Технічні
науки / 3. Галузеве машинобудування
К.т.н. Гордєєв А.І., к.х.н. Баран Б.А., Сорока І.І., Бережнюк А.К.
Хмельницький
національний університет
ПРИСТРІЙ ДЛЯ КАВІТАЦІЙНО – МАГНІТНОЇ ОБРОБКИ
ВОДИ
Пристрій
відноситься до обладнання
водопостачання, а саме до малогабаритних мобільних пристроїв, що використовуються
при підготовці структурованої води.
Одним із явищ, яке впливає на дисперсність, хімічний
склад, знезараження рідини є кавітація.
Відомі конструкції кавітаційних змішувачів та реакторів,
які виконані у вигляді проточної камери із патрубками підводу і відводу рідини
та статичних кавітаторів, що складаються із ємності форми зрізаного конуса та
допоміжних кавітаційних елементів - перфорованих дисків [1,2]. Недоліком таких пристроїв є необхідність у застосуванні потужних гідронасосних станцій із великим витоком води, що не дає можливості обробляти невеликі партії рідини.
Вплив неоднорідного магнітного поля на
воду приводить до квазистабільності
молекул, що приводить до зниження енергії водневих зв’язків між молекулами води [3]. Внаслідок цього воду можна розглядати, як дещо інший, ніж звичайна вода, розчинник, хоча і з близькими фізико–хімічними властивостями. Такі зміни зумовлюють її подальший вплив на ті фізики-хімічні процеси,
кінетика яких залежить від міцності
водневих зв’язків води, як розчинника, та здатності до дисоціації, як реагента.
Що
стосується впливу конфігурації магнітного поля при дії його на воду та водні
розчини, то поліекстремальна залежність ефективності омагнічування від напруженості поля, або при даній
напруженості від швидкості
протікання рідини, свідчить про резонансний характер такого впливу.
Відоме устаткування для магнітного впливу на властивості води
[3,4], що складається із електромагніту або набору постійних магнітів через які проходить немагнітна трубка по якій протікає вода. Недоліком такого устаткування є необхідність пристрою для створення
напору рідини та невелика кратність обробки рідини.
В
основу конструкції пристрою покладено
завдання створення мобільної малогабаритної установки із
високою кратністю обробки рідини,
низькими енергетичними витратами завдяки резонансній роботи системи.
Поставлене завдання досягається тим, що пристрій для кавітаційно-магнітної обробки
води складається з блоку постійних магнітів із загостреними
сегментними осердями, які охоплюють немагнітний канал через
який багатократно перетікає рідина
у режимі гідрокавітації, який
отримується у резонансному режимі для даної системи. Досягається сумарний вплив кавітаційного та магнітного впливу на рідину.
Конструкція кавітаційно-магнітного пристрою
для обробки води показана на рис.1,а.
Пристрой складається із основи 1 на який встановлено вібропривод 2 та на
шпильках 3 плита 4. На плиті 4 встановлено гумову мембрану 5, яка затиснута дисками 6 та з’єднана
штоком 7 з віброприводом 2.
Зверху на мембрану встановлена
ванна 8, яка розділена на дві
частини отвороом 9, який охоплено загостреними
сегментними осердями 10 та постійними магнітами 11.
Нижня частина ванни
8 утворює гідропульсатор,
а у верхню частину заливається вода 12 та закривається кришкою 13. Для зливу обробленої води у нижній частині ванни 8 встановлено зливний кран 14.
Працює устаткування наступним чином:
вода 12 заливається у ванну 8 після чого ванна 8 закривається кришкою 13. Включається вібропривод
2. Завдяки коливанням гумової мембрани 5 із дисками 6 рідина
12 отримує багатократний зворотно-поступальний рух через отвір 9.
При проходженні
рідини через отвір 9 завдяки певному співвідношенню діаметра диска D до діаметра d отвору (D/d = 12),
підібраним відповідно до резонансу системи амплітуді та частоти коливань
віброприводу, у отворі періодично утворюється кавітаційні порожнини
завдяки гідрокавітації.
а) б)
Рис.1- Загальний вигляд пристрою
Конструктивні
параметри і режими резонансної роботи віброприводу визначають з умови:
де d – діаметр каналу;
Dп – діаметр диску;
μ – коефіцієнт витрати рідини при її проходженні крізь отвори,
μ = 0,62;
f – частота коливань;
A – амплітуда коливань, A =
(2÷3)·10-3 м;
V – швидкість витікання рідини крізь отвір, V = 12÷16
м/с.
На рис.1,б показано розташування та полюсність постійних магнітів
11. Блок постійних
магнітів 11 створює неоднорідний
магнітний потік з великим градієнтом напруженості. Ці два фактори енергетично впливають на
структуру води, змінюючи її властивості.
Після певного
терміну багатократної
обробки вода зливається
через кран 14.
Досліди [3,5,6], що були проведені на моделі установки,
показали зниження вмісту кальцію та магнію на 22%, підвищення окислювальної здатності води на 70%, зменшення у 2,2 рази біологічної потреби кисню, значний вплив на іонний
обмін.
Запропонована конструкція
пристрою для кавітаційно-магнітної обробки води дає можливість
прискорено та багатократно обробляти невеликі
об’єми води з незначниими енерговитратами.
Джерела інформації:
1. Промислова власність. Офіційний бюлетень. 1993р. №3.
Патент №4949359 Кавітаційний змішувач / Козюк О.В., Литвиненко О. А. Опубл.
30.12.93. 5В0F5/00, D21 B1/361
2. Промислова власність. Офіційний бюлетень. 1993р. №3
Патент №4933495. Кавітаційний реактор / Козюк О.В., Березі В.В, Литвиненко О.А. Опубл.
30.12.93. 5С02. F1/78
3. Баран Б. А., Дроздовський В.
Б. Вплив конфігурації магнітного поля на іонний обмін // Вісник технологічного університету Поділля. – 1999. – № 1. – C. 3–5.
4. Пат. 37414 А Україна 6 CO2F1/48. Пристрій для обробки водних розчинів магнітним полем / Баран
Б.А., Дроздовський В.Б. – №980951558; Опубл. 15.05.2001. Бюл. №4.
5. Кавітаційна обробка та її вплив на склад води /Р.І. Сілін, А.І. Гордєєв, В.В. Третько, І.І. Сорока. // Вісник Технологічного університету Поділля. – 2002. – №3. – С. 253–257.
6. Вивчення механізму вібраційної гідрокавітації та її вплив на склад води
/ А.І. Гордєєв, І.І. Сорока, В.В. Третько, О.О. Нікітін. // Вісник Технологічного
університету Поділля. Технічні науки. – 2003. – № 4, Ч.2. – С. 269–273.