技術目的での磁場の応用

技術的な目的では、磁場は主に次の目的で使用されます。

• 金属や荷電粒子への影響、

• 水および水溶液の磁化、

• 生物への影響。

最初のケースでは 磁場 金属強磁性不純物からさまざまな食品媒体を精製するための分離器や、荷電粒子を分離するための装置に使用されます。

2 つ目は、水の物理化学的性質を変えることを目的としています。

3 つ目は、生物学的性質のプロセスを制御することです。

磁気システムを使用する磁気分離器では、強磁性不純物 (鋼、鋳鉄など) がバルク塊から分離されます。セパレータがあります 永久磁石 そして電磁石。磁石の揚力を計算するには、電気工学の一般的な課程で知られている近似式が使用されます。

ここで、Fm は揚力、N、S は永久磁石または電磁石の磁気回路の断面積、m2、V は磁気誘導、T です。

揚力の要求値に応じて、電磁石を使用する場合の磁気誘導の要求値が決まり、磁化力（Iw）は次のようになります。

ここで、I は電磁石の電流、A、w は電磁石のコイルの巻き数、Rm は以下に等しい磁気抵抗です。

ここで、lk は一定の断面積と材質を持つ磁気回路の個々のセクションの長さ、m、μk は対応するセクションの透磁率、H / m、Sk は対応するセクションの断面積、m2、S は磁気回路の断面積、m2、B は誘導、T です。

磁気抵抗は回路の非磁性部分でのみ一定です。磁気セクションの場合、μ は可変量であるため、RM の値は磁化曲線を使用して求められます。

永久磁場分離器

最もシンプルで最も経済的なセパレータは永久磁石を使用したもので、コイルに電力を供給するために追加のエネルギーを必要としません。これらは、例えばパン屋で小麦粉から鉄不純物を除去するために使用されます。これらのセパレーターにおけるテープレコーダーの合計揚力は、原則として少なくとも 120 N である必要があります。磁場内では、小麦粉は厚さ約 6 ～ 8 mm の薄い層で、それ以上の速度で移動する必要があります。 0.5m/s以上。

永久磁石セパレータには、揚力が小さく、磁石の経年劣化により時間の経過とともに弱くなるという重大な欠点もあります。電磁石を備えたセパレーターには、設置されている電磁石が直流で駆動されるため、これらの欠点はありません。リフト力ははるかに高く、コイル電流によって調整できます。

図では。図１は、バルク不純物用の電磁分離器の図を示す。分離材は受けホッパー１に投入され、コンベア２に沿って非磁性体（真鍮等）からなる駆動ドラム３まで移動する。ドラム 3 は固定電磁石 DC 4 の周りを回転します。

遠心力によって材料がアンロード穴 5 に投げ込まれ、電磁石 4 の磁場の作用下で鉄不純物がコンベア ベルトに「くっつき」、磁石の作用場を離れた後でのみベルトから分離されます。 6. コンベア ベルト上の製品層が薄ければ薄いほど、分離は良好になります。

磁場を使用すると、分散系内の荷電粒子を分離できます。この分離はローレンツ力に基づいています。

ここで、Fl は荷電粒子に作用する力、N、k は比例係数、q は粒子の電荷、C、v は粒子速度、m / s、N は 磁場の強さ、A / m、a は場ベクトルと速度ベクトルの間の角度です。

正と負に帯電した粒子、イオンはローレンツ力の作用により反対方向に偏向され、さらに、速度の異なる粒子も速度の大きさに応じて磁場内で分類されます。

米。 1. バルク不純物用電磁分離装置の概略図

水を磁化する装置

近年行われた数多くの研究により、工業用水、天然水、溶液、懸濁液などの水系に磁気処理を効果的に適用できる可能性が示されています。

水道システムの磁気処理中に、次のことが起こります。

• 凝固の促進 - 水中に懸濁した固体粒子の付着、

• 吸着の形成と改善、

• 蒸発中に容器の壁ではなく体積内で塩の結晶が形成される。

• 固体の溶解を促進し、

• 固体表面の濡れ性の変化、

• 溶存ガスの濃度の変化。

水はあらゆる生物学的プロセスやほとんどの技術的プロセスに積極的に関与しているため、磁場の影響下でのその特性の変化は、食品技術、医学、化学、生化学、さらには農業でもうまく利用されています。

液体中の物質の局所的濃度を利用して、次のことを達成することが可能です。

• 天然水および工業用水の淡水化と水質の改善、

• 浮遊不純物を除去する洗浄液、

• 食品の生理学的および薬理学的溶液の活性を制御する、

• 微生物の選択的増殖プロセスの制御（細菌、酵母の増殖および分裂速度の加速または阻害）、

• 廃水からの細菌の浸出プロセスの制御、

• 磁気麻酔学。

コロイド系の特性、溶解および結晶化プロセスの制御は、次の目的で使用されます。

• 濃縮および濾過プロセスの効率を高め、

• 塩、スケール、その他の蓄積物の堆積の減少、

• 植物の成長を改善し、収量と発芽を増加させます。

磁気水処理の特徴を見てみましょう。 1. 磁気処理では、1 つまたは複数の磁場を一定の速度で強制的に水を流す必要があります。

2.磁化の影響は永久に続くわけではなく、磁場の終了後しばらくしてから消えます (数時間または数日)。

3. 処理の効果は、磁場の誘導とその勾配、流量、水システムの組成、および磁場の中にある時間によって異なります。治療効果と磁場強度の大きさの間には直接の比例関係がないことに注意してください。磁場の傾きが重要な役割を果たします。これは、不均一磁場側から物質に作用する力 F が次の式で決まると考えると理解できます。

ここで、x は物質の単位体積あたりの磁化率、H は磁場の強度、A / m、dH / dx は強度勾配です。

原則として、磁場誘導値は0.2〜1.0 Tの範囲にあり、勾配は50.00〜200.00 T / mです。

磁気処理の最良の結果は、フィールド内の水の流速が 1 ～ 3 m/s である場合に得られます。

水に溶けている物質の性質や濃度の影響についてはほとんどわかっていません。磁化の影響は、水中の塩不純物の種類と量に依存することがわかりました。

ここでは、さまざまな周波数の電流によって駆動される永久磁石と電磁石を使用した水道システムの磁気処理のための設備のいくつかのプロジェクトを紹介します。

図では。 2. 2 つの円筒形永久磁石 3 で水を磁化する装置の図を示します。水は、ケース L 内に配置された中空の強磁性コア 4 によって形成された磁気回路のギャップ 2 を流れます。磁場の誘導は 0.5 T です。勾配は100.00 T / m、ギャップの幅は2 mmです。

米。 2.水を磁化する装置のスキーム

米。 3.水道システムの磁気処理装置

電磁石を備えた機器が広く使用されています。このタイプのデバイスを図に示します。 3. 反磁性コーティング内に配置されたコイル 4 を備えたいくつかの電磁石 3 から構成されます 1. これらはすべて鉄パイプ内にあります 2. 水は反磁性カバーで保護されたパイプと本体の間の隙間に流れ込みます。このギャップ内の磁場の強さは 45,000 ～ 160,000 A / m です。このタイプの装置の他のバージョンでは、電磁石が外側からチューブに配置されます。

考慮されているすべてのデバイスにおいて、水は比較的狭い隙間を通過するため、固体懸濁液から事前に洗浄されます。図では。図４は、変圧器型装置の図を示す。それは、電磁コイル２を備えたヨーク１からなり、その極間には反磁性材料のチューブ３が置かれている。この装置は、さまざまな周波数の交流または脈動電流で水またはセルロースを処理するために使用されます。

ここでは、生産のさまざまな分野でうまく使用されている最も典型的なデバイス設計のみを説明します。

磁場は微生物の生命活動の発達にも影響を与えます。磁気生物学は発展途上の科学分野であり、食品生産のバイオテクノロジープロセスなど、実用化が進んでいます。微生物の生殖、形態学的特性、文化的特性、代謝、酵素活性、その他の生命活動の側面に対する一定磁場、変動磁場、脈動磁場の影響が明らかになります。

微生物に対する磁場の影響は、その物理的パラメーターに関係なく、形態学的、文化的、生化学的特性の表現型の変動につながります。一部の種では、治療の結果、化学組成、抗原構造、病原性、抗生物質、ファージ、紫外線に対する耐性が変化することがあります。磁場は直接的な突然変異を引き起こす場合もありますが、より多くの場合、染色体外の遺伝構造に影響を与えます。

細胞上の磁場のメカニズムを説明する一般的に受け入れられている理論はありません。おそらく、磁場の微生物に対する生物学的影響は、環境要因を介した間接的な影響という一般的なメカニズムに基づいていると考えられます。