雙極性脈沖磁場裝置研制及阻垢實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、污垢是電力、化工等工業(yè)領(lǐng)域中的常見問題，如何阻垢除垢也是技術(shù)難題。多年來，磁場阻垢除垢作為一種水處理技術(shù)因其簡便、經(jīng)濟(jì)無污染等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的研究。
　　本文設(shè)計(jì)了一套雙極性脈沖磁場發(fā)生裝置，并對(duì)磁場發(fā)生裝置的氣隙磁場進(jìn)行了仿真分析。首先計(jì)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(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻度Δ小于0.15％，滿足磁場阻垢實(shí)驗(yàn)中磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻性的要求。然后，依據(jù)Maxwell方程組的基本理論，分析發(fā)現(xiàn)，由多個(gè)

2、扇形永磁體組裝成的圓環(huán)型磁場裝置的磁感應(yīng)強(qiáng)度不能通過基本的電磁場理論計(jì)算法列寫方程組進(jìn)行計(jì)算，必須通過數(shù)值計(jì)算的有限元法進(jìn)行求解分析。接著，運(yùn)用ANSYS仿真得到了磁場發(fā)生裝置的水處理腔內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度分布規(guī)律，即在有效間距0.02m內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度一直保持在0.4T，并且當(dāng)圓環(huán)型裝置旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，處理腔內(nèi)中心點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以從-0.4T到0.4T交替變化4次，從而在水管內(nèi)形成了磁感應(yīng)強(qiáng)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(shù)監(jiān)測的磁場阻垢實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用LabX軟件對(duì)pH值、電導(dǎo)率和溫度值進(jìn)行在線監(jiān)測，縮短了數(shù)據(jù)記錄的時(shí)間間隔，降低了人工記錄的工作量。通過預(yù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了阻垢實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性。正交阻垢實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)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(shí)，此時(shí)阻垢率為49.33%。對(duì)正交阻垢實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，得

4、到三因素三水平下對(duì)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(shù)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(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)pH值存在波動(dòng)現(xiàn)象，且溫度越高波動(dòng)越劇烈。
　　最后，進(jìn)行了鈣離子濃度、電導(dǎo)率與時(shí)間的相關(guān)性研究，建立了基于脈沖磁場正交阻垢實(shí)驗(yàn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并結(jié)合此模型與遺傳算法進(jìn)行了阻垢參數(shù)尋優(yōu)。結(jié)果表明，脈沖磁場對(duì)循環(huán)水溶液中離子的穩(wěn)定狀態(tài)有促進(jìn)作用，隨著頻