Устройство аппаратов активации процессов

рис. 1 Схема УАП

Таким образом, каждая ферромагнитная частица является своеобразной мешалкой, совершающей вращение с большой, но переменной угловой скоростью. Такое движение нескольких сотен частиц приводит к быстрому перемешиванию и диспергированию компонентов. При этом удельная энергия вращающегося электромагнитного поля весьма велика и достигает 10 кВт/м³ энергетическая насыщенность устройства, выше по сравнению, например, с энергонасыщенностью вибромельниц в 100-200 раз.

Рассмотрим еще ряд факторов, существенно влияющих на технологическую эффективность процессов происходящих в рабочей зоне устройства, они складываются из ряда физических факторов, таких как:

§ Намагничивание ферромагнитных частиц (иголки) под воздействием вращающегося магнитного поля, которое существенно влияет на сами иголки, а также обрабатываемое вещество;

§ Вращение иголок в жидкой фазе вызывают акустические явления, кавитацию, которые самым активным способом воздействуют на обрабатываемое вещество, и изменяя его свойство, а также иголки, и стенки реакционной зоны;

§ Особенности движения иголок во вращающемся электромагнитном поле их масса и другие параметры приводят к большому количеству столкновений, т.е. к прямым и скользящим ударам, к трению, как между иголками, так и обрабатываемому веществу. Число таких соударений достигает на каждую иголку 10³–10⁴ в секунду. Сила удара сравнительно велика, что приводит к образованию зарядов разной величины и потенциала, как на самой иголке, так и на веществе;

§ Каждая иголка во вращающемся магнитном поле является ярко выраженным магнитом. При ее вращении происходит смена полярности на полюсах иголки, т.е. она перемагничивается. При этом возникает явление магнитострикция, что влечет за собой изменение линейных размеров иголок, которые происходят с очень высокими скоростями. В результате по окружающей среде наносится удар с силой около 150тн/мм², действующей, однако на очень малом расстоянии. Таким образом, при своем движении иголка как бы непрерывно излучает силовые импульсы, выдержать которые при непосредственном контакте не могут земные материалы. В жидкой среде расстояние воздействия этих импульсов увеличивается в несколько раз;

§ В жидкой среде каждая иголка является микроэлектролитезером, непрерывная работа которой насыщает рабочую зону ионами различной полярности. Указанное явление способно резко изменять скорости, и даже направление окислительно-восстановительных реакций;

§ Движение иголок во вращающемся магнитном поле позволяет создавать на короткое время замкнутые цепи из иголок, которые под воздействием внешнего поля индуцируют токи, нагревающие иголки до высокой температуры и даже инициирует появление электродуг. Указанные явления способствуют нагреву, ионизации материалов и способствуют прямому переносу вещества.

Существуют и другие факторы и их более трех десятков, которые одновременно возникают в рабочей зоне устройства. В традиционных технологиях, которые используют один из этих факторов, применяется специализированное оборудование, а сами технологии становятся ступенчатыми и цикличными. Кроме того, для активации процессов используют термическую обработку, а для защиты от воздействия атмосферы строят специальные установки, снабженные системой откачки, смены атмосферы и т.д. Одним из определяющих преимуществ устройства переданными технологическими решениями является возможность объединения в рабочем пространстве действия всех рассмотренных факторов, причем одновременно.

При этом большинство процессов не требуют термической активации. Они могут быть осуществлены при нормальной температуре и в любой среде: жидкой, в вакууме, в воздушной или в контролируемой атмосфере.

Совмещение в одном рабочем пространстве всех рассмотренных факторов в сотни и тысячи раз ускоряет конструкцию технологических линий, а, следовательно, многократно повышаются производительность процессов с применением устройства. Кроме того, удается получить продукты химических реакций с качественно новыми свойствами, которые трудно воспроизвести традиционными способами.