EN |

Search
Close this search box.
Search
Close this search box.
Search
Close this search box.
Search
Close this search box.

فیلترهای مغناطیسی

معرفی نیروی مغناطیسی

در ابتدا برای شناخت عملکرد فیلترهای مغناطیسی بهتر است کمی بیشتر در مورد نیروی مغناطیسی بدانیم تا درک عمیق تری از این نیرو و عملکرد آن، داشته باشیم.

نیروی مغناطیسی یک نیروی غیر تماسی است که بین دو جسم مغناطیسی وارد می شود. این نیرو می تواند جاذبه یا دافعه باشد و به جهت گیری قطب های مغناطیسی دو جسم بستگی دارد.

اگر دو جسم مغناطیسی قطب های همنام داشته باشند، نیروی مغناطیسی بین آنها دافعه خواهد بود. به عنوان مثال، دو آهنربای دائمی که قطب های شمالی آنها به یکدیگر نزدیک می شوند، یکدیگر را دفع می کنند.

اگر دو جسم مغناطیسی قطب های غیر همنام داشته باشند، نیروی مغناطیسی بین آنها جاذبه خواهد بود. به عنوان مثال، دو آهنربای دائمی که قطب های شمالی و جنوبی آنها به یکدیگر نزدیک می شوند، یکدیگر را جذب می کنند.

نیروی مغناطیسی با استفاده از قانون شار مغناطیسی، که توسط فیزیکدان انگلیسی جیمز کلارک ماکسول در سال ۱۸۷۳ فرموله شد، محاسبه می شود. این قانون بیان می کند که نیروی مغناطیسی بین دو جسم مغناطیسی با حاصل ضرب دو کمیت زیر برابر است:

  • شار مغناطیسی: شار مغناطیسی کمیتی است که میزان میدان مغناطیسی را در یک ناحیه مشخص اندازه گیری می کند.
  • سطح مقطع: سطح مقطع ناحیه ای است که شار مغناطیسی از آن عبور می کند.

نیروی مغناطیسی همچنین با استفاده از قانون لورنتس، که توسط فیزیکدان هلندی هندریک آنتونیوس لورنتس در سال ۱۸۶۷ فرموله شد، محاسبه می شود. این قانون بیان می کند که نیروی مغناطیسی وارد بر یک بار الکتریکی متحرک در یک میدان مغناطیسی برابر است با حاصل ضرب سه کمیت زیر:

  • بار الکتریکی: بار الکتریکی کمیتی است که میزان بار الکتریکی یک جسم را اندازه گیری می کند.
  • سرعت: سرعت کمیتی است که میزان حرکت یک جسم را اندازه گیری می کند.
  • مقادیر میدان مغناطیسی: مقادیر میدان مغناطیسی در نقطه ای خاص از فضا.

نیروی مغناطیسی کاربردهای گسترده ای در زمینه های مختلف دارد. به عنوان مثال، از نیروی مغناطیسی برای تولید آهنربا، موتورهای الکتریکی، ژنراتورها و میکروسکوپ های الکترونی استفاده می شود.

انواع نیروی مغناطیسی

نیروی مغناطیسی به دو نوع عمده تقسیم می شود:

  • نیروی مغناطیسی دائمی: نیروی مغناطیسی دائمی نیرویی است که توسط مواد مغناطیسی دائمی مانند آهنرباهای دائمی ایجاد می شود. این نیرو حتی زمانی که جریان الکتریکی از آنها عبور نمی کند، وجود دارد.
  • نیروی مغناطیسی الکترومغناطیسی: نیروی مغناطیسی الکترومغناطیسی نیرویی است که توسط سیم پیچ های الکتریکی ایجاد می شود. این نیرو زمانی که جریان الکتریکی از سیم پیچ ها عبور می کند، وجود دارد.

عوامل موثر بر نیروی مغناطیسی

عوامل مختلفی بر نیروی مغناطیسی تاثیر می گذارند. برخی از این عوامل عبارتند از:

  • نوع ماده مغناطیسی: مواد مغناطیسی مختلف دارای قدرت مغناطیسی متفاوتی هستند. به عنوان مثال، آهن دارای قدرت مغناطیسی بیشتری نسبت به نیکل می باشد.
  • شکل ماده مغناطیسی: شکل ماده مغناطیسی بر نیروی مغناطیسی آن تاثیر می گذارد. به عنوان مثال، یک آهنربای دائمی با شکل مخروطی دارای نیروی مغناطیسی بیشتری نسبت به یک آهنربای دائمی با شکل مکعبی است.
  • اندازه ماده مغناطیسی: اندازه ماده مغناطیسی نیز بر نیروی مغناطیسی آن تاثیر می گذارد. به عنوان مثال، یک آهنربای دائمی بزرگتر دارای نیروی مغناطیسی بیشتری نسبت به یک آهنربای دائمی کوچکتر است.
  • میزان میدان مغناطیسی: همچنین میزان میدان مغناطیسی بر نیروی مغناطیسی تاثیر می گذارد. به عنوان مثال، نیروی مغناطیسی بین دو آهنربای دائمی در یک میدان مغناطیسی قوی بیشتر از نیروی مغناطیسی بین دو آهنربای دائمی در یک میدان مغناطیسی ضعیف است.

    مقدمه

    فیلترهای مغناطیسی دستگاه‌هایی هستند که از یک میدان مغناطیسی برای جذب و برداشتن ذرات فلزی از مایعات و گازها استفاده می‌کنند. آنها به طور گسترده ای در صنایع مختلف، از جمله تولید، فرآوری مواد دارویی،بهداشتی،خوراکی و شیمیایی و همچنین در صنایع بزرگی چون پتروشیمی و پالایشگاه و یا نیروگاه برق، برای بهبود کیفیت محصولات، محافظت از تجهیزات الکترونیکی و یا مکانیکی و همچنین  افزایش  ایمنی استفاده می شوند.

    عملکرد

    اصل عملکرد فیلترهای مغناطیسی بر اساس جاذبه مغناطیسی بین مواد فرومغناطیسی مانند آهن، نیکل و کوبالت و میدان مغناطیسی تولید شده توسط فیلتر است. هنگامی که یک مایع یا گاز حاوی ذرات فلزی از فیلتر عبور می کند، این ذرات به عناصر مغناطیسی جذب می شوند و روی سطح فیلتر باقی می مانند.

  • انواع فیلترهای مغناطیسی

    فیلترهای مغناطیسی در انواع طراحی ها و اندازه های متفاوت برای کاربردهای مختلف در دسترس هستند. که بر اساس نوع میدان مغناطیسی طبقه بندی می شوند:

    1. فیلترهای مغناطیسی دائمی: این فیلترها از آهنرباهای دائمی، ساخته شده از آلیاژهای نئودریم یا ساماریوم-کبالت، برای ایجاد یک میدان مغناطیسی ثابت استفاده می کنند. این دسته از آهنرباها  به دلیل دوام، نیازهای نگهداری کم و توانایی کار بدون منبع تغذیه خارجی شناخته می شوند.

 ۲.فیلترهای الکترومغناطیسی: فیلترهای الکترومغناطیسی، که به نام آهنربای الکتریکی نیز شناخته می شوند، از یک سیم پیچ الکتریکی برای ایجاد یک میدان مغناطیسی استفاده می کنند. شدت میدان مغناطیسی را می توان با تنظیم جریان عبوری از سیم پیچ کنترل کرد. این امکان کنترل دقیق تر فرآیند فیلتراسیون را فراهم می کند.

۳.فیلترهای مغناطیسی ترکیبی: فیلترهای ترکیبی مزایای هر دو فیلتر مغناطیسی دائمی و الکترومغناطیسی را ترکیب می کنند. آنها از آهنرباهای دائمی برای ایجاد یک میدان مغناطیسی پایه و آهنرباهای الکتریکی برای تنظیم دقیق شدت مغناطیسی استفاده می کنند. این پیکربندی، انعطاف پذیری و انطباق پذیری را در برابر نیازهای فیلتراسیون در حال تغییر ارائه می دهد.

همچنین انواع فیلتر مغناطیسی از لحاظ طراحی به شکل زیر دسته بندی می شوند:

  1. جداکننده مغناطیسی با صفحات مغناطیسی

آهنرباهای صفحه ای در قسمت بیرون لوله ها نصب می شوند. آهنرباهای صفحه ای و آهنرباهای ناودانی در خطوط انتقال سیال مورد استفاده قرار می گیرند. این سیستم ها همیشه مغناطیسی دائمی هستند.

۲.جداکننده مغناطیسی با آهنرباهای تعلیق

آهنرباهای تعلیق آهنرباهای بلوکی بزرگی هستند که بدون یا با سیستم نواری (مگنت های روی باند) کار می کنند. آنها قطعات فلزی را از جریان مواد روی یک تسمه در حال حرکت جذب می کنند . این سیستم ها  مغناطیسی دائم یا الکترومغناطیسی هستند.بسیار مناسب برای بازیافت و مرتب سازی اجزای مغناطیسی.

جداکننده های مغناطیسی با آهنرباهای صفحه ای یا بلوکی دارای یک میدان مغناطیسی عمیق نافذ برای جذب ذرات فلز فرومغناطیسی به کوچکی ۱ میلی متر هستند.

۳. جداکننده های مغناطیسی با میله های مغناطیسی

جداکننده های مغناطیسی با میله های مغناطیسی دارای میدان مغناطیسی بسیار قدرتمند و در عین حال با نفوذ کمتری هستند. با قرار دادن آنها در مسیر عبور محصول، ارتباط مستقیمی با کالای عبوری برقرار می کنند. بنابراین جداکننده‌های میله مغناطیسی برای به دام انداختن آلاینده‌های کوچک آهنی به کوچکی ۳۰ میکرومتر و حتی آلاینده‌های مغناطیسی ضعیف مانند فولاد ضد زنگ فرآوری شده از جریان‌های حجیم در دهانه‌های پرکننده و خطوط لوله، بهترین گزینه هستند.

شبکه های مغناطیسی، آهنرباهای Clean flow و فیلترهای مغناطیسی از میله های مغناطیسی استفاده می کنند.

    

۴.جداکننده های مغناطیسی با آهنرباهای استوانه ای

آهنرباهای استوانه‌ای معمولاً در جداکننده‌هایی یافت می‌شوند که به طور مستقیم و خودکار فلزات گرفته شده را حذف می‌کنند. بنابراین آنها قادر به جداسازی یا دسته بندی مقادیر زیادی از آلودگی های فلزی هستند.

به طور کلی در موارد زیر می توان استفاده گسترده از این دسته اهنربا را مشاهده کرد:

برنامه های بازیافت و مرتب سازی:

  • انواع قوی آهنرباهای درام
  • قرقره های سر مغناطیسی
  • جداکننده جریان گردابی
  • آهنرباهای گلوله
  • آهنرباهای درام

کاربردهای فیلترهای مغناطیسی

فیلترهای مغناطیسی کاربردهای گسترده دارند و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از کاربردهای رایج عبارتند از:

  1. فیلتراسیون هوا: فیلترهای مغناطیسی هوا برای حذف ذرات فلزی معلق در هوا مانند گرد و غبار، براده فلز و دود جوشکاری استفاده می شوند. آنها به ویژه در محیط های تولید که عملیات فلزکاری انجام می شود، مفید هستند.

 [تصویر فیلترهای مغناطیسی فیلتراسیون هوا

۲. فیلتراسیون آب: فیلترهای مغناطیسی آب برای حذف آهن، زنگ و سایر آلاینده های فلزی از آب استفاده می شوند. آنها به طور گسترده ای در سیستم های تصفیه آب شهری، فرآیندهای تصفیه آب صنعتی و سیستم های فیلتراسیون آب خانگی استفاده می شوند. [تصویر فیلترهای مغناطیسی فیلتراسیون آب]

۳.فیلتراسیون مایعات: فیلترهای مغناطیسی مایع برای حذف ذرات فلزی از انواع مایعات، از جمله روغن ها، روان کننده ها و خنک کننده ها طراحی شده اند. آنها برای محافظت از ماشین آلات و افزایش عمر مفید سیالات در کاربردهای صنعتی ضروری هستند.همچنین در بسیاری از فرایند ها استفاده از فیلتر های مغناطیسی منجر به افزایش طول عمر تجهیزات کنترلی و ماشین آلات مورد استفاده در خطوط تولید می شوند. یکی دیگر از مزیت های این دسته از فیلتر ها کاهش هزینه های تعمیرات و نگهداری سیستم ها خواهد بود.

[تصویر فیلترهای مغناطیسی فیلتراسیون مایعات]

۴.جداسازی مواد: فیلترهای مغناطیسی در کاربردهای جداسازی مواد برای بازیافت فلزات ارزشمند از جریان های زباله یا جداسازی فلزات از سایر مواد برای اهداف بازیافت استفاده می شوند. [تصویر فیلترهای مغناطیسی جداسازی مواد]

مزایا فیلترهای مغناطیسی

فیلترهای مغناطیسی نسبت به سایر روش های فیلتراسیون مزایای متعددی دارند:

  1. کارایی بالا: فیلترهای مغناطیسی می توانند طیف وسیعی از ذرات فلزی را، حتی ذرات ریز و میکروسکوپی، با کارایی بالا جذب کنند. حداقل اندازه ذراتی که می توان به صورت عمده با بازدهی بالا توسط فیلتر های مغناطیسی جذب کرد ذرات بزرگتر از ۳۰ میکرون هستند.
  2. حذف انتخابی: فیلترهای مغناطیسی به طور انتخابی ذرات فلزی را بدون تأثیر بر سایر اجزای جریان سیال یا گاز حذف می کنند. این امر خلوص محصول را تضمین می کند و از تجهیزات حساس محافظت می کند.
  3. دوستدار محیط زیست: فیلترهای مغناطیسی نیازی به استفاده از کارتریج های فیلتر یکبار مصرف یا مواد شیمیایی ندارند، که اثرات زیست محیطی و تولید زباله را کاهش می دهد.
  4. تعمیر و نگهداری کم: فیلترهای مغناطیسی به طور کلی دستگاه هایی با تعمیر و نگهداری کم هستند که برای حذف ذرات فلزی انباشته شده نیاز به تمیز کردن دوره ای دارند.
  5. عمر طولانی: فیلترهای مغناطیسی معمولاً بادوام هستند و می توانند برای مدت طولانی دوام بیاورند و مقرون به صرفه بودن طولانی مدت را فراهم می کنند.

هنگام انتخاب فیلتر مغناطیسی، توجه به چندین فاکتور ضروری است:

نوع و اندازه ذرات فلزی: نوع و اندازه ذرات فلزی که باید حذف شوند، قدرت مغناطیسی و طراحی فیلتر مورد نیاز را تعیین می کند.

نرخ جریان سیال یا گاز: سرعت جریان سیال یا گاز بر ظرفیت فیلتر و انتخاب اندازه فیلتر مناسب تأثیر می گذارد.

محیط کاربرد: شرایط محیطی مانند دما، فشار و آلاینده های بالقوه باید در نظر گرفته شود تا از سازگاری فیلتر اطمینان حاصل شود.

بودجه: هزینه فیلترهای مغناطیسی بسته به طراحی، مواد و قابلیت‌هایشان متفاوت است. تعیین بودجه به محدود کردن گزینه های انتخاب، کمک می کند.

نتیجه

فیلترهای مغناطیسی ابزارهای همه کاره و موثری برای حذف آلاینده های فلزی از سیالات و گازها هستند که به بهبود کیفیت محصول، حفاظت از تجهیزات و راندمان عملیاتی کلی کمک می کنند. توانایی آنها در جذب ذرات ریز، قابلیت حذف انتخابی و نیازهای کم تعمیر و نگهداری آنها را به دارایی های ارزشمند در کاربردهای مختلف صنعتی تبدیل می کند. با در نظر گرفتن دقیق عوامل ذکر شده در بالا، انتخاب فیلتر مغناطیسی مناسب می تواند عملکرد و ایمنی فرآیندهای صنعتی را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

نویسنده: علیرضا بهمنی
تاریخ انتشار: پاییز ۱۴۰۲

FavoriteLoadingذخیره پست

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

20 − 7 =

Previous slide
Next slide