өңдейді?
5. «Магниттелінген» суды алу үдерісінің мән-мағынасын түсіндіріңіз.
6. Магниттік өріс ашытқыларды термолиз көмегімен өңдеуге қалай әсер етеді?
7. Металдарды магниттік-импульстік өңдеу үдерістерінің түрлерін атап өтіңіз және осы үдерістердің мән-мағынасын түсіндіріңіз.