雙極性脈沖磁場裝置研制及阻垢實驗研究.pdf

1、污垢是電力、化工等工業(yè)領域中的常見問題，如何阻垢除垢也是技術難題。多年來，磁場阻垢除垢作為一種水處理技術因其簡便、經濟無污染等優(yōu)點得到了廣泛的研究。
　　本文設計了一套雙極性脈沖磁場發(fā)生裝置，并對磁場發(fā)生裝置的氣隙磁場進行了仿真分析。首先計算得到基于釹鐵硼N40的永磁體磁場發(fā)生裝置在水處理腔體產生的磁感應強度均勻度Δ小于0.15％，滿足磁場阻垢實驗中磁感應強度均勻性的要求。然后，依據Maxwell方程組的基本理論，分析發(fā)現，由多個

2、扇形永磁體組裝成的圓環(huán)型磁場裝置的磁感應強度不能通過基本的電磁場理論計算法列寫方程組進行計算，必須通過數值計算的有限元法進行求解分析。接著，運用ANSYS仿真得到了磁場發(fā)生裝置的水處理腔內磁感應強度分布規(guī)律，即在有效間距0.02m內磁感應強度一直保持在0.4T，并且當圓環(huán)型裝置旋轉一周時，處理腔內中心點處的磁感應強度可以從-0.4T到0.4T交替變化4次，從而在水管內形成了磁感應強度大小為0.4T的雙極性脈沖磁場，并且垂直于水流方向。<

3、br>　　本文利用雙極性脈沖磁場發(fā)生裝置、循環(huán)水裝置和測量儀器研制了一套微型循環(huán)水多參數監(jiān)測的磁場阻垢實驗平臺。實驗平臺采用LabX軟件對pH值、電導率和溫度值進行在線監(jiān)測，縮短了數據記錄的時間間隔，降低了人工記錄的工作量。通過預實驗驗證了阻垢實驗的可重復性。正交阻垢實驗的數據表明，阻垢效果最好的是初始鈣離子濃度為6mmol/L、脈沖磁場頻率為40Hz、循環(huán)水溫度為40°C時，此時阻垢率為49.33%。對正交阻垢實驗結果進行方差分析，得

4、到三因素三水平下對阻垢率的影響程度依次為脈沖磁場頻率、初始鈣離子濃度和水溫度，其中，最優(yōu)阻垢參數為初始鈣離子濃度5mmol/L、脈沖磁場頻率40Hz、循環(huán)水溫度40°C。實驗中發(fā)現pH值存在波動現象，且溫度越高波動越劇烈。
　　最后，進行了鈣離子濃度、電導率與時間的相關性研究，建立了基于脈沖磁場正交阻垢實驗的BP神經網絡模型，并結合此模型與遺傳算法進行了阻垢參數尋優(yōu)。結果表明，脈沖磁場對循環(huán)水溶液中離子的穩(wěn)定狀態(tài)有促進作用，隨著頻