-- А вот и товарищ, который поможет нам поймать разлетающиеся шарики,-- представил меня хозяин дома.
Оказывается, вся компания, собравшаяся у кандидата технических наук В. А. Лисиченко, увлечена проблемой производства стеклянных шариков. Химиков, механиков, дорожников, полиграфистов, стеклодувов, прибористов и физиков-оптиков сплотил он каким-то чудом в единый коллектив, и вот они вечерами спорят о стеклянных шариках. Пока хозяин готовил в большой кастрюле кофе, мне успели коротко изложить суть проблемы.
Стеклянными микрошариками покрывали бакены, и те в свете пароходных прожекторов ярко сверкали, обозначая фарватер. Пытались изготовлять такие шарики из оргстекла. Но все в небольших масштабах.
За три месяца в группе Лисиченко научились варить особое, напоминающее хрусталь стекло с коэффициентом преломления, близким к 2. Но когда из этого стекла попробовали сделать шарики, ничего путного не получилось. Маленький (около 20 мкм в диаметре) шарик парил в воздухе, выплясывал немыслимые коленца. Вдоволь налетавшись, оседал, но не в подставленный противень, а куда попало.
Лисиченко прихлебывал из чашки кофе и рассказывал, что каждый стеклянный шарик -- это объектив. Лучи све-1 та, преломившись на сферической поверхности, должны. войти в него, отразиться от противоположной границы и сфокусироваться в одной точке.
...Инициативная группа работала вовсю. Демонстрация милицейского жезла, сияющего мириадами микрошариков, вызвала сенсацию. Обычный дорожный знак рядом со знаком, изготовленным членами инициативной группы из НИИавтоприборов, выглядел еле заметным. К участию в мозговом штурме был привлечен начальник печатного цеха одной крупной типографии. Вместе с ним разработали способ нанесения микрошариков на металлическую основу знака. Идея была такова: на обычной машине методом шелкографии изготавливаются переводные картинки-"бутерброды": прозрачный слой с рисунком, соответствующим данному знаку, слой микрошариков, слой алюминиевой краски (отражающий) и, наконец, клей. Объехав на машине с выдвижной люлькой огромный участок дороги, мастер может за один день на обычные знаки наклеить светящиеся изображения...
Так было бы, если бы умели ловить микрошарики.
Однажды на очередном заседании, когда допивали третью кастрюлю кофе, вдруг кто-то бросил идею: стекло расплавить и, как пульверизатором, распылять шуховской форсункой.
-- Ничего не выйдет. Стекло вязкое, забьет трубки...
-- Пропускать стеклянный порошок через переменное электрическое поле,-- несмело заметил еще кто-то.
-- Индукционный нагрев! Гидрозатвор из расплавленного металла! Плазмотрон! -- посыпались предложения.
-- Обычный вентилятор! Если его сделать из жаропрочной стали и, как в печи аэродинамического, подогрева, соединить нагнетательный патрубок с всасывающим, получится замкнутый аппарат. Воздух от трения разогреется, и нам только останется засыпать в него стеклянный порошок и получить микрошарики.
-- Вентилятор -- это уже близко,-- поддержала нахш единственная женщина.-- Когда рассчитываете пылеулавливающие агрегаты, какой формы пылинки вы себе представляете?
-- Известно какой,-- отвечаю,-- шарообразной! Это в учебниках рекомендуется.
-- Итак,-- подытожил главный стеклодув группы Б.Щ. Васин,-- известен способ превращения порошка в идеальные шарики, есть методика, есть гидропылеуловитель способный захватить частицы меньше микрометра...
-- Но, позвольте,-- спохватился он,-- пылеуловитель-то гидравлический! Как раскаленная плазма будет соседствовать с водой. Вода закипит, а то и взорвется.
Начали составлять тепловой баланс. Сколько стекла нужно расплавить, сколько воды испарить, какая для этого потребуется мощность тока. Подсчитали, и получилось, что маленькая струйка воды позволит всему остальному объему удерживаться на грани кипения, но не кипеть. Тут же положили на стол лист миллиметровки и набросали эскиз.
На следующий же день в мастерской приступили к изготовлению опытной установки. Пуск происходил на Московском заводе электровакуумных приборов, где нам разрешили немного поэксцериментировать после смены. Мерно зарокотала водородная горелка, и по команде Baсина струю молотого стекла пустили в факел. Уже через полчаса двухведерный бункер пылеуловителя был поло микрошариками.
-- Ну вот, для наших опытов хватит на ближайших сто лет,-- заметил Лисиченко.-- Теперь вопрос в том, возьмется за изготовление промышленной установки. Инициативная группа больше ничего сделать не может.
За тему, почти решенную, пока не взялся ни один институт. На установку, в которой так удачно сочетались "вода и пламень", выдали авторское свидетельство No 330117, а из остатков микрошариков мы понаделали всяких светоотражающих приборов и дорожных знаков. Одид из них: "Осторожно, дети!" -- висит у меня на стене. Но что в нем толку, если он отражает только свет от настольной лампы? Выдали нам авторское свидетельство No 325503 и на водомерное стекло, отличающееся тем, что одна его сторона покрыта шариками-катафотами и лучи света, падающие на нее в том месте, где стекло не заполнено водой, образуют сверкающую полоску, которая видна из любой точки котельной. Это предложение, мог бы использовать завод, выпускающий водомерные стекла для паровых котлов.
Стала наша инициативная группа распадаться. Одни за докторские диссертации засели, другие за кандидатские, третьи решили техникум окончить, чтобы не отставать.
Свои технические решения мы предлагали промышленности. Пока дело движется медленно. Но надежды не теряем.
Если сбросить со счета то удовлетворение, которое принес участникам группы совместный поиск, и если даже нам не удастся реализовать свою находку,-- а мы будем стараться! -- все равно останется положительный итог. Мы внесли свой вклад в копилку технических идей.
Когда разработка антициклона была в основном закончена, я сложил все эскизы вариантов в стопку, перетасовал и разложил на столе (рис. 7). Во главу угла поставил антициклон. По вертикали расположил варианты антициклона, в которых эффект осевой струи усиливается за счет добавления энергии вращения, тепла, воздуха и воды, а по горизонтали -- графы с решениями той же задачи, сделанными по принципам: введения дополнительного эффекта, "наоборот", "матрешка", мультипликация, а также наложения электрического и магнитного полей. Итак, первый элемент, порядковый номер 1, --обычный антициклон. Цилиндрический корпус с вход-
Рис. 7. Периодическая система антициклонов:
1 -- антициклон; 2 -- циклон; 3 -- антициклон "наоборот"; 4 -- двухступенчатый циклон; 5 -- антимультициклон; 6 -- двухступенчатый пылеуловитель; 7 -- магнитный антициклон; 8 -- устройство для перегрузки рыбы; 9 -- сепаратор мельницы; 10 -- ротационный пылеуловитель; 11 -- турбофильтр; 12 -- антициклонный пылесос; 14 -- разгрузитель пневмотранспорта; 16 -- уборщик газонов; 17 -- шахтный теплообменник; 18 -- запечный теплообменник "Робот"; 19 -- антициклонный теплообменник с цепной завесой; 20 -- многоступенчатый циклон; 22 -- циклонный теплообменник; 25 -- гидропылеуловитель; 26 -- скруббер; 27 -- вертикальная шахтная печь; 28 -- гидровоздушный циклон; 29 -- производство цементного клинкера; 31 -- гидродинамический пылеуловитель; 32 -- дымогенератор Азчеррыба; 33 -- антициклон с воздушной рубашкой; 34 -- антициклон с наддувом; 35 -- пылеуловитель вагранки
ным патрубком, направленным на отверстие в конусной части. Диаметр отверстия обязательно должен быть чуть больше диаметра патрубка. Соосность абсолютно необходима. Иначе пылевой поток не пойдет по инерции в отверстие, а ударится о стенку конуса, и эффекта осевой струи как не бывало! При соблюдении соосности и достав точно близком расположении входного патрубка к отверстию в конусе антициклон отлично ловит высушенную травяную сечку, палые листья деревьев, бумажный мусор, текстильные угары, хлопок и т. д.
Словом, все те частицы, которые обладают высокой парусностью, а при участии в циклонном процессе из вое душного потока выделяются крайне вяло, так как сила дрейфа у них значительно больше центробежной.
По горизонтали, под номером 2, в графе "Введение дополнительного эффекта" показан обычный циклон частичным ответвлением воздуха из входного патрубка и вводом его в конусную часть. Такой эффект без особых переделок позволяет снизить сопротивление обычного циклона и предотвратить зависание пыли в конусной части. Особенно целесообразно ставить такие трубопроводы в циклонных теплообменниках и циклонах -- разгрузителях пневмотранспорта.
Следующая графа -- "Принцип "наоборот". Показан обычный антициклон, перевернутый конусом вверх. Парадоксально, но факт -- степень улавливания в нем ничуть не меньше, чем у антициклона 1. Дело в том, что в эффекте улавливания частиц с помощью осевой струи влияние гравитации почти полностью исключено. Например, кленовый лист, попавший в антициклон, летит в бункер, как двадцатипятиграммовая гирька. Если поставить на его пути ладонь, он довольно больно ударит по ней. Кстати в качестве мусоросборника при механической уборке газонов и дорожек лучше всего использовать именно антициклоны (см. графу "Технология"). Ведь в обычных циклонах листочки бумаги, окурки и сигаретная упаковка практически не улавливаются, а в тканевых фильтрах такие фракции сразу покрывают всю площадь фильтрации, и отсос воздуха прекращается.
Следующим номером, 4, в графе "Матрешка" идет аппарат "Двухступенчатый циклон" (внутренняя вставка антициклон). Поток запыленного воздуха входит через патрубок сразу в антициклон, под действием инерции очищается в нем от крупных фракций, имеющих большую парусность, а затем через каналы между завихривающими лопастями выходит в зазор между стенками корпуса и вставки, совершает в нем вращательное движение, под действием центробежных сил освобождается от мелких фракций и удаляется через патрубок. Это типичное "матрешечное" решение технической задачи. Внутри одного корпуса устанавливается другой. Их эффективности складываются, а сопротивление возрастает незначительно, так как отсутствуют обычные при последовательном подключении воздуховоды.
В квадрате 5 показана мультипликация антициклона. Параллельно подключены четыре элемента. Но их может быть и 16 и 24 и больше. Мультипликация позволяет увеличить общий периметр отверстий входных патрубков и снизить общую высоту установки. При этом возрастает эффективность отделения пыли от воздуха. Ведь чем больше периметр, тем меньший слой воздуха приходится преодолевать пылинке, а чем меньше диаметр входного патрубка, тем меньше при том же соотношении диаметра патрубка к высоте будет общая высота установки.
Под номерами 6 и 7 показаны варианты наложения электрического и магнитных полей на действие антициклонов. В двухступенчатом пылеуловителе (квадрат 6), первый циклон которого изготовлен из пластмассы, улавливание происходит постадийно. В первом циклоне пыль вращается, заряжается от трения по стенкам, накатывается в довольно крупные шарики и в антициклоне эффективно улавливается, так как чем выше сечение частиц, тем выше и эффективность их улавливания.
Заканчивается горизонтальный ряд модификаций антициклона наложением магнитного поля на эффективность пылеосаждения. По кольцу внутри и снаружи антициклона расположены постоянные магниты. Между ними помещены железные опилки, образующие пористый фильтр, в котором эффективно задерживаются все частицы, не осевшие за счет эффекта осевой струи. В графе 8 показано довольно неожиданное применение антициклона (предложение Л. П. и С. Л. Шишмаковых) для перекачки рыбы. Такой способ предохраняет ее от повреждений.
Принцип действия пылеуловителей, помещенных во втором ряду, усилен эффектом вращения. Так, в сепараторе мельницы, помещенном в квадрате 9, в качестве входного патрубка антициклона используется вращающаяся вместе с корпусом мельницы цапфа. Через нее выходит воздушный поток, увлекающий с собой измельченный материал. При этом по инерции крупные фракции! пролетают в камеру и возвращаются на домалывание, а мелкие фракции отсасываются через патрубок.
В квадрате 10 изображен ротационный пылеуловитель, в котором вакуум создается чистым отсеком крыльчатки. Запыленный поток поступает через патрубок, по инерции пролетает в грязный отсек крыльчатки и сбрасывается ее лопастями в бункер. Очищенный воздух чистый отсек крыльчатки нагнетает в патрубок. Дополнительный эффект, используемый в установке, заключается в том, что ее крыльчатка одновременно служит и для отделений пыли из потока, и для отсасывания пыли из места ее выделения.
В турбофильтре (квадрат 11) крыльчатки не отсасывают пыль и не побуждают движение пылевоздушного потока, а, наоборот, вращаются, как турбины, этим же потоком. Снаружи крыльчатки обтянуты мелкоячеистой сеткой, на которой оседают пылинки, не выделившиеся из потока по инерции.
В квадрате 12 (принцип "матрешка") показан антициклонный пылесос, а в квадрате 13 (принцип мультипликации) автор не смог поместить никаких конструкций, так как еще ничего не придумал. Любой из читателей может восполнить этот пробел и подать от своего имени заявку. То же касается и других, пока еще не состоявшихся изобретений, которых ждут белые поля квадратов 15, 21, 23, 24, 30, 36, 37, 38, 39, 40. Конечно, автор оставил исследователям наиболее трудные, нерешенные задачи, но не исключено, что именно их решения и дадут наибольший эффект. А вообще-то, пробелы в таблице -- не помеха. Возможно, они всегда будут в ней. Не исключено, что кто-то придумает ультразвуковой антициклон, кто-то возьмет один из элементов периодической системы, поставит его во главу угла и начнет его совершенствовать по горизонтали и вертикали. Особенно пригоден, на мой взгляд, для этого "Разгрузитель пневмотранспорта" (квадрат 14). Его входной патрубок сделан из перфорированной трубы, на которую надета катушка. Патрубок вварен в крышку бункера, а на катушку через ролики намотана электретная нить. Она образует дополнительный фильтрующий слой, в котором под действие электрического заряда оседают даже мельчайшие аэрозоли. Постепенно нить с катушки перематывается, проходя через щетки, очищающие с нее пыль и создающие на нити новый заряд. Вместо электретной нити может быть использован шнур из любого синтетического материала.
Все изобретения, помещенные в третьем ряду, относятся к области теплопередачи. В основном это устанавливаемые за цементными печами теплообменники. Их принцип действия заключен в обработке поступающей сверху цементной сырьевой муки встречным потоком газов. Подогретая мука улавливается в элементах антициклонов и направляется во вращающиеся цементные печи. Все указанные теплообменники автор разрабатывал совместно с сотрудниками ВНИИцеммаша.
Четвертый ряд таблицы почти полностью заполнен аппаратами, в которых улавливание пыли осуществляется жидкой фазой. Наиболее широко внедрен гидропылеуловитель (квадрат 25) и скруббер (квадрат 23), отличающийся тем, что в нем эффект осевой струи усилен косыми лопастями, закручивающими водовоздушную смесь под козырьком. Это способствует более активному массообмену.
В квадрате 27 показана "Вертикальная шахтная печь", разработанная совместно с сотрудниками института НИИавтоприбор для производства и эффективного осаждения сверхминиатюрных стеклянных шариков -- катафотов. В этой конструкции входной патрубок является одновременно топочным объемом, в котором плазмой оплавляются мельчайшие стеклянные крупинки, тут же превращающиеся в шары и осаждающиеся в слое воды. С мелкими твердыми фракциями здесь не борются, а, наоборот, производят -их для изготовления самосветящихся автодорожных знаков.
В квадрате 28 новое "матрешечное" решение. Внутрь гидропылеуловителя, состоящего из нескольких сопл, вмонтирован антициклон. Воздух сначала очищается в нем от пыли, а затем поступает в сопла и барботирует через воду. Преимущество такого решения -- увеличение периодов времени между чистками.
В квадрате 29 показано устройство для обеспыливания уходящих газов цементных печей, работающих по мокрому способу производства. Уходящие газы из печи направляются к нескольким соплам и, выходя из них, с силой ударяются о зеркало разлитого шлама. При этом около 90% пыли осаждается на поверхности шлама и вместе с ним поступает обратно в печь.
В квадрате 31 показан гидродинамический пылеуловитель, отличающийся тем, что циркулирующая в нем вода омагничивается и значительно усиливает свои пылеулавливающие свойства.
В квадрате 32 показано устройство дымогенератора, разработанного в объединении Азчеррыба. Общий дефект четвертого ряда -- сложность удаления пульпы. Достоинство -- чистота очистки.
Последний ряд менее всего заполнен, но есть надежда, что уже вскоре для заявок не хватит пустых квадратов, дело в том, что используемый в нем для "промывки запыленного потока" воздух оказывает такое же действие на процесс улавливания, как и вода. В антициклоне (квадрат 33) чистый воздух засасывается вместе с пылевым потоком и обволакивает его, как завеса, на всем пути движения внутри конуса от кольцевой щели между патрубком и рубашкой до отверстия в бункере.
В квадрате 34 тот же эффект достигается за счет нагнетания чистого воздуха вентилятором, а в квадрате 35 антициклон перевернут. Воздушная завеса в нем также создается отдельным вентилятором. Такое устройство можно закрепить на любой пылящей трубе, но наибольший эффект оно даст именно на вагранках, так как мокрые пылеуловители четвертого ряда на вагранках внедрить трудно из-за агрессивности выбросных газов.
Все помещенные в таблице пылеуловители разработаны автором или при его участии, но, я думаю, труд любого товарища, желающего дополнить таблицу, будет встречен с благодарностью и пониманием. В принципе ведь вокруг каждого из сорока квадратов можно нарисовав еще по сорок!
"За последние годы в промышленности появились новые пылеуловители -- ротоклоны. Различны их технические характеристики и конструктивное исполнение, различны области применения и составы очищаемых газов.
Осмыслить особенности ротоклонов, которые были разработаны в последнее время, мне помогла "Периодическая система пылеуловителей",-- написал после публикации этой статьи в журнале "Техника и наука" ( No 6 3j 1979 г.) кандидат технических наук, заслуженный изобретатель Грузинской ССР Т. А. Шилакадзе.-- Я несколько изменил порядок и расположил в ее квадратах наиболее известные конструкции ротоклонов, предлагаемых фирмами или группами инженеров, действующими при общественных конструкторских бюро. Конечно, количественный анализ работы пылеуловителей таким образом дать нельзя, но качественную оценку -- вполне возможно".
Итак, "Периодическая таблица ротоклонов" (рис. 8).
Первая графа -- ротоклоны, действующие за счет барботирования газа через воду. Они отличаются друг от друга лишь формой и расположением элементов барботирования -- то принимают форму простейшей перегородки, то изгибаются в форме утки, то сворачиваются в кольцо или спиралью, то дробятся, как в мультипликаторе, то намагничиваются, то приобретают форму "матрешки".
Затем идет способ передувки. Поток чистого воздуха направляют на барботирующий через воду газ. Следующий способ -- двух- и более ступенчатая очистка. Запыленный газ сначала охлаждается в первой ступени, увлажняется, и его частицы коагулируют. Затем он поступает во вторую ступень, где они осаждаются. Четвертый способ -- "перелив". В нем воду после барботирования направляют по трубопроводу в отдельно стоящий бункер, где она осветляется и вновь поступает на барботирование. Например, применяя метод кольца и способ двухступенчатой очистки, можно получить новый ротоклон и т. д.
Начинается таблица простейшим промывным сосудом (клетка 1), разделенным прямыми перегородками. Далее (клетка 2) идет типичный ротоклон с изогнутыми перегородками, выпускаемый фирмой "Эрфильтр" (США). За ней, в клетке 3, находится гидродинамический пылеуловитель; отличающийся тем, что его перегородка в целях увеличения периметра свернута кольцом. За счет этого в том же корпусе периметр увеличился в 3,14 раза и исчезли "аэродинамические тени", неизбежно присутствующие в прямоугольном канале.
В клетке 4 приведен почти такой же пылеуловитель, отличающийся тем, что кольцом изогнута не фасонная, а прямая перегородка. Это упрощает изготовление и позволяет между перегородкой и входной трубой разместить спиральные направляющие, завихряющие воду и газ и тем самым продлевающие контакт между ними.
В клетке 5 показан гидродинамический' пылеуловитель, применяемый на Московском чугунолитейном заводе имени Войкова. В нем использован метод мультипликации. Объект разделен на множество подобных элементов, приведенных в клетке 3. Путем наложения магнит-
Рис. 8. Периодическая система ротоклонов:
1 -- простейший барботер; 2 -- ротоклон; 3 -- гидродинамический пылеуловитель; 4 -- гидродинамический пылеуловитель со спиральными направляющими; 5 -- гидродинамический пылеуловитель с несколькими параллельными барботажными элементами; 6 - гидродинамический пылеуловитель с наложением магнитного поля; 7 -- ротоклон, первой ступенью которого является циклон-"матрешка"; 8 - простейший барботер со щелью для подачи воздуха; 9 -- ротоклон со щелью для подачи воздуха; 11--гидродинамический пылеуловитель со спиральными направляющими и щелью для подачи воздуха; 15 -- ротоклон, нижняя перегородка которого служит поплавком для поддержания заданного уровня воды; 16 -- ротоклон "Урал"; 17 -- двухступенчатый кольцевой ротоклон; 18 -- ротоклон А. Шандыбина; 23 -- ротоклон с бункером сбора шлама; 24 -- кольцевой ротогклон с бункером сбора шлама; 27 -- ротоклон с магнитной обработкой воды.
ного поля повышена эффективность работы ротоклона, показанного в клетке 6.
В зазоре между входной трубой и внутренними стенками корпуса ротоклона помещается слой железных опилок, поддерживаемый во взвешенном состоянии постоянными магнитами. Брызги и частицы пыли, не уловленные при барботировании, задерживаются в слое опилок.
В клетке 7 приведен ротоклон, созданный по типу "матрешки". Внутри размещенных по кругу сопл находится циклон. Запыленный газ поступает в него, где частично обеспыливается под действием центробежной силы, а затем проходит вторичную очистку в соплах ротоклона.
В ротоклонах второго ряда в клетках 8, 9 и 11 показаны те же конструкции, что и в клетках 1, 2 и 4, отличающиеся лишь тем, что для предотвращения брызгоуноса в их корпусах проложены щелевые каналы, соединяющие их полости с атмосферой. Когда внутри ротоклонов вентиляторы создадут вакуум, через щели в корпусе войдут плоские струи воздуха и отсекут выходные патрубки для, очищенного газа от зоны барботирования плотными воздушными завесами.
В третьем ряду таблицы представлены двухступенчатые ротоклоны, в которых воздух сначала проходит первую барботажную щель, где частицы пыли покрываются пленкой воды, сконденсировавшейся на их поверхности из водяного пара. Затем несколько утяжелившиеся частицы поступают во вторую щель, где и улавливаются.
Открывает ряд (клетка 15) ротоклон, узел барботирования которого выполнен из двух прямых перегородок, причем нижняя перегородка выполнена из легкого материала и одновременно выполняет роль поплавка регулятора уровня. При этом скорость проходящей в этом канале газоводяной смеси регулируется за счет опускания и подъема нижней перегородки. Второй ступенью очистки в этом ротоклоне служит расположенная под углом 90░ к Щели плита, о которую разбивается водяной поток и где укрупненные частицы пыли оседают вместе с брызгами. Далее следует клетка 16. В ней показан ротоклон "Урал". Конструктивно он мало чем отличается от своих собратьев. Первая зона барботирования, за ней вторая.
Конечно, дважды промытый газ чище, чем промытый только один раз.
Мы проводили опыты на ферросплавном заводе по опробованию двухстадийной очистки газа. Было установлено, что в ротоклоне улавливаются довольно тонкие фракции ферросплавной пыли, и коэффициент полезного действия ротоклона оказался достаточно высок, однако золи с размером частиц меньше 1 мкм в нем не улавливались, В клетке 17 также показан двухступенчатый ротоклон кольцевого типа. Конструктивно он идентичен ротоклону "Урал", но и в нем аэрозоли не улавливаются.
В клетке 18 приведен ротоклон, разработанный инженером О. Шандыбиным и другими сотрудниками Московского пусконаладочного управления Министерства машиностроения для животноводства и кормопроизводства СССР. Преимущество этого ротоклона заключается в том, что узел его барботирования подвешен на эластичной вставке, как поплавок, и следует за всеми изменениями уровня воды. Газ хорошо очищается, "подныривая" под концентрические перегородки. Такой ротоклон не привязан к водопроводу и может быть передвижным.
И последняя графа таблицы. В ней ротоклоны разделены на две части: узел барботирования в них расположен отдельно, а бункер сбора шлама соединен с корпусом трубопроводами. Вода из узла барботирования по трубопроводу сливается в бункер, где из нее оседает шлам, после чего осветленная вода вновь идет в узел барботирования. Начинает этот ряд барботажно-вихревой пылеуловитель (ВВП). Принцип его конструкции лег в основу ротоклона "Урал", но ВВП в отличие от "Урала" более эффективен, так как в его узел барботирования поступает чистая вода.
Ротоклон в клетке 24 объединил в себе и эффект кольца, и эффект перелива. А в клетке 27 показан аппарат, объединивший в себе эффект кольца, эффект перелива и еще один интересный эффект, на котором следует остановиться особо, так как он применим почти ко всем ротоклонам. Специалисты по магнитной обработке воды выяснили, что если в отстойник залить сточную воду, предварительно пропущенную между несколькими постоянными или электрическими магнитами, то ее осветление значительно ускорится. Кроме того, прошедшая магнитную обработку вода более эффективно улавливает тонкие фракции некоторых видов пыли.
Магнитно-гидродинамическим ротоклоном таблица заканчивается. В принципе ее можно расширить, введя такие приемы технического творчества, как "наоборот", "наложение дополнительного эффекта", "наложение акустического и электрического полей" и т. д. Но для такой узкой области, как ротоклоны, я думаю, этого будет достаточно. Остались пустые клетки, в которые нетрудно поставить какие-нибудь новые ротоклоны. Возможно, они окажутся и более совершенными, чем известные.
Во второй половине XVIII в. Старый свет облетело сенсационное известие -- парижский врач Месмер излечивает различные болезни с помощью намагниченной воды. На рекламных листках, иллюстрировавших это сообщение, были изображены представители французского высшего общества, приятно проводящие время у больших лоханей с водой. К лоханям подведены подковообразные магниты. Некоторые дамы и господа, принимая процедуры, одновременно наслаждались музыкой. Надо сказать, что Месмер приписывал целебные свойства не только чудодейственным "магнетическим флюидам", но и гипнозу и музыке.
Сейчас, по прошествии 200 лет, можно с уверенностью сказать, что Месмер действительно оказывал помощь своим пациентам, в особенности страдавшим нервными расстройствами, но его сгубила реклама. Сначала в Вене, а затем в Париже он наделал столько шума, приписав своему методу лечения такие небывалые успехи, что в 1784 г. король поручил Парижской академии наук создать компетентную комиссию по изучению метода Месмера. Комиссий, в которую вошли такие известные ученые, как Лавуазье и Франклин, установила, что вода в снабженных магнитами ваннах не могла оказывать никакого заметного влияния на здоровье людей, что никакого месмеровского животного магнетизма в природе не существует, а сам Месмер не более как шарлатан.
Но прошли годы, и многое из того, что Месмер пытался применить на практике, получило теоретическое подтверждение. Гипнозом стали лечить нервные расстройства. Даже музыка, которая Парижской Академии показалась уж совсем бесполезной, со временем нашла применение в медицине. И только магнитная вода так больше и не применялась...
XX век ознаменовался небывалым развитием тепловой энергетики. И появилась новая проблема -- защита труб и котлов от накипи. Чего только для этого не применяли! В котлы добавляли каустическую соду, порошок "антинакипин", смягчали воду в специальных аппаратах, фильтровали, заменяли конденсатом. При больших котельных появились даже специальные цехи для водоподготовки. И все равно, лишь только кончался отопительный сезон, десятки тысяч котлочистов, прихватив с собой специальные фрезы, направлялись в котельные.
В 30-х годах советские физики Р. Я. Берлага и Ф. К. Горский обнаружили неожиданный эффект: если насыщенный раствор солей поместить в магнитное поле, то процесс выпадения кристаллов изменится. Казалось бы, как может влиять магнит на среду, в которой нет и следов ферромагнитных частиц? Раз за разом ученые ставили опыты -- эффект существовал. Почему? Как? На основании каких законов? Все это было настолько необъяснимо, что дальше опытов дело не пошло и вскоре почти совсем забылось.
1945 год. Бурный послевоенный рост промышленного и жилищного строительства. И как гром среди ясного неба: в Бельгии открыт способ магнитной обработки котловой воды, предотвращающий всякое образование накипи. Приступили к выпуску небольших аппаратов, снабженных набором постоянных магнитиков, расположенных в трубопроводе попарно: одноименными полюсами друг к другу. Был налажен и выпуск приборов с электрическими магнитами. Они предназначались для обработки больших объемов воды. За короткое время было продано более 60 тыс. аппаратов. Опубликованы отзывы предприятий, на которых магнитные аппараты дали положительный эффект.
В 50-х годах в Институте горного дела имени! А. А. Скочинского под руководством профессор; В. И. Классена были проведены большие исследование по изучению смачиваемости различных веществ магнитной водой. Цель работы сводилась к усовершенствовании флотации -- основного способа обогащения руд. Принцип флотации заключался в том, что частицы минералов, находящиеся в водной суспензии, прилипали к мельчайшим пузырькам воздуха, продуваемого через дно аппарата, и вместе с пузырьками всплывали на поверхность. Поразительно, но факт, что, если воду предварительно обработать в магнитном поле, частицы к воздушным пузырькам прилипают значительно быстрее и прочнее.
Эффективность процесса повышалась на 20--50%. На медных, свинцовых и фосфорных рудах новый способ дал положительные результаты. Параллельно выявился еще один эффект: если в отстойник налить грязную сточную воду, предварительно пропущенную через магнитное поле, то процесс ее осветления значительно ускорится. Однако в данном случае осаждение происходит только при определенной напряженности магнитного поля. Например, до 160 эрстед скорость осаждения увеличивается, по достижении 200 -- снижается, а после 480 эрстед опять начинает расти. Почти так же влияет омагничивание воды на работу мокрых пылеуловителей барботажного типа. Их коэффициент полезного действия увеличивается.
И совсем уж странным кажется такое свойство магнитной воды: если на ней замешать бетонную смесь, то бетон не только быстрее затвердеет, но и прочность его возрастет в 1,5 раза.
Мне довелось беседовать с главным инженером одного завода железобетонных изделий.
-- Знаете ли вы,-- спросил я,-- что магнитная обработка воды, подаваемой в растворный узел, значительно повышает прочность изделий?
-- Еще бы! -- ответил он,-- Об этом писали в газетах, и не раз.
-- Почему же вы тогда не пользуетесь этим методом?
-- По двум причинам: во-первых, мы не знаем, какие требуются магниты и где их можно достать; во-вторых, магнитная обработка почему-то не всегда дает положительный результат, а у нас все-таки завод, а не опытный полигон. Вот когда ученые сами разберутся, разработают типовые магнитные аппараты, составят инструкции по их применению, а из технического управления придет соответствующее указание, вот тогда мы с радостью внедрим их на всех участках. А пока...
Точно так же обстоят дела и на заводах, изготовляющих силикатный кирпич. Есть опытные данные, подтверждающие, что магнитная обработка воды, на которой замешивается раствор, повышает прочность кирпича. Данные обнадеживающие, но... До массового внедрения магнитной обработки воды и здесь еще далеко.
Что же получается? На тысячах заводов, где магнитная обработка могла бы сэкономить нашему государству десятки, а может быть, и сотни миллионов рублей, рассуждают так, как мой знакомый главный инженер, И лишь на некоторых, где работают энтузиасты, способ внедрен и дает большой экономический эффект. Методом проб, различных экспериментов новаторы находят оптимальные магниты, кустарным или полукустарным путем мастерят аппараты и успешно их эксплуатируют.
Заслуживает изучения опыт Московского чугунолитейного завода имени Войкова. На этом предприятии выпускали паровые и водогрейные котлы "Универсал", отопительные батареи и арматуру -- как раз те самые устройства, которые более других подвержены воздействию накипи. Но если большие котлоагрегаты и снабжены какими-то аппаратами для химической очистки воды, то относительно малых единственное, что помогает им в борьбе против накипи,-- загрузка в котлы реагентов, смягчающих воду. И тем не менее каждое лето на несколько недель приходится прерывать подачу горячей воды потребителям и производить генеральную чистку. "А что если использовать для котлов "Универсал" магнитные устройства?" -- подумали на заводе. Они не требуют затрат на эксплуатацию, стоимость их не выходит за пределы нескольких десятков рублей, иными словами, они в сотни раз дешевле, чем аппараты химической очистки, да и не требуют больших площадок, что тоже немаловажно при установке отопительного оборудования. Энтузиасты изучили все "за" и "против" и решили сделать небольшую серию аппаратов, которые входили бы в комплект поставки к паровым котлам "Универсал". За образец они взяли предложенный изобретателем М. Я. Цикерманом аппарат, который представлял собой ярусный набор стаканчиков с перфорированными донышками, соединенных между собой на резьбе. Внутри каждого стаканчика размещался постоянный магнит. Но стенки стаканчиков были изготовлены не из цветных металлов, как это делалось раньше, а из обычного серого чугуна. Казалось бы, весь эффект магнитной обработки должен свестись к нулю... На самом же деле он увеличился почти вдвое. Магнитные силовые линии, как по путепроводу, прошли по стенкам стаканчиков и образовали в кольцевом зазоре у полюсного наконечника мощные магнитные поля, в которых происходит обработка воды. Аппараты удобно монтировались на трубопроводах внешней обвязки котла, легко разбирались для прочистки и практически не занимали места.
Вскоре после проверки опытных образцов были изготовлены и отправлены потребителям первые 30 аппаратов для паровых котлов. Вот выдержки из официальных отзывов: "Поверхности нагрева котлов, оснащенных магнитными аппаратами, накипью не покрываются", "Вскрытие котла показало, что за отопительный сезон накипи не образовалось", "Соли жесткости выпадали из воды не в виде накипи, а в виде рыхлого шлама, который удалялся из котла продувкой".
Слава о чудодейственных свойствах войковских магнитных аппаратов быстро распространилась. Десятки тысяч аппаратов уже сейчас используются не только в городах, но также в совхозах и колхозах, где котлы необходимы для отапливания коровников, свинарников и тепличных помещений. Были изготовлены магнитные аппараты, предотвращающие образование накипи даже в двигателях тракторов.
О магнитных аппаратах прослышали на Останкинском пивоваренном заводе. Накипь -- бич бутыломоечных машин. Горячая вода выделяет столько накипи, что слесари едва успевают ее счищать. Пищевики обратились за содействием к чугунолитейщикам. И помощь была получена.
Конструкция аппарата для этой машины крайне проста. Между двумя рядами постоянных магнитов, замкнутых П-образным магнитопроводом, проложена частично сплюснутая магнитопроницаемая труба. Протекая в ней, вода пересекает магнитное поле и омагничивается. Результаты блестящие. В бутыломоечной машине не только не образовывалась новая накипь, но и разрушалась старая. Более того, качество мытья бутылок значительно возросло. Можно подумать, что омагниченная вода приобрела какие-то добавочные моющие свойства. Опять загадка...
Однако далеко не с каждой водой достигается желаемый эффект. Вода из некоторых рек и артезианских скважин даже после омагничивания образует накипь, поэтому повсеместно отменять химическую защиту и переходить на магнитную обработку воды рискованно. Весной, например, магнитная обработка воды удается значительно хуже. Возможно, причина здесь в изменении солевого состава воды.
Омагничивание воды даже при положительном эффекте влечет за собой образование большого количества шлама, который может выпадать в коллекторах и барабанах котла. Нужно изобрести надежную и эффективную ловушку для шлама.
"А что если попробовать использовать омагниченную воду в системе барботажного пылеуловителя? -- подумал я.-- Ведь, несмотря на его высокую эффективность, частицы самой тонкой пыли все же вылетают в атмосферу!"
Чтобы определить, при какой напряженности магнитного поля будет получена наиболее эффективная степень очистки, пришлось сделать небольшой электромагнит и скомпоновать его с прозрачной моделью гидродинамического пылеуловителя. В результате выяснилось, что 300 эрстед -- оптимальная величина для напряженности магнитного поля для воды, идущей в барботер. Коэффициент очистки воздуха, запыленного тонкими фракциями размолотой глины, повысился с 92 до 99%.
Пришло время от экспериментальной установки переходить к промышленной. Поскольку на Московском чугунолитейном заводе имени Войкова уже имелись действующие гидродинамические пылеуловители и было налажено изготовление магнитных аппаратов для обработки воды, внедрять новую установку решили там. Результат сказался при первых же испытаниях. Омагниченная вода, залитая в бункер емкостью более 40 м3, буквально притягивала самые тонкие частицы пыли. Кроме того, выявилось еще одно положительное качество -- шлам буквально на глазах отслаивался от воды. Так что барботирование запыленного воздуха постоянно велось через чистую воду, а не через шлам.
Магнитной обработкой воды можно повысить эффективность действия не только барботажного, но и оросительного пылеуловителей. Только в каждом отдельном случае нужно правильно выбрать тип магнитных аппаратов и проследить, чтобы паспортная производительность по воде соответствовала той, которая заложена в проекте пылеуловителя.
Магниклон, как антициклон и ротоклон, относится к новым и пока что малоизученным пылеуловителям. Автор этого класса аппаратов кандидат технических наук Ю. Измоденов -- заместитель директора Научно-исследовательского и проектного института по газоочистным сооружениям, технике безопасности и охране труда в промышленности строительных материалов. Для удобства поиска новых решений в этой области он также составил пери-
Рис. 9. Периодическая система магниклонов:
2 -- магнитный коагулятор на постоянном токе; 3 -- магнитный коагулятор на переменном токе; 4 -- магнитный коагулятор с вращающимся магнитным полем; 6 -- сухой магнитный скруббер с постоянными магнитами; 7 -- сухой магнитный скруббер на постоянном токе; 11 -- мокрый магнитный скруббер с постоянными магнитами; 12 -- мокрый магнитный скруббер на постоянном токе; 13 -- мокрый магнитный скруббер на переменном токе; 16 -- магнитный фильтр с постоянными магнитами; 17 -- магнитный фильтр на постоянном токе; 18 -- магнитный фильтр на переменном токе; 19 -- магнитный фильтр с вращающимся магнитным полем; 20 -- магнитный фильтр с применением акустического поля; 22 -- электромагнитный фильтр на постоянном токе; 23 -- электромагнитный фильтр на переменном токе
одическую таблицу. В ней аппараты подразделяются в зависимости от источников питания -- способа создания магнитного поля по вертикали и от класса пылеотделителя по горизонтали (рис. 9).
Таблица открывается классом магнитных коагуляторов, которые представляют собой аппараты предочистки. Эти устройства, установленные перед фильтрами, скрубберами, циклонами, существенным образом повышают эффективность их работы. Дело в том, что магнитная коагуляция тончайших фракций пыли делает их легкоулавливаемыми.
Магнитные коагуляторы могут работать как на постоянном, так и на переменном токе. Переменный ток, вращающееся или бегущее магнитное поле более предпочтительны, так как устраняют осаждение ферро