Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

УСЛОВИЯ НАИБОЛЬШЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ВОДНОДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Авторы:
Город:
Волгоград
ВУЗ:
Дата:
02 марта 2016г.

Влияние электрических и магнитных полей на изменение физических свойства воды , ее суспензий и влагосодержащих материалов может быть весьма значительно даже при их малой интенсивности. В практике достаточно широко используются такие явления переноса вещества в водных системах как  электрофореа, электроосмос, электродиализ [1], активация воды под влиянием слабых элетромагнитных полей (ЭМП) [2,5], разрушение материалов при использовании сильных импульсных электрических полей (например, при дроблении, в с/х технологиях борьбы с сорняками, сушке зерна ).

Применение относительно слабых ЭМП привлекает наибольшее внимание в различных отраслях науки и производства. В сельском хозяйстве такие поля используются для ускорения прорастания семян, интенсификации урожайности при орошении омагниченной водой, в строительстве и предприятиях химии [2,3.5.8] –для улучшения очистки суспензий, снижения накипеобразования систем водоподогрева, сижения трения и адгезии при разработке и транспортировке липких дисперсных материалов, ускорения твердения и повышения прочности строительных материалов, осушения пористых материалов( например, грунтов, стен сооружений), в медицине и ветеринарии активированная вода используется при бальнеотерапии и лечении кожных заболеваний.

Отметим также, что геофизические аномалии ( природные и техногенные ЭМП, связанные с залежами магнитных и радиоактивных руд, подземных захоронений, интенсивностью солнечной радиации , сейсмической и вулканической деятельностью) могут оказать существенное влияние на здоровье человека, биоту и всю экосистему и выбор режима омагничивания влажных систем при малой интенсивности магнитного поля.

Феномен значительного изменения свойств водных систем при воздействии на них относительно слабых магнитных полей напряженностью 60-150 кА/м (до 1500 Эрстед) или электрического поля напряженностью до 5-10 В/см. изучен еще недостаточно, особенно, для обоснования условий подбора оптимального режима их эффективного практического использования. Ниже рассмотрены вопросы оптимизации режима практического применения слабых постоянных электрического и магнитного полей в процессах влагопереноса при наложении внешнего постоянного электрического поля (электроосмос) и активации (омагничивание) водной фазы влагосодержащих материалов.

Современные взгляды на механизм электроосмоса основываются на представлении  о двойном электрическом слое на границе раздела фаз [1]. Распределение ионов в двойном электрическом слое вокруг твердой частицы неравномерно. У самой поверхности ионы образуют наиболее плотный, прочносвязанный слой ионов толщиной близкой к ионному радиусу. Ионы, находящиеся за пределами этого, так называемого «слоя Гельмгольца» имеют значительную подвижность и образуют диффузный слой.

Электрические разряды на поверхности частиц уравновешиваются диффузным слоем противоионов (катионов). Вокруг этих противоионов могут группироваться молекулы воды, принимая более или менее ориентированное положение. При наложении внешнего электрического поля нейтральность системы нарушается и начинается направленное поверхностное перемещение ионов к электродам. Движущийся поток противоионов диффузного слоя в пористо-капиллярном теле механически увлекает за собой молекулы и ассоциаты свободной воды, вызывая явление электроосмоса. Чем больше толщина диффузного слоя (т.е. чем больше электрокинетический потенциал системы), тем интенсивнее электроосмос. В процессе электроосмоса ушедшие положительные заряды диффузного слоя непрерывно замещаются зарядами из жидкой фазы, пока последняя не иссякнет. Следует отметить, что электроосмос и капиллярный перенос жидкости имеют физическую аналогию, так как оба процесса протекают в приповерхностной зоне при наличии поверхностного ионно-молекулярного потенциала : в первом случае в плоскости перпендикулярной поверхности раздела фаз , во втором- вдоль этой поверхности. Учитывая полиглобулярность реальных минеральных дисперсных материалов, можно полагать, что сечение электроосмотического потока жидкости существенно меньше полного порового сечения. В крупнозернистых средах (например, песках) интенсивность электроосмотического переноса воды слаба. При слишком тонких порах (соизмеримых с толщиной диффузного слоя) возрастает сопротивление перемещению влаги, что также может ослабить процесс электроосмоса. Следует учесть значительное (на 2-3 порядка) повышение вязкости пристенных слоев влаги Поэтому, для водонасыщенных тяжелых глин, в ряде случаев следует ожидать меньшей интенсивности электроосмотического переноса воды, чем для суглинков (при тех же параметрах электрического тока).

С повышением концентрации избыточных ионов (и, соответственно, плотности заряда наружного слоя) величина скорости электроосмотического переноса в тонких капиллярах –V уменьшается. Это объясняет малую эффективность электроосмоса на засоленных грунтах. Эффект электроосмоса для данного грунта определяется оптимальным содержанием солей. Свойства и структура поровой влаги имеет решающее значение в выборе параметров электрического поля. Главные факторы: размер пор, концентрация и химсостав солей и твердой фазы. В соответствии с теорией электрокинетических явлений [1] скорость электроосмотического переноса влаги в порах  V = 2D I j r Г /4 gp S,  где      y- коэффициент вязкости, S -  площадь сечения капилляра (поры), j - потенциал диффузного слоя, r Г - удельное омическое сопротивление,  I - сила тока. В практических расчетах используется формула:


Здесь i – плотность тока. Скорость V пропорциональна коэффициенту электроосмоса Кэ,, который является в данном случае основной интегральной характеристикой водосодержащих дисперсных материалов типа грунтов и учитывает физические параметры диффузного слоя на границе твердое тел – жидкость.

Для грунтов величина Кэ значительно уменьшается при напряженности поля - Е менее 1-2 В/см и растет при Е более 30-60 В/см. В большинстве практических случаев, диапазон применяемых величин напряжения поля Е соответствует постоянному значению коэффициента Кэ. Величина Кэ зависит от концентрации растворимых солеей – с, вязкости и потенциала диффузного слоя., Рассмотрим кратко взаимосвязь этих величин и условия, когда их величина сильно влияет на эффективность электроосмотического переноса жидкости. Значение потенциала j связано обратной зависимостью с концентрацией. Для минеральных солей при с > 10-3 моль/л значение j< 0,05 B. Большое значение имеет соотношение эквивалентного радиуса пор - r и толщины диффузного слоя –b. Величина 1000 > r/b  < 1. Чем ближе эта величина к 1, тем менее энергоемкость процесса , но только в том случае, если вязкость пристенного слоя не превысит значения компенсирующего этот эффект.

Толщина диффузного слоя и концентрация электролита приближенно соответствуют соотношению ( b1/b2)2 =( c1/ c2) ( z1/z2)2. Здесь z величина заряда ионов двух сопоставимых систем растворов. С повышением концентрации сильно снижается потенциал –j, например, при повышении концентрации в 10 раз величины b и j снижаются в 3 раза.

Напряженность диффузного поля j / b = 102 -104 В/м, что в 10- 100 раз превышает внешнюю напряженность при электроосмосе. В целом, количество переносимой жидкости резко падает с ростом концентрации.

Это связано с повышением вязкости пристенного слоя жидкости. Неоднозначность изменения рассмотренных величин затрудняет конкретные расчеты условий оптимального режима электроосмоса . Вследствие этого используют упомянутую выше опытную интегральную характеристику –Кэ. для конкретных водосодержащих материалов.

Электроосмотическое давление P близко к сумме капиллярного и гидростатического потенциала, т.е. минимальная величина Р= РК + РГ или:

где G – поверхностное натяжение влани, a- угол смачивания твердых частиц , - g – ускорение свободного падения, h – высота капиллярного слоя. Можно  приравнять величину электроосмотического давления – Р (левая часть уравнения) силе жидкостного трения ( по Ньютону) F = ydV/dh. Тогда получим , что вязкость пристенного слоя толщиной h пропорциональна диффузному потенциалу и может быть намного больше вязкости обычной воды.

Согласно энергетически показателям межфазных процессов в грунтах [ 9] удельная энергия диффузной влаги Э =200-300 Дж/г. Если известен необходимый обьем воды- q = hSk на катодной ( рабочей поверхности) для достаточного снижения адгезии и трения ( например в процессах выгрузки липких влагосодержащих материалов) и время процесса электроосмоса –t, то мощность источника электроэнергии

M = Э h ykS k /t                                                                      (3)

При h=100mk, t = 10c и удельном весе воды y=1000 м3/кг величина М = 1 кВт/м2.

Этот результат достаточно близко приближается к опытным величинам , полученным при практическом использовании электроосмоса ( об этом сказано ниже), где величина М в 1,5 – 2 раза больше.

Рассмотрим выбор конкретного режима электроосмоса для глинистых грунтов. Отметим, что тонкодисперсные глины имеет удельную поверхность частиц 500-700 м2 / кг

При среднеэффективном радиусе частиц r = 0,5 – 5 мкм площадь переносимого потока занимает около 10% ( и менее) всего капиллярного сечения. Поэтому скорость переноса, с учетом возрастания капиллярного давления в тонкодисперсных системах, очень мала.

Для снижения трения и прилипания при работе землеройных машин предполагается кратковременное воздействие электрического тока в пределах от нескольких секунд до нескольких минут. Длительное воздействие вызывает процессы коагуляции, цементации глинистых частиц и ряда других необратимых процессов, связанных с электрохимическим закреплением грунтов при многочасовом действии электрического тока.

При высокой скорости на значительной части рабочей поверхности не будет успевать образовываться достаточный слой воды, что и объясняет неэффективность электроосмоса для снижения залипания движущихся рабочих органов при времени контакта менее 30с

Рассмотрим вопросы расчета режима электроосмоса для облегчения выгрузки применительно к ковшовым рабочим органам строительных и дорожных машин. Для создания достаточного слоя воды, обеспечивающего снижения адгезии на границе грунт - рабочая поверхность, требуется при данной плотности тока некоторое минимальное время контакта / , зависящее от скорости рабочего органа, а для машин циклического действия (типа погрузчика, экскаватора) от той части времени рабочего цикла, которая определяет непрерывный контакт грунта с рабочей поверхностью площадью S . На основании опытов можно принять минимально необходимую толщину слоя воды на гладкой рабочей поверхности h = 20 - 30 мкм. При такой толщине вода сохраняет объемные свойства ньютоновской жидкости, определяющие эффект легкого скольжения и уменьшения адгезии грунта к рабочим поверхностям. Для сильно шероховатых поверхностей величина h увеличивается до средней высоты неровностей.

Необходимый объем экранирующего водного слоя q =- Sh, а объем выделившейся воды при электроосмосе  


Здесь     t  =h/ mK Э i - необходимое время электроосмоса, т - коэффициент, учитывающий  возможное уменьшение площади катода по сравнению с площадью S, r Г удельное электрической сопротивление дисперсной массы По литературным данным и опытам автора, для суглинков в пластичном состоянии оно равно 5 + 59 Ом . м. Для глинистых пород коэффициент электроосмоса Кэ  = (0,5 + 13)10-9 м2/(В.с).

Минимально необходимая плотность тока для движущихся рабочих органов (типа каналокопателей, бульдозеров, плугов)



i =nh / lK Э rГ m 

для машин циклического действия i=h/K Э t m r Г (5)


Для одноковшовых экскаваторов t,  определяется временем от конца заполнения до начала разгрузки ковша. Формулы показывают, что для данной плотности тока имеется максимальная скорость, выше которой применение электроосмоса нецелесообразно, а превышение оптимальной плотности тока не дает эффекта.


Удельное сопротивление грунтов сильно зависит от влажности, дисперсности, плотности и химического состава (главным образом, от количества растворимых солей). По литературным данным и опытам автора, для суглинков в пластичном состоянии r Г   =5 + 59 Ом . м, а Кэ  = (0,5 + 13)10 м2/(В.с). Во многих практических случаях при r = 2 • Ю-3 см, t  = 10 с и Кэ  = (2 + 6)10 м2/(В.с) оптимальная плотность тока i  =10 + 90 А/м при напряжении генератора 50-100В (     в зависимости от типа грунта и его состояния). Затраты энергии составляли 0,02- 0,05 кВтч/м2.

Плотность тока при заданной мощности генератора (или другого источника энергии) зависит от суммарного электрического сопротивления R, определяемой для данного материала конструктивным расположением электродов. От этого сильно зависит энергоемкость использования электроосмоса. Характерным параметром использования электроосмоса для снижения трения и прилипания является количество электричества Q = it. Его величина в каждом конкретном применении электроосмоса колеблется в пределах: для суглинков – 600-700 тяжелых глин – 900-1200 и для тонкодисперсных меловых пород – до 2000 Кл/м2 .

В практическом конструкция электроосмотического устройства для землеройных машин включает плоские или круглые анодные пластины расположены в углублениях рабочей поверхности (днище и стенки ковша или отвала) и и изолированы от нее, например, эпоксидным клеем. [3]. В другом варианте анодом служит специальная рамка со стержнями, заглубляемая в грунт на время электроосмоса.   Первый вариант   менее

громоздок, но при использовании этой схемы смачивается не вся поверхность (только катоды). Для транспортирующих машин типа самосвалов , скреперов разработана схема и расчет варианта со стержневыми электродами ( анодами) [ 4 ] , вводимыми в залипающую массу перед разгрузкой. Расположение стержневых электродов должно быть таким, чтобы при заданном режиме в наиболее удаленной от анода точке выделился необходимый смазочный слой воды ( порядка 30 мкм). Полученные выражения позволяют теоретически опреде- лить необходимые значения плотности тока, напряжения, мощности в зависимости от размеров и расстановки электродов, состояния грунта и возможной продолжительности электроосмоса или рабочей скорости машины- v 

Для средних условий можно принимать максимально допустимую скорость v = 0,1 + 0,2 м/с. При более высокой скорости на значителной части рабочей поверхности не будет успевать образовываться достаточный слой воды, т.е. эффективность элсктроосмоса при значительных скоростях будет малой. Рабочие скорости землеройных машин типа грейдера, бульдозера с поворотным отвалом, каналокопателя плужного типа и других обычно не превышает 0,5 м/с. Электроосмос может быть эффективен на таких машинах только при высоком напряжении и достаточно близком взаимном расположении электродов.

Зависимость соотношения коэффициентов трения при электроосмосе и без него от влажности W показывает резкий экстремум, соответствующий 0,6 – 0,7 W м – максимальной влагоемкости грунтов. При этом возможно снижение коэффициента трения f в 2-4 раза при плотности тока I =30-60 А/м2.. Практически, для резкого снижения силы прилипания величина i = 10 + 80 А/м2. Допустимая плотность тока ограничивается рабочим напряжением источника постоянного тока (обычно не превышающим 220 В) и требованиями техники безопасности..

Установлена зависимость силы адгезии Ра от параметров режима (времени – t и плотности тока) и свойств грунтов, определяющих их адгезионные свойства (влажности W и дисперсности D ).

Общая зависимость Ра = f (i, t, W, d) может быть сведена к f(Q, K, d) , где Q= it - количество электричества , d – эквивалентный диаметр, K – коэффициент консистенции грунта , учитывающий влажности пластичности и текучести дисперсных пород.

Значение выхода у определяет, во сколько раз снижается адгезия при электроосмосе для данных факторов.


Опытное уравнение регрессии (фактора оптимизации электроосмоса) имеет вид:


Оптимальные параметры приблизительно соответствуют лучшим условиям электроосмоса для снижения трения и прилипания..

Для выбранной схемы электродов и данного грунта имеется оптимальная продолжительность действия электрического тока( связанная с указанным выше предельным количеством электричества) и его плотность, превышение которых не дает увеличения эффективности электроосмоса. Рост плотности контакта (например, за счет сил прижатия) усиливает эффективность электроосмоса.

Так как многие современные землеройные машины имеют дизель-электрический привод, то отпадает необходимость в наличии самостоятельного источника энергии для электроосмоса. Для других машин требуется установка генератора мощностью 0,3 - 1,0 кВт/м2   рабочей поверхности.

Применение электроосмоса на влажных глинистых грунтах позволяет снижать усилия при копании грунтов на 15-20 %, повышать производительность благодаря лучшей выгрузки (из ковшей, кузовов, вагонеток) в 1,5-2 раза. Вследствие резкого снижения трения уменьшается изнашивание рабочих органов.

Электроосмос может быть использован для устранения намерзания, когда вода в тонких капиллярах глинистых грунтов не замерзает при температуре от -5 до -6 С. Рабочая поверхность в этом случае является анодом. Принципиальные схемы расположения электродов такие же, как и для снижения прилипания. Необходимо лишь рабочую поверхность соединить с положительной клеммой, а в катодах выполнить отверстия для стока воды. Для повышения эффективности смачивания при электроосмосе предложено включить в электрическую цепь автоматический переключатель полярности электродов, который изменяет полярность через 4 - 5 с, благодаря чему смачивается вся залипаюшая поверхность (А.с. 831905, СССР).

Существенный эффект получен при использовании электроосмоса при погружении свай. В последнее время разработан способ создания токопроводящего слоя железобетонных свай и оболочек путем их пропитки (приблизительно, на 1/3 погружаемой длины) 0,2 - 0,5 %-ным раствором хлористого натрия в течение 1 - 2 ч. Могут быть использованы другие соляные растворы. При забивке группы свай первая свая забивается обычным способом, затем ее токопроводящая часть подсоединяется к положительной клемме источника постоянного тока, а последующие погружаемые сваи - к отрицательной клемме. При погружении оболочек вокруг них забивается ряд трубчатых анодов.  Ориентировочное начальное  напряжение  120 -180 В,  сила тока до  150 А. По мере погружения сопротивление электрической цепи снижается и соответственно уменьшаются в 2 - 3 раза напряжение и сила тока. Катодом служит токопроводящее покрытие, наносимое на наружные стенки оболочек (например, опускных колодцев). Возможно использование специальных металлических катодных пластин.

При большой плотности тока электроосмос сопровождается электролизом, что способствует снижению трения грунта о сваю. Электроосмос сопровождается повышением уровня воды у сваи-катода и понижением у анода. Указанные факторы не только снижают трение на боковых поверхностях, но и способствуют уменьшению лобового сопротивления.

Рассмотрим основы теории и применения магнитной обработки.

При магнитной обработке происходит изменение физико-химических показателей водно-дисперсионных систем. В омагниченной воде наблюдается снижение гидратации ионов солей, повышается  их растворимость, изменяется кинетика кристаллизации, повышается скорость коагуляции и т.д. Магнитное воздействие на влажные материалы (грунты, бетоны) приводит к изменению их липкости, прочности твердения и другим эффектам.

В соответствии с одной из теорий омагничивания водных сред [2] магнитное поле воздействует на перемещающиеся в нем ионы. Возникающие при этом силы Лоренца возрастают с увеличением заряда иона, напряженности поля, скорости и направления потока воды. Положительно и отрицательно заряженные ионы (катионы и анионы) под действием сил Лоренца отклоняются в противоположные стороны.

Известно, что энергия магнитного поля, приходящаяся на единицу объема Е=мН2, где м–магнитная восприимчивость среды, Н напряженность.

При магнитной обработке водно-дисперсионных систем, величина Е значительно меньше энергии связи между частицами и их энергии теплового движения. Поэтому можно считать, что энергия макросистемы в магнитном поле практически не отличается от энергии системы вне поля. Иная картина наблюдается в микросистемах. Всякая элементарная частица наряду с зарядом, массой и другими свойствами обладает определенным моментом количества движения (спином) и постоянным магнитным моментом . В присутствии магнитного поля частицы фиксируются таким образом, что их энергии имеют значения, отличающиеся от значений энергии вне поля ( на величину магнитной индукции).

При магнитной обработке водно-дисперсных систем под влиянием внешнего магнитного поля происходит процессия отдельных оболочек и поляризация электронных облаков в молекулах, поэтому последние приобретают индуцированный магнитный момент, направленный антипараллельно внешнему магнитному полю. При этом энергия водородных связей изменяется, происходит частичный разрыв, что влечет изменение структуры воды и обуславливает наблюдаемые изменения плотности, поверхностного натяжения, вязкости и ряда других свойств воды.

Под воздействием магнитного поля ( МП ) деформируется в первую очередь более слабые, «длинные» связи. Поскольку кинетическая энергия колебания молекул воды вблизи временных положений равновесия при магнитной обработке не изменяется (температура постоянна), то повышение относительного количества прочных связей между молекулами объясняет уменьшение ионного произведения воды. Возникшая при движении воды в магнитном поле структура не является стабильной. Поэтому при прекращении действия магнитного поля она стремится приобрести прежнее состояние (характеризующееся минимумом энергии и наибольшим в данных условиях числом водородных связей между молекулами).

Внешнее магнитное поле  особенно сильно влияет на гидратацию ионов, а последняя в значительной мере определяет состояние границ раздела фаз и структурные изменения в водно-дисперсной системе. Воздействуя на молекулы воды, составляющие ближнее и дальнее окружение ионов, ослабляя связи одних и усиливая связи других, магнитное поле вызывает ассиметрию гидратных оболочек; в результате этого создаются условия для образования ионных ассоциатов (зародышей кристаллов).

Наложение внешнего магнитного поля на обрабатываемую водно-дисперсную среду вызывает структурные изменения, следствием которых является изменение вязкости, поверхностного натяжения, электропроводности и других свойств воды; возникшие под влиянием магнитного поля ионные ассоциаты являются зародышами новой субмикроскопической фазы, которые могут играть роль дополнительных центров кристаллизации и коагуляции.

Эффективность магнитной обработки воды зависит от ее химического состава.

Максимальный эффект магнитной обработки наблюдается для воды гидрокарбонатного класса. При магнитной обработке воды хлоридного класса эффект магнитной обработки уменьшается. Наименьший эффект отмечается при магнитной обработке воды сульфатного класса.

Оптимальные напряженности магнитного поля при магнитной обработке воды и водосодержащих смесей в практических приложениях по литературным данным [1, 4, 5, 7, 8] приведены ниже. Экспериментально отмечено, что после омагничивания водопроводной воды (постоянный магнит при напряженности поля Н = 1000 Э) происходит изменение электродного потенциала на границе сталь-вода - Dj от времени t. Изменение нмеет колебательный, затухающий характер, в отличие от монотонного изменения потенциала без магнитной обработки. Снижение потенциала связано с релаксацией свойств после воздействия магнитного поля ( МП ).

Время релаксации составляет от 3-4 часов до суток в зависимости от состава водного раствора или суспензии и режима МП.

Изменение угла смачивания водой фторопласта и хромированной поверхности и омического сопротивления воды от напряженности магнитного поля при различном режиме (при скорости потока воды через магнитное поле в пределах 0,3 –1,3м/с) имеет полиэкстремальный характер изменения указанных физических свойств при действии магнитного поля. Отсюда следует, что для максимального изменения свойств необходим контроль оптимизации режима МП.

Известные способы контроля эффективности магнитной обработки при водоподготовке основаны: на: изменении размеров и формы кристаллов, растворенных в воде химических примесей, с помощью специальной обработки воды и измерения размеров осажденных кристаллов на подложке в специальных микроскопах; кинетике оседания коагуляционной взвеси с построением и анализом седиментационных кривых, полученных с использованием седиментометра, высокоточных торзионных весов и др.

Недостатками этих способов являются необходимость использования для контроля качества магнитной обработки сложных и громоздких устройств), ограниченность области применения и высокая трудоемкость измерения и анализа результатов для получения данных по корректировке режима магнитной обработки (омагничивания).

Автором разработан просой является способ контроля качества магнитной обработки жидкостей (патент на по изобретение №2453825), включающий последовательное нанесение капель жидкости, подвергнутой магнитной обработке (МО) при заданном режиме, на твердую гидрофобную поверхность и оптимум МО находится по наибольшему изменению угла скатывания капель жидкости по наклонной поверхности. При этом измеряется угол наклона поверхности соответствующий началу скатывания капель до и после МО. Угол скатывания отражает изменение адгезионно-когезионных свойств. Опыты подтвердили большую точность этого способа для определения оптимального режима магнитной обработки.

Следует отметить, полученный в опытах, волнообразный колебательный характер изменения ( подобно показанному выше) градиента тока при затвердевании строительных растворов и глинистых паст( при положительной температуре) со снижением электропроводности системы . Эти опыты показывают наличие фазовых изменений во время твердения и, если известно ( для данного состава твердеющего материала) время периодов таких колебаний, представляется возможность целенаправленного воздействия на влагосодержащую систему постоянного или переменного электрического, магнитного или смешанного поля для регулирования конечных физико-механических свойств. Вязкость омагниченной воды и поверхностное натяжение существенно возрастает даже при низкой напряженности МП порядка 50 кА/м2. .При этом заметно изменяется диэлектрическая проницаемость и тепловые эффекты растворения. Характерным является, как указано выше, полиэкстремальность процессов изменения указанных физико -структурных изменений. Вследствие этого, режим МО ( напряженность магнитного поля, скорость прохождения воды через магнитное поле –v и частота импульсов МО -n) для конкретного практического применения ( с учетом данного состава и структурных особенностей воды ( особенно в поровом состоянии) следует контролировать., например, указанным методом. Рассмотрим примеры использования омагниченной воды. При слабом магнитном поле ( до 50 А/м) адгезия глинистых пород снижается а при более высокой напряженности поля – может возрастать. Этот фактор может использоваться для снижения залипания при транспортировке влажных пород , например, конвейерами. Напряженность до 50- 150 кА/м используется для интенсификации очистки сточных вод и снижения накипеобразования агрегатов теплоснабжения [2]. В строительном производстве МО водосодержащих твердеющих материалов [5] при напряженности около 100А/м , скорости потока v =1-3 м /с n =5-15 дает существенный эффект. Примерзание влажных грунтов к стали и оргстеклу после МО снижалось в 1,4 - 2 раза, когезионная прочность  глин и цементного теста и гипса повышалась  после затвердевания на 25-30%  с о снижением времени затвердевания, снижение силы трения влажного грунта по стали снижалось до 40%.. Поскольку химический состав и относительное содержание компонентов строительных смесей очень разнообразны, то режим оптимального электромагнитного воздействия также будет меняться и, соответственно, возникает необходимость оперативного контроля качества электромагнитной обработки.. Тоже относится и к омагниченным водным растворам    используемым    в теплоснабжении (снижение накипи),    химических технологиях, очистке водных стоков , интенсификации процессов флотации руд , медицинской терапии, сельскохозяйственных технологиях ( интенсификация прорастания семян, вегетационные поливы и др.) и других технологиях и процессах..Следует подчеркнуть малую энергоемкость МО для многих процессах используемых в промышленных и с/х технологиях 

 

Список литературы

1.     Григоров О.Н. Электрокинетические явления .Л: ЛГУ, 1978, 197с

2.     Душкин С.С., Евстратов В.Н. Магнитная водоподготовка на химических предприятиях. М: Химия,1986, 143с

3.     Заднепровский Р.П., Трохимчук М.В. Адгезионно-фрикционные свойства дисперсных тел и их регулирование . Волгоград: ВолГАСУ, 2010, 322с

4.     Заднепровский Р.П., Плахотнюк Ю.А. Теоретические основы исследования электроосмоса для снижения сопротивления перемещения влажных глинистых почвогрунтов по рабочим поверхностям машин // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2007 ,№ 9. С. 35-37

5.     Заднепровский Р.П. Активизация водных систем в слабых электромагнитных полях и возможности использования в строительных технологиях // Нанотехнологии , наука , производство, 2013,№ 6. с.79-82

6.     Заднепровский Р.П. Об эффективных методах снижения адгезии и трения при разработке и транспортировке влагосодержащих материалов /Механизация строительного производства,2013, № 10. С. 32-37

7.     Заднепровский Р.П., Багров В.В. Оптимизация режима лектромагнитной активации при регулировании когезионных и адгезионных характеристик//   Строительные материалы ,2011, № 11. с.37-39

8.     Заднепровский Р.П. Влияние электромагнитного воздействия на свойства жидких сред. Материалы 2-ой всеросс. конф. « Нанотехнологии и наноматериалы . Состояние и перспективы использования в Волгоградской области», Волгоград: ВолГУ, 2008, с.44-53

9.     Заднепровский Р.П. Энергетические показатели межфазных процессов глинистых грунтах и закономерности изменения электродных потенциалов в системе грунт- металл // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология , 2005, № 1, с.64-67в