RU2355973C2 - Method of protecting ferromagnetic tubes of water heaters, boilers and heat exchangers against primary scale and device for its implementation - Google Patents

Method of protecting ferromagnetic tubes of water heaters, boilers and heat exchangers against primary scale and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2355973C2
RU2355973C2 RU2007122915/06A RU2007122915A RU2355973C2 RU 2355973 C2 RU2355973 C2 RU 2355973C2 RU 2007122915/06 A RU2007122915/06 A RU 2007122915/06A RU 2007122915 A RU2007122915 A RU 2007122915A RU 2355973 C2 RU2355973 C2 RU 2355973C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
ferromagnetic
pipes
boilers
magnetic field
Prior art date
Application number
RU2007122915/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007122915A (en
Inventor
Юрий Александрович Мордвинов (RU)
Юрий Александрович Мордвинов
Михаил Юрьевич Мордвинов (RU)
Михаил Юрьевич Мордвинов
Наталья Юрьевна Мордвинова (RU)
Наталья Юрьевна Мордвинова
Original Assignee
Юрий Александрович Мордвинов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Александрович Мордвинов filed Critical Юрий Александрович Мордвинов
Priority to RU2007122915/06A priority Critical patent/RU2355973C2/en
Publication of RU2007122915A publication Critical patent/RU2007122915A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2355973C2 publication Critical patent/RU2355973C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

FIELD: heating.
SUBSTANCE: invention relates to power engineering and can be used to protect heat exchanging ferromagnetic surfaces contacting with water, for example, tubular water heater shell, tubes of boilers and heat exchangers purposed differently against primary scale and descale them. The aim of the invention consists in working out a simple and effective method of protecting heat exchanging surfaces of heat-and-power devices (water heaters, boilers, heat exchangers etc.) against primary scale and descaling them which is implemented by simple electrical devices. The above aim is achieved by the fact that the water being heated is affected by self- magnetic fields of the above ferromagnetic tubes directly in the heating zone and simultaneously with heating. For this purpose the tubes being protected are included into a closed magnetic circuit. The magnetic field influencing the tubes and water can be of constant or unipolar or pulsating or alternating strength. A device for the method implementation comprises ferromagnetic extenders connecting the above external magnetic field generators and the tubes being protected so that they form a closed magnetic circuit with the above elements.
EFFECT: working out a simple and effective method of protecting heat exchanging surfaces of heat-and-power devices (water heaters, boilers, heat exchangers etc) against primary scale and descaling them which is implemented by simple electrical devices.
4 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к способам и устройствам защиты и очистки от первичной накипи ферромагнитных поверхностей теплообмена, контактирующих с водой, и его целесообразно использовать для защиты и очистки от первичной накипи поверхностей теплообмена оболочек трубчатых водонагревателей, труб котлов и теплообменников различного назначения.The invention relates to methods and devices for the protection and cleaning of primary scale of ferromagnetic heat transfer surfaces in contact with water, and it is advisable to use it for protection and cleaning of primary scale of heat transfer surfaces of shells of tubular water heaters, boiler tubes and heat exchangers for various purposes.

Под поверхностью нагрева согласно ГОСТ 23172-78 «Котлы стационарные. Термины и определения» подразумевается элемент стационарного котла для передачи теплоты к рабочей среде. В газотрубном котле продукты сгорания топлива проходят внутри стальных труб, а вода и пароводяная смесь - снаружи этих труб. В водотрубном котле продукты сгорания топлива проходят снаружи стальных труб, а вода, пароводяная смесь и пар движутся внутри этих труб. В этом случае поверхностью нагрева является поверхность стальных труб, находящаяся в контакте с водой. Согласно этим определениям внешняя поверхность оболочки трубчатого водонагревателя, контактирующая с водой, тоже является поверхностью нагрева. Для теплообменников, где осуществляется передача тепла, например, от горячей воды к холодной, термин «поверхность теплообмена» является наиболее приемлемым.Under the heating surface according to GOST 23172-78 “Stationary boilers. Terms and definitions "refers to an element of a stationary boiler for transferring heat to the working environment. In a gas-tube boiler, fuel combustion products pass inside steel pipes, and water and steam-water mixture pass outside these pipes. In a water tube boiler, the products of fuel combustion pass outside the steel pipes, and water, the steam-water mixture and steam move inside these pipes. In this case, the heating surface is the surface of the steel pipes in contact with water. According to these definitions, the outer surface of the shell of a tubular water heater in contact with water is also a heating surface. For heat exchangers where heat is transferred, for example, from hot to cold water, the term “heat exchange surface” is most acceptable.

В теплоэнергетическом оборудовании накипь встречается в трех основных формах:In thermal power equipment, scum occurs in three main forms:

- первичной накипи, которая формируется за счет кристаллизации солей из воды на поверхностях теплообмена;- primary scale, which is formed due to the crystallization of salts from water on heat transfer surfaces;

- мелкодисперсного подвижного шлама, формируемого в объеме воды за счет кристаллизации солей из воды на взвешенных частицах, продуктах коррозии водоводов, центрах парообразования и т.д.;- finely dispersed mobile sludge formed in the volume of water due to the crystallization of salts from water on suspended particles, corrosion products of water conduits, vaporization centers, etc .;

- вторичной накипи, образующейся за счет «прикипания» указанного шлама к поверхностям теплообмена за счет необоснованно завышенного их нагрева. Проблему защиты от вторичной накипи поверхностей теплообмена необходимо решать на этапе проектирования теплоэнергетического оборудования за счет обеспечения оптимального нагрева поверхностей теплообмена, т.к. бороться с вторичной накипью практически невозможно.- secondary scale generated by "sticking" of the specified sludge to the heat exchange surfaces due to unreasonably high heating. The problem of protection against secondary scale of heat transfer surfaces must be solved at the design stage of heat power equipment by ensuring optimal heating of heat transfer surfaces, because it is almost impossible to fight secondary scum.

В настоящее время проблема защиты и очистки поверхностей теплообмена теплоэнергетического оборудования от первичной накипи решается либо химической водоподготовкой, при которой обеспечивается удаление из воды накипеобразователей, или физическими методами путем изменения кинетики кристаллизации солей из воды, или механическими воздействиями на поверхности теплообмена, такими как магнитострикционные или ультразвуковые колебания и т.п.Currently, the problem of protection and cleaning of heat transfer surfaces of heat power equipment from primary scale is solved either by chemical water treatment, which ensures removal of scale forming agents from water, or by physical methods by changing the crystallization kinetics of salts from water, or by mechanical effects on heat transfer surfaces, such as magnetostrictive or ultrasonic fluctuations, etc.

Необходимость разработки простых способов борьбы с первичной накипью обусловлена тем, что сегодня в России большинство котлов малой и средней мощности различного назначения практически не оснащено системами водоподготовки из-за относительно высокой их сложности и стоимости. Поэтому срок службы таких котлов не превышает 5-6 лет. Дальнейшее их применение нецелесообразно по экономическим причинам, т.к. КПД снижается до 40-50%. Для ТЭНов (имеющих малые поверхности теплообмена) такая задача практически вообще не ставилась или решалась в лучшем случае на уровне магниевых анодов (см. статью «Водонагреватели Atlantic» в журнале «Сантехника» № 6, 2002 г.).The need to develop simple ways to deal with primary scale is due to the fact that today in Russia most boilers of small and medium power for various purposes are practically not equipped with water treatment systems because of their relatively high complexity and cost. Therefore, the service life of such boilers does not exceed 5-6 years. Their further use is impractical for economic reasons, because Efficiency is reduced to 40-50%. For heating elements (having small heat exchange surfaces), this problem was practically not posed at all or was solved at best at the level of magnesium anodes (see the article "Atlantic Water Heaters" in the journal "Plumbing" No. 6, 2002).

Известны способы и устройства предварительной водоподготовки, основанные на воздействии на воду магнитным полем, вектор индукции которого перпендикулярен направлению движения воды (см. авторские свидетельства: SU 544616, SU 565883, SU 626044, SU 1066674; книги: П.С.Стукалов, Е.В.Васильев, Н.А.Глебов «Магнитная обработка воды». Судостроение, Ленинград, 1969 г.; В.И.Классен «Омагничивание водных систем». Химия, Москва, 1978 г.; В.И.Миненко «Электромагнитная обработка воды в теплоэнергетике». Вища школа, Харьков, 1981 г.; Е.Ф.Тебенихин, Б.Т.Гусев «Обработка воды магнитным полем в теплоэнергетике». Энергия, Москва, 1970 г.; «Современное состояние проблемы магнитной обработки воды в теплоэнергетике», АИНФ 146 (ОБ), Изд. ЦНИИ информации и технико-экономических исследований по атомной науке и технике, Москва, 1973 г.). Рассматриваемые способы и устройства предусматривают разнесенные во времени процессы обработки воды магнитным полем и ее нагрева. При этом антинакипные свойства обрабатываемой магнитным полем воды существенно зависят от многих факторов, включающих напряженность магнитного поля, температуру воды, продолжительность воздействия на воду магнитным полем, время между обработкой и нагревом и в конечном итоге химический состав питательной воды. Можно получить как положительный, так и отрицательный результат. В настоящее время нет общей теории магнитной обработки воды для теплоэнергетики и нет универсальных и эффективных устройств, пригодных для магнитной обработки воды с меняющимся химическим составом. Постоянные и переменные магнитные поля в рассматриваемых способах и устройствах применяются только для предварительной магнитной обработки воды, подаваемой затем для нагрева.Known methods and devices for pre-treatment based on exposure to water by a magnetic field whose induction vector is perpendicular to the direction of water movement (see copyright certificates: SU 544616, SU 565883, SU 626044, SU 1066674; books: P.S. Stukalov, E. V. Vasiliev, N. A. Glebov “Magnetic water treatment.” Shipbuilding, Leningrad, 1969; V. I. Klassen “Magnetization of water systems.” Chemistry, Moscow, 1978; V. I. Minenko “Electromagnetic processing water in heat power engineering. "Vishka school, Kharkov, 1981; EF Tebenikhin, B. T. Gusev" Magnetic water treatment Olem in Thermal Power Engineering. Energy, Moscow, 1970; "The Current State of the Problem of Magnetic Water Treatment in Thermal Engineering", AINF 146 (OB), Publishing House of the Central Research Institute of Information and Technical and Economic Research in Atomic Science and Technology, Moscow, 1973. ) The considered methods and devices include spaced in time processes of water treatment by a magnetic field and its heating. Moreover, the anti-scale properties of water treated with a magnetic field depend significantly on many factors, including magnetic field strength, water temperature, duration of exposure to water by a magnetic field, the time between treatment and heating, and ultimately the chemical composition of the feed water. You can get both positive and negative results. Currently, there is no general theory of magnetic treatment of water for thermal power and there are no universal and efficient devices suitable for magnetic treatment of water with a changing chemical composition. Permanent and alternating magnetic fields in the considered methods and devices are used only for preliminary magnetic treatment of water, which is then supplied for heating.

Основным недостатком данных способов и устройств защиты и очистки от первичной накипи поверхностей теплообмена водонагревателей, котлов и теплообменников является нестабильность результатов при изменении химического состава питательной воды, что является основным тормозом для их широкого практического применения.The main disadvantage of these methods and devices for protecting and cleaning from primary scale of the heat transfer surfaces of water heaters, boilers and heat exchangers is the instability of the results when the chemical composition of the feed water changes, which is the main brake for their wide practical application.

Известен способ очистки и защиты от первичной накипи ферромагнитных поверхностей теплообменных аппаратов за счет магнитострикционных колебаний, возникающих в ферромагнитных материалах при воздействии на них внешним намагничивающим периодически изменяющимся магнитным полем (SU 1542646). При периодическом изменении напряженности внешнего магнитного поля в ферромагнетике, находящемся в этом поле, возникает магнитострикционный эффект, т.е. изменение его линейных размеров, за счет чего первичная накипь, образованная на поверхности теплообмена, должна отслаиваться и больше не накапливаться. Импульсное магнитное поле в рассматриваемом способе используется только для создания эффекта магнитострикции в ферромагнитных материалах, включая и поверхности теплообмена. В качестве генератора внешнего намагничивающего импульсного магнитного поля применяют электромагнит однополярного импульсного тока, получающий питание от промышленной сети через последовательно соединенные согласующий трансформатор, выпрямитель, сглаживающий фильтр и коммутатор. Коммутатор обеспечивает формирование на выходе однополярного импульсного напряжения, обычно с частотой 0,1-10 Гц, которое подается на обмотку указанного электромагнита.A known method of cleaning and protecting against primary scaling of the ferromagnetic surfaces of heat exchangers due to magnetostrictive vibrations that occur in ferromagnetic materials when exposed to an external magnetizing periodically changing magnetic field (SU 1542646). With a periodic change in the intensity of an external magnetic field in a ferromagnet located in this field, a magnetostrictive effect occurs, i.e. a change in its linear dimensions, due to which the primary scale formed on the heat exchange surface must exfoliate and no longer accumulate. The pulsed magnetic field in this method is used only to create the effect of magnetostriction in ferromagnetic materials, including heat transfer surfaces. As an generator of an external magnetizing pulsed magnetic field, an unipolar pulsed current electromagnet is used, which is powered from an industrial network through a series-connected matching transformer, rectifier, smoothing filter and switch. The switch provides the formation at the output of a unipolar pulse voltage, usually with a frequency of 0.1-10 Hz, which is fed to the winding of the specified electromagnet.

Недостатками рассматриваемого способа и устройства его реализации являются ограниченные функциональные возможности и относительная сложность. Проявляется это в том, что техническая реализация рассматриваемого способа предусматривает установку электромагнитов одними их полюсами на ферромагнитный корпус теплообменного аппарата с внешней его стороны, а поверхности теплообмена ферромагнитных труб, находящихся в контакте с водой, имеют малый коэффициент магнитострикции и находятся на значительном удалении от источника магнитного поля. Это приводит к тому, что истинной магнитострикции, возникающей при достаточно мощных магнитных полях, в указанных материалах труб водонагревателей, котлов и теплообменников практически не достигается, т.к. они намагничиваются незначительно. Как видно, рассмотренный способ защиты предусматривает очистку и защиту от первичной накипи практически только внутренних поверхностей корпуса, а не поверхностей теплообмена. Например, в газотрубных котлах необходимо очищать и защищать поверхности теплообмена стальных труб, а не корпус котла, т.к. техническое состояние котлов, КПД, срок службы и надежность их функционирования определяются, в первую очередь, состоянием указанных труб. Применение рассматриваемых способа и устройства для защиты малых поверхностей теплообмена, например оболочек трубчатых электронагревателей (ТЭНов), неприемлемо по экономическим причинам, т.к. стоимость такого устройства будет во много раз превышать стоимость самого защищаемого ТЭНа.The disadvantages of the considered method and device for its implementation are limited functionality and relative complexity. This is manifested in the fact that the technical implementation of the method under consideration involves the installation of electromagnets with one of their poles on the ferromagnetic casing of the heat exchanger from the outside, and the heat transfer surfaces of the ferromagnetic pipes in contact with water have a low magnetostriction coefficient and are located at a considerable distance from the magnetic source fields. This leads to the fact that the true magnetostriction that occurs with sufficiently powerful magnetic fields in these materials of pipes of water heaters, boilers and heat exchangers is practically not achieved, because they are slightly magnetized. As you can see, the considered method of protection involves cleaning and protection from primary scale of almost only the internal surfaces of the housing, and not heat transfer surfaces. For example, in gas-tube boilers, it is necessary to clean and protect the heat exchange surfaces of steel pipes, and not the boiler body, because the technical condition of the boilers, efficiency, service life and reliability of their operation are determined, first of all, by the state of these pipes. The use of the considered method and device for protecting small heat transfer surfaces, for example, shells of tubular electric heaters (heating elements), is unacceptable for economic reasons, because the cost of such a device will be many times higher than the cost of the most protected heating element.

По технической сущности наиболее близкими к заявляемым способу и устройству, его реализующему, являются способ защиты и очистки поверхности ферромагнитных материалов от отложений и устройство, описываемые в патенте РФ № 2167728. В указанном способе на ферромагнитные материалы труб воздействуют внешним низкочастотным (0,1-10 Гц) магнитным полем с созданием в ферромагнитных материалах магнитострикционных колебаний, а также производят предварительную обработку магнитным полем воды, подаваемой для нагрева. В качестве генератора внешнего импульсного магнитного поля применяют электромагниты, получающие питание от промышленной сети через согласующий трансформатор и преобразователь. Общий преобразователь для питания электромагнитов, обеспечивающих эффект магнитострикции, и электромагнитов магнитного активатора воды может быть выполнен на базе управляемого выпрямителя, обеспечивающего периодическое подключение его выхода с частотой 0,1-10 Гц к промышленной сети переменного тока (для электромагнитов постоянного тока). Для электромагнитов переменного тока преобразователь может быть выполнен на базе симистора, обеспечивающего периодическое подключение обмоток электромагнитов с частотой 0,1-10 Гц к промышленной сети переменного тока.By technical nature, the closest to the claimed method and device that implements it are the method of protecting and cleaning the surface of ferromagnetic materials from deposits and the device described in the patent of the Russian Federation No. 2167728. In this method, an external low-frequency is applied to the ferromagnetic materials of pipes (0.1-10 Hz) by a magnetic field with the creation of magnetostrictive vibrations in ferromagnetic materials, and they also pretreat the water supplied for heating with a magnetic field. As an generator of an external pulsed magnetic field, electromagnets are used that are powered from an industrial network through a matching transformer and converter. A common converter for supplying electromagnets providing the magnetostrictive effect and electromagnets of the magnetic activator of water can be made on the basis of a controlled rectifier, which provides periodic connection of its output with a frequency of 0.1-10 Hz to an industrial AC network (for DC electromagnets). For AC electromagnets, the converter can be made on the basis of a triac, providing periodic connection of electromagnet windings with a frequency of 0.1-10 Hz to an industrial AC network.

Недостатками указанного способа, как и предыдущего, являются ограниченные функциональные возможности и сложность его реализации. Проявляется это в том, что его применение предусматривает установку электромагнитов одним полюсом на корпус с внешней его стороны (см. Фиг.1 описания к патенту РФ 2167728) и очистку за счет эффекта магнитострикции от первичной накипи, в первую очередь, внутренних поверхностей корпуса, а не поверхностей теплообмена стальных труб, например газотрубного котла. Но техническое состояние котлов, их КПД, долговечность и надежность их функционирования определяются, в первую очередь, состоянием поверхностей теплообмена указанных труб. Учитывая, что материал этих труб имеет малый коэффициент магнитострикции и трубы недостаточно намагничиваются из-за удаленности их от электромагнитов, то и магнитострикционные колебания будут незначительными. В другом месте описания к указанному патенту (стр.2, последний абзац) указано, что электромагниты устанавливаются на поверхностях нагрева через теплоизоляционную арматуру. Практически это очень трудно представить, так как с одной стороны труб находятся раскаленные газы, а с другой - вода. Дополнительная обработка воды магнитным полем, как указывалось выше, также не решает проблемы защиты поверхностей теплообмена от первичной накипи. Рассматриваемый способ, совмещающий два предыдущих, отличается от них только параметрами напряженности магнитного поля (законом изменения напряженности магнитного поля во времени). Поскольку обработку воды магнитным полем перед ее нагревом осуществляют для обеспечения кристаллизации солей из воды в виде подвижного мелкодисперсного шлама, то конечный результат всегда зависит от величины напряженности магнитного поля, времени нахождения воды в магнитном поле и температуры обрабатываемой воды. Если необходимую напряженность магнитного поля можно получить относительно просто, то увеличение времени обработки или температуры воды при обработке сопряжено со значительными, практически неразрешимыми трудностями.The disadvantages of this method, as well as the previous one, are limited functionality and the complexity of its implementation. This is manifested in the fact that its application involves the installation of electromagnets with one pole on the housing from its outer side (see FIG. 1 of the description of the patent of the Russian Federation 2167728) and cleaning due to the magnetostriction effect from the primary scale, first of all, the internal surfaces of the housing, and not the heat transfer surfaces of steel pipes, such as a gas boiler. But the technical condition of the boilers, their efficiency, durability and reliability of their operation are determined, first of all, by the state of the heat exchange surfaces of these pipes. Considering that the material of these pipes has a low magnetostriction coefficient and the pipes are not sufficiently magnetized due to their remoteness from electromagnets, magnetostrictive vibrations will also be insignificant. In another place of the description of the specified patent (page 2, the last paragraph), it is indicated that the electromagnets are installed on the heating surfaces through heat-insulating fittings. In practice, it is very difficult to imagine, since on one side of the pipes there are hot gases, and on the other - water. Additional treatment of water with a magnetic field, as mentioned above, also does not solve the problem of protecting heat transfer surfaces from primary scale. The considered method, combining the two previous ones, differs from them only in the parameters of the magnetic field strength (the law of variation of the magnetic field in time). Since the treatment of water with a magnetic field before its heating is carried out to ensure crystallization of salts from water in the form of a moving fine sludge, the final result always depends on the magnitude of the magnetic field, the time spent in the magnetic field and the temperature of the treated water. If the necessary magnetic field strength can be obtained relatively simply, then increasing the treatment time or the temperature of the water during processing is associated with significant, almost insoluble difficulties.

Недостатком устройства, реализующего данный способ, кроме уже перечисленных является проблема закрепления электромагнита на трубах котла, если с одной стороны указанных труб находятся раскаленные газы, а с другой - вода.A disadvantage of the device that implements this method, in addition to the ones already listed, is the problem of fixing the electromagnet to the boiler pipes, if on one side of these pipes there are hot gases, and on the other - water.

Целью предлагаемого изобретения является создание простого и эффективного способа защиты и очистки от первичной накипи поверхностей теплообмена теплоэнергетических устройств (водонагревателей, котлов, теплообменников и т.д.), реализуемого простыми электротехническими устройствами.The aim of the invention is the creation of a simple and effective method of protection and cleaning from primary scale of heat transfer surfaces of heat power devices (water heaters, boilers, heat exchangers, etc.), implemented by simple electrical devices.

Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты и очистки от первичной накипи поверхностей теплообмена ферромагнитных труб водонагревателей, котлов и теплообменников, заключающемся в воздействии магнитными полями внешних генераторов на нагреваемую воду и указанные трубы, воздействие на нагреваемую воду осуществляют собственными магнитными полями указанных ферромагнитных труб непосредственно в зоне ее нагрева и одновременно с нагревом. Для этого защищаемые трубы включают в замкнутую магнитную цепь с указанными генераторами магнитных полей. При этом магнитные поля, воздействующие на трубы и воду, могут иметь постоянную, или однополярную пульсирующую, или переменную напряженность. В рассматриваемом случае параметры собственного магнитного поля труб превышают параметры внешнего намагничивающего поля пропорционально магнитной восприимчивости материала труб. Магнитная восприимчивость характеризует способность материала намагничиваться в магнитном поле. Для ферромагнитных труб эта безразмерная величина может достигать порядка 10000.This goal is achieved by the fact that in the method of protection and cleaning from primary scale of the heat exchange surfaces of the ferromagnetic pipes of water heaters, boilers and heat exchangers, which consists in the action of the magnetic fields of external generators on the heated water and these pipes, the effect on the heated water is carried out directly by their own magnetic fields of said ferromagnetic pipes in the zone of its heating and simultaneously with heating. To do this, the protected pipes are included in a closed magnetic circuit with the indicated generators of magnetic fields. In this case, the magnetic fields acting on the pipes and water can have a constant, or unipolar pulsating, or variable tension. In this case, the parameters of the intrinsic magnetic field of the pipes exceed the parameters of the external magnetizing field in proportion to the magnetic susceptibility of the pipe material. Magnetic susceptibility characterizes the ability of a material to be magnetized in a magnetic field. For ferromagnetic pipes, this dimensionless quantity can reach about 10,000.

Для создания замкнутой магнитной цепи устройство для осуществления данного способа содержит генераторы внешнего магнитного поля в виде постоянных магнитов или электромагнитов, питающихся постоянным, однополярным пульсирующим или переменным напряжением, установленные на концах труб водонагревателей и коллекторов или трубных досок котлов и теплообменников.To create a closed magnetic circuit, the device for implementing this method comprises external magnetic field generators in the form of permanent magnets or electromagnets, powered by a constant, unipolar pulsating or alternating voltage, mounted on the ends of the pipes of water heaters and collectors or tube sheets of boilers and heat exchangers.

В отличие от прототипа устройство дополнительно содержит ферромагнитные удлинители, соединяющие указанные генераторы магнитных полей и защищаемые трубы и/или элементы установки труб (трубные доски, коллекторы) таким образом, что они образуют вместе с вышеуказанными элементами замкнутую магнитную цепь.Unlike the prototype, the device further comprises ferromagnetic extension cords connecting the indicated magnetic field generators and the protected pipes and / or pipe installation elements (tube boards, collectors) in such a way that they form a closed magnetic circuit together with the above elements.

При этом, в случае использования электромагнитов, питающее напряжение может быть постоянным, однополярным пульсирующим или переменным напряжением.In this case, in the case of using electromagnets, the supply voltage can be a constant, unipolar pulsating or alternating voltage.

Генераторы внешних магнитных полей, установленные на поверхностях защищаемых труб в местах их контакта с водой, защищены втулками или прокладками, выполненными из защитных неферромагнитных материалов.External magnetic field generators mounted on the surfaces of the pipes to be protected in places of their contact with water are protected by bushings or gaskets made of protective non-ferromagnetic materials.

Протекание магнитного потока по защищаемым трубам, являющимся составной частью замкнутой магнитной цепи, вдоль их оси обеспечивает достижение максимально возможного по величине вектора намагниченности труб собственного магнитного поля труб с максимальной величиной вектора индукции и, в случае пульсирующего или переменного магнитного поля, достижение значимого эффекта продольной магнитострикции.The flow of magnetic flux through the shielded pipes, which are part of a closed magnetic circuit, along their axis ensures the maximum possible magnitude of the pipe magnetization vector of the pipe’s own magnetic field with the maximum magnitude of the induction vector and, in the case of a pulsating or variable magnetic field, a significant longitudinal magnetostriction effect .

Устройство, реализующее предлагаемый способ защиты и очистки поверхностей теплообмена от первичной накипи, можно достаточно просто адаптировать для любого теплоэнергетического оборудования.A device that implements the proposed method for the protection and cleaning of heat transfer surfaces from primary scale can be simply adapted for any heat power equipment.

Техническим результатом изобретения является увеличение в сотни раз времени обработки воды собственным магнитным полем ферромагнитных труб водонагревателей, котлов и теплообменников при относительно высокой температуре и сокращение до нулевого значения интервала времени между обработкой воды и ее нагревом. При этом обработка воды магнитными полями в каждый данный момент времени осуществляется не в полном ее объеме, а только в ее части, попадающей в зону нагрева. Параметры собственных магнитных полей ферромагнитных материалов труб водонагревателей, котлов и теплообменников, обусловленных существованием у атомов магнитных моментов, могут в тысячи раз превышать параметры внешних намагничивающих магнитных полей, создаваемых генераторами. В конечном итоге это приводит к стабильным результатам защиты от накипи указанных труб.The technical result of the invention is a hundred-fold increase in the time of water treatment with the own magnetic field of the ferromagnetic pipes of water heaters, boilers and heat exchangers at a relatively high temperature, and the time interval between the water treatment and its heating is reduced to zero. Moreover, the treatment of water with magnetic fields at any given time is not carried out in its entirety, but only in its part falling into the heating zone. The parameters of the intrinsic magnetic fields of the ferromagnetic materials of the pipes of water heaters, boilers and heat exchangers, due to the existence of magnetic moments in atoms, can be thousands of times higher than the parameters of the external magnetizing magnetic fields generated by the generators. Ultimately, this leads to stable results of protection against the scale of these pipes.

При этом внешнее магнитное поле может иметь постоянную, или однополярную пульсирующую, или переменную напряженность. Собственные магнитные поля ферромагнитных труб водонагревателей котлов и теплообменников формируются за счет включения их в замкнутую магнитную систему с постоянными магнитами или электромагнитами, питающимися постоянным, однополярным пульсирующим (выпрямленным) или переменным напряжением. Эти формы напряжений целесообразно применять из-за простоты их получения от промышленной сети переменного тока, хотя можно применять источники питания и с другими формами выходных напряжений.In this case, the external magnetic field can have a constant, or unipolar pulsating, or variable intensity. The intrinsic magnetic fields of the ferromagnetic pipes of the water heaters of boilers and heat exchangers are formed by including them in a closed magnetic system with permanent magnets or electromagnets powered by a constant, unipolar pulsating (rectified) or alternating voltage. It is advisable to use these forms of voltages because of the simplicity of obtaining them from an industrial AC network, although power supplies with other forms of output voltages can also be used.

Возможность применения широкого спектра внешних намагничивающих магнитных полей, получаемых относительно простыми техническими средствами, позволит успешно применять указанный способ для защиты и очистки от первичной накипи малых и больших по площади поверхностей теплообмена. В отличие от прототипа основным фактором, влияющим на защиту и очистку поверхностей теплообмена от первичной накипи, в данном изобретении является воздействие на воду в зоне нагрева собственными магнитными полями защищаемых ферромагнитных труб водонагревателей, котлов и теплообменников. При технической реализации использование в формировании внешних намагничивающих магнитных полей однополярного пульсирующего или переменного тока позволяет дополнительно обеспечить достаточно сильный эффект магнитострикции указанных труб, что приводит к дополнительному защитному эффекту от первичной накипи.The possibility of using a wide range of external magnetizing magnetic fields obtained by relatively simple technical means will allow us to successfully use this method to protect and clean small and large heat exchange surfaces from primary scale. In contrast to the prototype, the main factor affecting the protection and cleaning of heat transfer surfaces from primary scale, in this invention is the effect on the water in the heating zone of the protected ferromagnetic pipes of water heaters, boilers and heat exchangers with their own magnetic fields. In the technical implementation, the use of unipolar pulsating or alternating current in the formation of external magnetizing magnetic fields can additionally provide a sufficiently strong magnetostriction effect for these pipes, which leads to an additional protective effect from primary scale.

Для осуществления рассматриваемого способа разработаны простые и компактные устройства, которые могут успешно применяться для защиты и очистки от первичной накипи поверхностей теплообмена труб водонагревателей, котлов и теплообменников различного назначения.To implement the method in question, simple and compact devices have been developed that can be successfully used to protect and clean from primary scale the heat exchange surfaces of pipes of water heaters, boilers and heat exchangers for various purposes.

Далее изобретения поясняются чертежами, на которых представлено:Further, the invention is illustrated by drawings, which show:

На Фиг.1 - формы напряженностей внешних магнитных полей, используемых для намагничивания ферромагнитных оболочек трубчатых водонагревателей труб котлов и теплообменников, поверхности теплообмена которых находятся в контакте с водой; на Фиг.2 и Фиг.3 приведены примеры реализации трубчатого водонагревателя с защитой его поверхности от первичной накипи с применением постоянных магнитов; на Фиг.4 показан фрагмент газотрубного котла, в котором устройство защиты от накипи выполнено на основе постоянного магнита; на Фиг.5 показан фрагмент газотрубного котла, в котором устройство защиты от накипи выполнено на основе электромагнита; на Фиг.6 и Фиг.7 приведены примеры реализации устройств защиты от накипи поверхностей водотрубного котла; на Фиг.8 приведен пример реализации устройства защиты поверхностей теплообменника от первичной накипи.Figure 1 - shape of the external magnetic fields used to magnetize the ferromagnetic shells of tubular water heaters of pipes of boilers and heat exchangers, the heat exchange surfaces of which are in contact with water; figure 2 and figure 3 shows examples of the implementation of a tubular water heater with protection of its surface from primary scale using permanent magnets; figure 4 shows a fragment of a gas-tube boiler, in which the anti-scale device is based on a permanent magnet; figure 5 shows a fragment of a gas tube boiler, in which the anti-scale device is made on the basis of an electromagnet; in Fig.6 and Fig.7 shows examples of implementation of devices for protection against scale of the surfaces of a water tube boiler; on Fig shows an example implementation of a device for protecting the surfaces of the heat exchanger from primary scale.

Как показано на Фиг.1, для реализации указанного способа защиты и очистки от первичной накипи могут использоваться различные формы напряженностей намагничивающих магнитных полей, создаваемых постоянными магнитами или электромагнитами постоянного, однополярного пульсирующего (выпрямленного) или переменного тока.As shown in FIG. 1, to implement this method of protection and descaling, various forms of magnetizing magnetic field strengths created by permanent magnets or electromagnets of direct, unipolar pulsating (rectified) or alternating current can be used.

Возможный механизм защиты от первичной накипи поверхностей теплообмена может протекать следующим образом. Поскольку граница раздела двух сред (поверхность теплообмена - вода) находится в собственных магнитных полях, создаваемых ферромагнитными оболочками трубчатых водонагревателей, ферромагнитными трубами котлов и теплообменников, то выделение накипеобразователей происходит не на поверхностях теплообмена в виде первичной накипи, а в объеме воды в виде подвижного мелкодисперсного шлама. Кроме того, одним из продуктов коррозии ферромагнитных подводящих труб является гидроокись железа Fe(ОН)3*nH2O, которая в результате дегидратации при повышенной температуре может переходить в подкласс сложных оксидов железа Fe3O4 (магнетит). В отсутствие магнитного поля слой гидроокиси железа с поверхности теплообмена постоянно смывается водой. Если же поверхность теплообмена находится в магнитном поле, то гидроокись железа образует на ней изолирующий слой, препятствующий проникновению кислорода в более глубокие слои без снижения ее теплопроводности. В этих условиях на поверхности теплообмена образуется слой магнетита, который защищает ее от коррозии.A possible mechanism of protection against primary scale of heat transfer surfaces can occur as follows. Since the interface between the two media (heat exchange surface - water) is located in intrinsic magnetic fields created by the ferromagnetic shells of tubular water heaters, ferromagnetic pipes of boilers and heat exchangers, the formation of scale generators does not occur on the heat exchange surfaces in the form of primary scale, but in the volume of water in the form of mobile finely divided sludge. In addition, one of the corrosion products of ferromagnetic supply pipes is iron hydroxide Fe (OH) 3 * nH 2 O, which, as a result of dehydration at elevated temperature, can become a subclass of complex iron oxides Fe 3 O 4 (magnetite). In the absence of a magnetic field, a layer of iron hydroxide from the heat exchange surface is constantly washed off with water. If the heat exchange surface is in a magnetic field, then iron hydroxide forms an insulating layer on it, preventing the penetration of oxygen into deeper layers without reducing its thermal conductivity. Under these conditions, a magnetite layer forms on the heat exchange surface, which protects it from corrosion.

Один из примеров устройства, реализующего данный способ защиты и очистки от первичной накипи поверхностей теплообмена ферромагнитных труб, показан на примере, фрагмент которого приведен на Фиг.2. Трубчатый водонагреватель состоит из изогнутой ферромагнитной трубы 4, находящейся в контакте с водой 5 и закрепленной при помощи элементов крепления (штуцеров 6 и гаек 7) на корпусе 8 водонагревателя. На концах трубы 4 закреплены постоянные магниты 9, которые являются генераторами внешних намагничивающих полей для указанных труб 4. Для образования замкнутой магнитной системы введен ферромагнитный удлинитель 10, соединяющий разные полюсы магнитов 9, обеспечивая протекание магнитного потока по замкнутому контуру. В этой схеме можно включить и один постоянный магнит 9, установленный на одном конце ферромагнитной трубы 4, соединив его ферромагнитным удлинителем 10 с другим концом трубы. Следует отметить, что если корпус 8 водонагревателя выполнен из ферромагнитного материала, то элементы крепления 6 и 7 необходимо выполнять из неферромагнитного материала для ограничения шунтирующего влияния корпуса 8 на величину магнитного потока и вектор намагниченности трубы 4. Если корпус 8 выполнен из неферромагнитного материала (например, из нержавеющей стали), то элементы крепления 6 и 7 могут быть выполнены из ферромагнитного материала. Применение постоянных магнитов во всех вариантах наиболее перспективно для защиты и очистки от первичной накипи поверхностей теплообмена небольших размеров или автономных объектов, работающих без применения электроэнергии.One example of a device that implements this method of protection and cleaning from primary scale of heat transfer surfaces of ferromagnetic pipes is shown in an example, a fragment of which is shown in FIG. 2. The tubular water heater consists of a curved ferromagnetic pipe 4 in contact with water 5 and secured with fasteners (fittings 6 and nuts 7) to the body 8 of the water heater. Permanent magnets 9, which are generators of external magnetizing fields for these pipes 4, are fixed at the ends of the pipe 4. For the formation of a closed magnetic system, a ferromagnetic extension cord 10 is introduced that connects the different poles of the magnets 9, ensuring the flow of the magnetic flux in a closed loop. In this scheme, you can turn on and one permanent magnet 9 mounted on one end of the ferromagnetic pipe 4, connecting it with a ferromagnetic extension 10 with the other end of the pipe. It should be noted that if the heater case 8 is made of ferromagnetic material, the fastening elements 6 and 7 must be made of non-ferromagnetic material to limit the shunt effect of the case 8 on the magnitude of the magnetic flux and the magnetization vector of the pipe 4. If the case 8 is made of non-ferromagnetic material (for example, stainless steel), the fastening elements 6 and 7 can be made of ferromagnetic material. The use of permanent magnets in all cases is most promising for protection and cleaning of primary scaling of heat transfer surfaces of small sizes or autonomous objects operating without the use of electricity.

На Фиг.3 показан пример трубчатого водонагревателя, в котором для защиты и очистки от первичной накипи поверхности теплообмена ферромагнитной трубы 4, контактирующей с водой 5, на концах трубы 4 закреплены ферромагнитные удлинители 10, свободные концы которых соединены с полюсами постоянного магнита 9, являющегося генератором внешнего намагничивающего магнитного поля. Элементы крепления 6 и 7 в этом варианте выполнены по аналогии с предыдущим примером.Figure 3 shows an example of a tubular water heater, in which, to protect and clean the scale of the heat transfer surface of a ferromagnetic pipe 4 in contact with water 5, ferromagnetic extensions 10 are fixed at the ends of the pipe 4, the free ends of which are connected to the poles of a permanent magnet 9, which is a generator external magnetizing magnetic field. The fastening elements 6 and 7 in this embodiment are made by analogy with the previous example.

На Фиг.4 представлен пример устройства для использования в газотрубном котле. Для защиты и очистки от первичной накипи поверхностей теплообмена ферромагнитных труб 4, контактирующих с водой 5, между трубными досками 11 закреплен постоянный магнит 9, являющийся генератором внешнего намагничивающего магнитного поля для указанных труб 4, трубных досок 11 и корпуса 8. Постоянный магнит 9 соединен с трубными досками 11 при помощи ферромагнитных удлинителей 10 и изолирован от воды 5 втулкой 12 из неферромагнитного материала. Рассмотренное устройство выполнено с расположением постоянного магнита 9 вместе с ферромагнитными удлинителями 10 с внутренней стороны корпуса 8 котла. При необходимости внутри котла можно установить несколько постоянных магнитов 9 или электромагнитов посредством соответствующих ферромагнитных удлинителей 10. В данном примере защищаемые трубы включаются в замкнутый магнитный контур, образованный магнитами 9, ферромагнитными удлинителями 10, ферромагнитными трубными досками 11 и самими трубами 4.Figure 4 presents an example of a device for use in a gas tube boiler. To protect and clean from primary scaling of the heat transfer surfaces of the ferromagnetic pipes 4 in contact with water 5, a permanent magnet 9 is fixed between the pipe boards 11, which is a generator of an external magnetizing magnetic field for these pipes 4, pipe boards 11 and the housing 8. The permanent magnet 9 is connected to pipe boards 11 using ferromagnetic extension cords 10 and is isolated from water 5 by a sleeve 12 of non-ferromagnetic material. The considered device is made with the location of the permanent magnet 9 along with ferromagnetic extension cords 10 on the inside of the boiler body 8. If necessary, several permanent magnets 9 or electromagnets can be installed inside the boiler using the corresponding ferromagnetic extension cords 10. In this example, the protected pipes are included in a closed magnetic circuit formed by magnets 9, ferromagnetic extension cords 10, ferromagnetic pipe boards 11 and the pipes 4 themselves.

На Фиг.5 показан пример использования электромагнита для создания внешнего намагничивающего магнитного поля также на примере газотрубного котла. Ферромагнитные трубы 4 закреплены в трубных досках 11, с которыми через ферромагнитные удлинители 10 соединен сердечник 13 электромагнита, обмотка 14 которого подключена к выводам 15 и 16 источника питания 17. Источник питания может формировать на выходе постоянное, однополярное пульсирующее (выпрямленное) или переменное напряжение. Электромагнит в данном примере является генератором внешнего намагничивающего поля для труб 4, трубных досок 11 и корпуса 8. Устройство выполнено с расположением электромагнита (13, 14) и ферромагнитных удлинителей 10 с внешней стороны корпуса 8 котла.Figure 5 shows an example of the use of an electromagnet to create an external magnetizing magnetic field also on the example of a gas tube boiler. The ferromagnetic pipes 4 are fixed in the tube plates 11, to which an electromagnet core 13 is connected via ferromagnetic extension cords 10, the winding of which 14 is connected to the terminals 15 and 16 of the power source 17. The power source can generate a constant, unipolar pulsating (rectified) or alternating voltage at the output. The electromagnet in this example is a generator of an external magnetizing field for pipes 4, pipe boards 11 and the housing 8. The device is arranged with an arrangement of an electromagnet (13, 14) and ferromagnetic extension cords 10 on the outside of the boiler body 8.

На Фиг.6 и Фиг.7 показан пример выполнения устройства для водотрубного котла, в котором нагрев воды осуществляется продуктами сгорания топлива 18. В этом примере для защиты и очистки от первичной накипи стальных труб 4, объединенных ферромагнитными коллекторами 19 и заполненных водой 5, используется генератор внешнего намагничивающего поля, выполненный на основе электромагнита. Обмотка 14 электромагнита подключена к выводам 15, 16 источника питания 17, а полюсы его сердечника 13 соединены через ферромагнитные удлинители 10 с коллекторами 19 котла. Рассмотренное устройство выполнено с расположением электромагнита (13, 14) и ферромагнитных удлинителей 10 за пределами корпуса 8 котла.Figures 6 and 7 show an example of a device for a water tube boiler in which water is heated by the products of fuel combustion 18. In this example, to protect and descale steel pipes 4, united by ferromagnetic collectors 19 and filled with water 5, are used an external magnetizing field generator based on an electromagnet. The winding 14 of the electromagnet is connected to the terminals 15, 16 of the power source 17, and the poles of its core 13 are connected through ferromagnetic extension cords 10 to the collectors 19 of the boiler. The considered device is made with the location of the electromagnet (13, 14) and ferromagnetic extension cords 10 outside the boiler body 8.

На Фиг.8 представлен пример выполнения устройства для теплообменника. В этом устройстве для защиты и очистки ферромагнитных труб 4, объединенных трубными досками 11 и контактирующих с водой 5 (с одной стороны может быть и другая жидкость), используется генератор внешнего магнитного поля на основе электромагнита. Обмотка 14 электромагнита подключена к выводам 15 и 16 источника питания 17, а полюсы его сердечника 13 соединены через ферромагнитные удлинители 10 с ферромагнитными трубными досками 11 теплообменника. Устройство выполнено с расположением электромагнита (13, 14) и ферромагнитных удлинителей 10 за пределами корпуса 8 теплообменника.On Fig presents an example implementation of a device for a heat exchanger. In this device for the protection and cleaning of ferromagnetic pipes 4, united by pipe boards 11 and in contact with water 5 (on the one hand there may be another liquid), an external magnetic field generator based on an electromagnet is used. The winding 14 of the electromagnet is connected to the terminals 15 and 16 of the power source 17, and the poles of its core 13 are connected through ferromagnetic extension cords 10 with ferromagnetic tube boards 11 of the heat exchanger. The device is made with the location of the electromagnet (13, 14) and ferromagnetic extension cords 10 outside the housing 8 of the heat exchanger.

Работу устройства, реализующего способ защиты и очистки от первичной накипи поверхностей теплообмена, можно показать на примере Фиг.2. Поскольку постоянные магниты 9, имеющие постоянную во времени напряженность магнитного поля 1 (Фиг.1), закреплены в непосредственном контакте с ферромагнитной трубой 4, поверхность которой находится в контакте с нагреваемой водой 5, то указанная труба 4 намагничивается за счет протекания магнитного потока по замкнутой магнитной цепи (9-10-4-9) и создает собственное магнитное поле, воздействующее на воду 5 в области нагрева. В этом варианте устройства можно использовать один постоянный магнит 9, закрепленный на одном из концов трубы 4. Для магнитной обработки воды по сравнению с прототипом созданы практически идеальные условия: наличие магнитного поля с достаточной напряженностью; предельная температура воды; увеличенное в сотни раз время воздействия на воду магнитного поля; сниженный практически до нуля промежуток времени между обработкой воды магнитным полем и ее нагревом. Эти условия обеспечивают кристаллизацию солей из воды в нагреваемом объеме в виде подвижного мелкодисперсного шлама. Создание таких условий приводит дополнительно к постепенному растворению старой первичной накипи. Если постоянные магниты 9 заменить на электромагниты и подключить обмотки электромагнитов к источнику питания с однополярным пульсирующим или переменным выходным напряжением, тогда дополнительно к намагничиванию воды 5, находящейся в зоне нагрева, добавляется достаточно сильный эффект продольной магнитострикции ферромагнитных труб 4, приводящий к дополнительному эффекту защиты от первичной накипи.The operation of the device that implements the method of protection and cleaning from primary scale of heat transfer surfaces can be shown in the example of Figure 2. Since the permanent magnets 9, having a constant magnetic field strength 1 over time (FIG. 1), are fixed in direct contact with the ferromagnetic pipe 4, the surface of which is in contact with the heated water 5, this pipe 4 is magnetized due to the flow of magnetic flux through a closed magnetic circuit (9-10-4-9) and creates its own magnetic field acting on water 5 in the heating region. In this embodiment of the device, one permanent magnet 9 can be used, mounted on one of the ends of the pipe 4. For magnetic treatment of water, almost ideal conditions are created in comparison with the prototype: the presence of a magnetic field with sufficient intensity; water temperature limit; hundreds of times increased time of exposure to water of a magnetic field; reduced to almost zero the time interval between the treatment of water with a magnetic field and its heating. These conditions provide crystallization of salts from water in the heated volume in the form of a mobile finely divided sludge. The creation of such conditions leads in addition to the gradual dissolution of the old primary scale. If the permanent magnets 9 are replaced by electromagnets and the windings of the electromagnets are connected to a power supply with a unipolar pulsating or alternating output voltage, then in addition to the magnetization of the water 5 located in the heating zone, a sufficiently strong longitudinal magnetostriction effect of the ferromagnetic pipes 4 is added, leading to an additional protection against primary scale.

Следует отметить, что для снижения рабочей температуры постоянных магнитов или электромагнитов их соединяют с трубами через ферромагнитные удлинители 10 (см. Фиг.3).It should be noted that to reduce the working temperature of permanent magnets or electromagnets, they are connected to the pipes through ferromagnetic extension cords 10 (see Figure 3).

Аналогичным образом работает защита от первичной накипи для ферромагнитных труб 4 водонагревателей на Фиг.3. Варианты устройств защиты на основе постоянных магнитов целесообразно применять при относительно небольших поверхностях теплообмена и незначительных длинах труб (до 1,0 м), т.к. при увеличении указанных параметров потребуются постоянные магниты больших размеров (стоимость их достигает 3-4 тыс. рублей за килограмм). Основная идея реализации рассматриваемых устройств состоит в том, что создается замкнутая магнитная цепь, одним из элементов которой являются защищаемые ферромагнитные трубы 4, поверхности теплообмена которых находятся в контакте с водой 5. Эта замкнутая магнитная цепь имеет генератор внешнего магнитного поля, который обеспечивает протекание соответствующих магнитных потоков по всей длине указанных ферромагнитных труб и намагничивание их в пределе до насыщения. В таких системах генератор магнитного поля можно относительно просто расположить за пределами корпуса устройства, в котором находится нагреваемая вода, и переходить полностью на электромагниты по экономическим причинам.Similarly, the protection against primary scale for the ferromagnetic pipes 4 of the water heaters in FIG. 3 works. It is advisable to use the options for permanent magnet protection devices with relatively small heat transfer surfaces and short pipe lengths (up to 1.0 m), because with an increase in these parameters, permanent magnets of large sizes will be required (their cost reaches 3-4 thousand rubles per kilogram). The main idea of the implementation of the devices under consideration is that a closed magnetic circuit is created, one of the elements of which are protected ferromagnetic pipes 4, the heat exchange surfaces of which are in contact with water 5. This closed magnetic circuit has an external magnetic field generator that ensures the flow of the corresponding magnetic flows along the entire length of these ferromagnetic pipes and their magnetization in the limit to saturation. In such systems, the magnetic field generator can be relatively simply positioned outside the device enclosure in which the heated water is located, and can switch over completely to electromagnets for economic reasons.

На Фиг.4 представлен пример выполнения такой системы для газотрубного котла на основе постоянного магнита 9. Поскольку постоянный магнит 9, расположенный внутри корпуса 8 котла, через ферромагнитные удлинители 10 связан с трубными досками 11, то в этом случае образуется замкнутая магнитная цепь, и магнитный поток протекает последовательно по ферромагнитным удлинителям 10, по трубным доскам 11, по параллельно соединенным трубам 4 и корпусу 8. Протекающие по трубам 4, трубным доскам 11 и корпусу 9 магнитные потоки обеспечивают намагничивание указанных элементов, что приводит к созданию собственных их магнитных полей, обеспечивающих в конечном итоге кристаллизацию солей из воды в виде подвижного мелкодисперсного шлама в объеме воды, а не на поверхностях теплообмена. Создание таких условий приводит дополнительно к постепенному растворению старой накипи. Если заменить постоянный магнит 9 на электромагнит, обмотка которого подключена к источнику питания с однополярным пульсирующим или переменным напряжением, дополнительно к намагничиванию воды 5, находящейся в зонах нагрева, добавляется достаточно сильный эффект продольной магнитострикции труб 4, что приводит к дополнительному защитному эффекту от накипи.Figure 4 shows an example of the implementation of such a system for a gas tube boiler based on a permanent magnet 9. Since the permanent magnet 9 located inside the boiler body 8 is connected through the ferromagnetic extensions 10 to the tube plates 11, in this case a closed magnetic circuit is formed, and the magnetic the flux flows sequentially along the ferromagnetic extension cords 10, along the tube plates 11, through the pipes 4 and the housing 8 connected in parallel. The magnetic fluxes flowing through the pipes 4, the tube boards 11 and the housing 9 provide magnetization. elements, which leads to the creation of their own magnetic fields, which ultimately ensure the crystallization of salts from water in the form of mobile finely divided sludge in the volume of water, and not on heat transfer surfaces. The creation of such conditions leads in addition to the gradual dissolution of the old scale. If you replace the permanent magnet 9 with an electromagnet, the winding of which is connected to a power supply with a unipolar pulsating or alternating voltage, in addition to the magnetization of the water 5 located in the heating zones, a sufficiently strong longitudinal magnetostriction effect of the pipes 4 is added, which leads to an additional protective effect from scale.

На Фиг.5 представлен еще один пример выполнения устройства для газотрубного котла, где в качестве генератора внешнего намагничивающего поля используется электромагнит, сердечник 13 которого через ферромагнитные удлинители 10 соединен с трубными досками 11 котла. Здесь так же, как и в предыдущем варианте, магнитный поток протекает по замкнутому контуру, включающему сердечник 13 электромагнита, ферромагнитные удлинители 10, трубные доски 11, параллельно соединенные трубы 4 и корпус 8. Указанные трубы 4 намагничиваются и формируют собственные магнитные поля, которые обеспечивают в конечном итоге защиту и очистку их поверхностей теплообмена от первичной накипи.Figure 5 shows another example of a device for a gas-tube boiler, where an electromagnet is used as an external magnetizing field generator, the core 13 of which is connected through the ferromagnetic extension cords 10 to the tube boards 11 of the boiler. Here, as in the previous embodiment, the magnetic flux flows in a closed circuit, including the core 13 of the electromagnet, ferromagnetic extension cords 10, tube boards 11, pipes 4 connected in parallel and the housing 8. These pipes 4 are magnetized and form their own magnetic fields, which provide ultimately protecting and cleaning their heat transfer surfaces from primary scale.

Работа устройств, представленных на Фиг.6-8, и механизмы защиты поверхностей теплообмена от накипи не отличаются от предыдущих вариантов.The operation of the devices shown in Fig.6-8, and the mechanisms of protection of heat transfer surfaces from scale do not differ from previous options.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство защиты и очистки от первичной накипи ферромагнитных поверхностей теплообмена водонагревателей, котлов и теплообменников выгодно отличаются от известных тем, что достигается достаточно сильное намагничивание воды в зоне нагрева и во время ее нагрева за счет собственных магнитных полей труб, увеличено в сотни раз время обработки воды магнитными полями при максимальной температуре и до предела уменьшено время между обработкой воды магнитным полем и ее нагревом, чем обеспечивается максимальный эффект по защите и очистке поверхностей теплообмена от первичной накипи рассматриваемого теплотехнического оборудования. Формирование внешних намагничивающих магнитных полей с однополярной пульсирующей или переменной напряженностью дополнительно создает эффект магнитострикционных колебаний в поверхностях теплообмена, еще более увеличивающий эффект данного изобретения. Проведенные испытания показали, что за 10 суток работы в условиях водопроводной воды с жесткостью 3 г-экв., с сухим остатком 620 мг/л, на ТЭНах без защиты образовалась накипь толщиной 1.2 мм, а на ТЭНах, в конструкции которых были использованы постоянные магниты с образованием магнитного контура, в который была включена трубка оболочки ТЭНа, накипи на поверхности оболочки ТЭНа не образовалось вообще, что хорошо видно на фотографиях, приложенных к протоколу испытаний.Thus, the proposed method and device for the protection and cleaning of primary scale of ferromagnetic heat exchange surfaces of water heaters, boilers and heat exchangers compares favorably with the known ones in that a sufficiently strong magnetization of water in the heating zone is achieved and during its heating due to its own magnetic fields of the pipes, is increased in hundreds of times the time of water treatment by magnetic fields at maximum temperature and to the limit the time between water treatment by a magnetic field and its heating is reduced, which ensures maximum The effect of protecting and cleaning heat transfer surfaces from the primary scale of the considered heating equipment. The formation of external magnetizing magnetic fields with unipolar pulsating or variable intensity additionally creates the effect of magnetostrictive vibrations in the heat exchange surfaces, further increasing the effect of the present invention. The tests showed that after 10 days of operation in the conditions of tap water with a hardness of 3 g-eq., With a dry residue of 620 mg / l, scum 1.2 mm thick formed on the heating elements without protection, and on the heating elements, in the construction of which permanent magnets were used with the formation of a magnetic circuit into which the heater tube was connected, no scale was formed on the surface of the heater tube, which is clearly seen in the photographs attached to the test report.

Claims (4)

1. Способ защиты и очистки от первичной накипи теплообменных поверхностей ферромагнитных труб водонагревателей, котлов и теплообменников, заключающийся в воздействии магнитными полями внешних генераторов на нагреваемую воду и теплообменные поверхности труб, отличающийся тем, что воздействие на нагреваемую воду осуществляют собственными магнитными полями указанных ферромагнитных труб непосредственно в зоне нагрева воды и одновременно с нагревом путем включения указанных труб в замкнутую магнитную цепь с указанными генераторами.1. The method of protection and cleaning of the primary scale of the heat exchange surfaces of the ferromagnetic pipes of water heaters, boilers and heat exchangers, which consists in the action of the magnetic fields of external generators on the heated water and the heat exchange surfaces of the pipes, characterized in that the effect on the heated water is carried out by their own magnetic fields of said ferromagnetic pipes directly in the zone of heating water and at the same time as heating by including these pipes in a closed magnetic circuit with the indicated generators. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное магнитное поле имеет постоянную, или однополярную, или переменную напряженность.2. The method according to claim 1, characterized in that said magnetic field has a constant, or unipolar, or variable intensity. 3. Устройство для защиты и очистки от первичной накипи поверхностей теплообмена ферромагнитных труб водонагревателей, котлов и теплообменников, содержащее генераторы магнитных полей в виде постоянных магнитов или электромагнитов, питающихся постоянным, однополярным пульсирующим или переменным напряжением, установленные на концах труб водонагревателей и коллекторов или трубных досок котлов и теплообменников, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит ферромагнитные удлинители, соединяющие указанные генераторы магнитных полей и защищаемые трубы и/или коллекторы, трубные доски таким образом, что они образуют вместе с вышеуказанными элементами замкнутую магнитную цепь.3. A device for protection and cleaning from primary scale of heat transfer surfaces of ferromagnetic pipes of water heaters, boilers and heat exchangers, containing magnetic field generators in the form of permanent magnets or electromagnets powered by constant, unipolar pulsating or alternating voltage, installed at the ends of pipes of water heaters and collectors or tube boards boilers and heat exchangers, characterized in that the device further comprises ferromagnetic extenders connecting these generators magnetically fields and protected pipes and / or collectors, tube boards in such a way that they form together with the above elements a closed magnetic circuit. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что генераторы внешних магнитных полей, установленные на поверхностях защищаемых труб, в местах их контакта с водой, защищены втулками или прокладками, выполненными из защитных неферромагнитных материалов. 4. The device according to claim 2, characterized in that the external magnetic field generators mounted on the surfaces of the pipes to be protected, in places of their contact with water, are protected by bushings or gaskets made of protective non-ferromagnetic materials.
RU2007122915/06A 2007-06-18 2007-06-18 Method of protecting ferromagnetic tubes of water heaters, boilers and heat exchangers against primary scale and device for its implementation RU2355973C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007122915/06A RU2355973C2 (en) 2007-06-18 2007-06-18 Method of protecting ferromagnetic tubes of water heaters, boilers and heat exchangers against primary scale and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007122915/06A RU2355973C2 (en) 2007-06-18 2007-06-18 Method of protecting ferromagnetic tubes of water heaters, boilers and heat exchangers against primary scale and device for its implementation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007122915A RU2007122915A (en) 2008-12-27
RU2355973C2 true RU2355973C2 (en) 2009-05-20

Family

ID=41021997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007122915/06A RU2355973C2 (en) 2007-06-18 2007-06-18 Method of protecting ferromagnetic tubes of water heaters, boilers and heat exchangers against primary scale and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2355973C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU195429U1 (en) * 2019-10-21 2020-01-28 Александр Ефимович Прокофьев Limescale heater heater protection device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU195429U1 (en) * 2019-10-21 2020-01-28 Александр Ефимович Прокофьев Limescale heater heater protection device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007122915A (en) 2008-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ignatov et al. Basic concepts of magnetic water treatment
Lipus et al. Electromagnets for high-flow water processing
KR101304121B1 (en) Water treatment and boiling apparatus using magnetic force
EP0462544A1 (en) Electromagnetic induction heater
JP2010255865A (en) Heating device and hot water supply device
EP0047773A1 (en) Magnetic water conditioner apparatus
KR101319856B1 (en) Water treatment and boiling apparatus using magnetic force
CN106277368B (en) A kind of pipeline water treatment facilities and processing method and circuit
RU2355973C2 (en) Method of protecting ferromagnetic tubes of water heaters, boilers and heat exchangers against primary scale and device for its implementation
Mosin et al. Magnetohydrodynamic cell for magnetic water treatment
Mosin et al. An overview of methods and approaches for magnetic treatment of water
RU52994U1 (en) DEVICE FOR PROTECTION AGAINST SCALES OF A FERROMAGNETIC SHELL OF A TUBULAR ELECTRIC HEATER
Mosin et al. Construction of Magnetohydrodynamic Cell for Magnetic Treatment of Water
CN202175593U (en) Novel electromagnetic scale removing device
CN201987317U (en) Electromagnetic anti-scaling water dispenser
KR102420694B1 (en) A Magnetic Induction Type of an Apparatus for Heating a Conduit
RU2335726C1 (en) Device for sediment removal in heat-exchange equipment
RU2385552C1 (en) Heating coil with protection against primary scale (versions)
CN204924037U (en) A electromagnetism scale removal device for heat exchanger
RU17976U1 (en) DEVICE FOR PROTECTION AND CLEANING OF SURFACE OF FERROMAGNETIC MATERIALS FROM SEDIMENTS
RU2429203C1 (en) Water treatment device
RU2251062C2 (en) Method for protecting heat exchange equipment against deposits and cleaning it and apparatus for performing the same
RU155819U1 (en) DEVICE FOR PROTECTION AND CLEANING OF HEAT AND POWER ENGINEERING EQUIPMENT FROM NECIPE FORMATION AND CORROSION
US20070246416A1 (en) Apparatus for magnetically treating fluid
KR100767008B1 (en) A exclusion and prevention equipment for pipe sticking

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120619

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20130620

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160619