Способ определения содержания магнитовосприимчивой фракции примеси в среде

 

Изобретение относится к измерительной технике, к магнитному разделению материалов, и может быть использовано в химической, теплоэнергетической, металлургической и других отраслях промышленности для измерения содержания частиц, обладающих магнитными свойствами, в аммиаке, паре, конденсате, циркулирующей воде и т. п. с целью установления целесообразности применения магнитных фильтров-осадителей для удаления примесей этих сред, а также выбора оптимальных режимов работы фильтров. Целью изобретения является повышение производительности определения за счет исключения циклического фильтрования. Анализируемую среду параллельно пропускают через две или три колонки с намагниченной гранулированной насадкой, затем потоки смешивают. Измерение концентрации примеси производят в исходной среде, на выходе из колонок с большей концентрацией примеси в смешанной среде. Вычисление содержания магнитовосприимчивой фракции производят по приведенным в описании формулам. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, к магнитному разделению материалов, и может быть использовано в химической, теплоэнергетической, металлургической и других отраслях промышленности для измерения содержания частиц, обладающих магнитными свойствами, в аммиаке, паре, конденсате, циркулирующей воде и т. п. с целью установления целесообразности применения магнитных фильтров-осадителей для удаления примесей из этих сред, а также выбора оптимальных режимов работы фильтров. Целью изобретения является повышение производительности определения за счет исключения циклического фильтрования. На чертеже изображено устройство для осуществления способа определения доли магнитовосприимчивой фракции примесей в среде. Устройство состоит из двух или трех фильтрационных колонок 1, в которых находится гранулированная насадка 2, например стальные шары, стружка, помещенная в магнитное поле, создаваемое намагничивающей системой 3. Колонки 1 гидравлически соединены входными патрубками 4 и выходными патрубками 5 соответственно с входным 6 и выходным 7 коллекторами, причем, выходные патрубки 5 снабжены запорно-регулирующей арматурой 8, позволяющей изменять скоростной режим фильтрования среды через насадку 2. Отбор проб среды после колонок 1 для определения содержания примесей одним из химических методов непосредственно после фильтрования через насадку 2 осуществляют через пробоотборники 9, на которых могут быть установлены катушки 10 индуктивности. Способ осуществляют следующим образом. Анализируемую среду разделяют по меньшей мере на две части, которые независимо и одновременно пропускают через намагниченную насадку 2, расположенную в фильтрационных колонках 1. Параметры осаждения в колонках 1 отличаются по одному из режимных параметров (H, B, L, γ, d, V, η- напряженности поля, индукции поля, высоте насадки, плотности насадки, диаметру гранул насадки, скорости фильтрования, динамической вязкости среды). При этом производят определение содержания примеси в исходной среде C_o, после насадок с большей концентрацией примеси на выходе C₁ или C₁, C₂ и концентрации в смеси C. Благодаря тому, что условия магнитного осаждения в колонках 1 различны, причем отличаются лишь одним параметром магнитного осаждения, становится возможным для определения доли магнитовосприимчивой фракции примесей воспользоваться общим уравнением магнитно-фильтрационной очистки 1-exp- + 1-exp- + , (1) где Ψ- относительное снижение содержания примесей; а_Н, а_В размерные коэффициенты; k средняя магнитная восприимчивость частиц; δ- средний размер частиц; ζ_о- начальный скачок эффекта очистки. Решив систему из двух (безζ_о) или трех (с ζ_о) уравнений типа (1), записанную для случая разделения анализируемой среды на две или три части, получим уравнения 1 -1 = 0, (2) -= 0, (3) где n, m показатели степени, определяемые для каждого из отличающихся режимных параметров как n=(H₁/H₂)^0,75; n=B₁/B₂; n=L₁/L₂; n= γ₁/γ₂; n=(d₂/d₁)²; n= η₂/ η₁; n=V₂/V₁; m=(H₂^0,75- H₁^0,75)/(H₃^0,75-H₂^0,75); m=(B₂-B₁)/(B₃-B₂); m=(L₂-L₁)/(L₃-L₂);
m=(γ₂- γ₁)/(γ₃- γ₂);
m=(1/d₂²-1/d₁²)/(1/d₃²-1/d₂²);
m=(1/η₂-1/η₁)/(1/η₃-1/η₂);
m=(1/V₂-1/V₁)/(1/V₃-1/V₂). С целью упрощения нахождения доли магнитовосприимчивой фракции примесей величины режимных параметров можно выбирать, исходя из значений n=2, либо n= 3, а m=1. В общем случае решают систему из K уравнений (1), где K число колонок 1. Анализируемую среду подают на фильтрование в колонках 1 через входной коллектор 6 и входные патрубки 4, тем самым осуществляют разделение среды на части, которые независимо друг от друга пропускают через насадку 2. Далее профильтрованные части среды по патрубкам 5 попадают в выходной коллектор 7, где смешиваются и отводятся из устройства. В колонках 1 при фильтровании среды задают условия очистки, отличающиеся одним из параметров H, B (или μ), L, γ, d, η, V, а концентрацию примесей определяют на входе в коллектор 6, выходе из коллектора 7 и, например, в случае разделения среды на две части, после одной из колонок 1. Сравнение остаточного содержния примесей непосредственно после колонок 1 осуществляют, используя уравнение (1), и в той части среды, которая имеет более высокую концентрацию примесей, дополнительно определяют их содержание. После этого производят расчет доли магнитовосприимчивых примесей по уравнению (2). П р и м е р 1. Аммиачную воду с исходной концентрацией железосодержащих примесей C_o= 68 мкг/л пропускали через две колонки (N 1 и N 2), заполненные стружечной насадкой, для которых режимные параметры соответственно равны H₁= H₂=80 кА/м; L₁=L₂=0,8 м; γ₁=γ₂=0,55; V₁=100 м/ч; V₂ 200 м/ч. Остаточная концентрация примесей после объединения обеих частей аммиачной воды составляла C= 24 кг/л, а после колонки N 2 C₁=26 мкг/л. Вычисленная по формуле (2) доля магнито восприимчивой фракции примесей λ=0,62. П р и м е р 2. Отходящий газ сварочного производства с концентрацией твердых примесей C_o=0,8 г/м³ пропускали через две колонки с насадкой длиной L₁= L₂=0,4 м в виде шариков диаметром d₁=d₂=3,3 мм при скорости фильтрования V₁= V₂= 0,25 м/с и напряженности магнитного поля H₁=26 кА/м; H₂=65 кА/м, при этом остаточная концентрация примесей составляла C=0,05 г/м³, а промежуточная C₁= 0,22 г/м³. Расчетная доля магнитовосприимчивой фракции составила λ=0,76. Использование как минимум двух фильтрационных колонок, гидравлически соединенных патрубками с общими входным и выходным коллекторами, позволяет осуществлять их параллельную работу, что сокращает общее время фильтрования анализируемой среды через насадку, а также число измерений содержания примесей. При этом повышается оперативность проведения анализа для нахождения доли магнитовосприимчивой фракции примесей. Это обеспечивает также получение на выходе из коллектора 7 высоких концентраций примесей, что облегчает их определение. Способ не требует размагничивания частиц, обеспечивает нахождение величины λ для газообразных сред. В результате производительность предлагаемого способа в 3-4 раза выше, чем известного.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ МАГНИТОВОСПРИИМЧИВОЙ ФРАКЦИИ ПРИМЕСИ В СРЕДЕ, включающий измерение содержания примеси до и после пропускания с заданной скоростью анализируемой среды фиксированной динамической вязкости через гранулированную насадку с заданными высотой слоя, плотностью упаковки, магнитной проницаемостью и диаметром гранул, подвергнутых воздействию магнитного поля с фиксированной напряженностью, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности способа, анализируемую среду разделяют на две-три части, каждую из которых пропускают с заданной скоростью через гранулированную насадку, после чего части анализируемой среды смешивают, измерение содержания примеси производят в исходной среде и в среде на выходе из одной двух гранулированных насадок с большей концентрацией примеси и смешанной среде, причем при разделении анализируемой среды на две части содержание магнитовосприимчивой фракции примеси в среде определяют из уравнения

а при разделении анализируемой среды на три части содержание магнитовосприимчивой фракции в среде определяют из уравнения

где λ содержание магнитовосприимчивой фракции примеси в анализируемой среде, показатели степени n, m определяют из одного из следующих равенств:


где H_i, μ_i, L_i, γ_i, d_i, V_i, η_i соответственно напряженность намагничивающего поля, магнитная проницаемость, высота слоя, плотность упаковки и диаметр гранул, скорость пропускания и динамическая вязкость анализируемой среды для -той гранулированной насадки;
C₀ содержание примеси в исходной анализируемой среде;
C₁, C₂ содержание примеси в анализируемой среде на выходе из гранулированных насадок с большей концентрацией примеси;
C содержание примеси в смешанной среде.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000        

---