高频电磁场防垢技术在循环水中的应用机理初探

高频电磁场防垢技术在循环水中的应用机理初探王佩琼(华北电力大学,北京市,102206)[摘�要]�文章阐述了水经过高频电磁场处理后将改变水分子间的缔合状态及它与溶解盐中阴、阳离子的相对位置。解释了高频电磁场对水的防垢、除垢原理。分析了同轴圆筒形水处理器中的电磁场分布特点、最佳内外径比和频率选择。[关键词]�高频电磁场�循环水�防垢�电磁场分布中图分类号:TK223.5+1�文献标识码:A�文章编号:1000-7229(2001)09-0043-03PrimaryInquireintoApplicationMechanismofHigh-frequencyElectromagneticFieldAnti-scalingTechniqueinCirculatingWaterSystemWangPeiqiong(NorthChinaPowerUniversity,Beijing,102206)[Keywords]�high-frequencyelectromagneticfield;circulatingwater;anti-scaling;distributionofelectromagneticfields��自从1945年比利时的韦梅朗(T.Vermeiren)首次成功地应用磁处理技术防止锅炉水垢形成,并除去了原先沉积的水垢后。半个多世纪以来,各种水的物理处理技术应运而生,静电处理、高能电子辐射处理、电子处理、恒磁场软化水和超声处理等。物理处理设备相对简单、维修操作简便、寿命长、运行费用低且无二次污染。而且循环冷却水经处理后,有杀灭细菌、降低水的腐蚀性,减少硬垢形成并能除去原先沉积水垢的作用,因此在建筑、化学、冶金、矿山、农业和医学等领域都得到了广泛应用。但从单一物理处理诱发一个水分子的内能变化与分子能级的对比来看,磁处理、静电处理和超声处理引起一个水分子内能的最大变化分别为10-10eV、2.5�10-3eV和1eV,而改变一个水分子转动能级、振动能级和外层电子跃迁等结构状态所需要的能量分别为10-4~5�10-2eV、5�10-2~1eV和1~20eV。因此,一些单一的水的物理处理技术很难诱发水的物理、化学性能发生根本性的变化,而且,在实际应用中其效果还受到许多因素的制约。为了提高物理法水处理技术的处理能力,将各种物理法水处理技术合理有效地综合利用起来已逐渐被人们所关注。典型的有:光磁协同处理技术、高频电磁场水处理技术等等。1�高频电磁场水处理技术1.1�处理设备及物理原理高频电磁场水处理技术是在静电阻垢和磁场软化水基础上发展起来的一种新型的物理法水处理技术,其设备由高频发生器和水处理器两大部分组成,见图1。水处理器由绝缘内筒、外筒、绝缘层构成。内筒接正极,外筒接负极。在高频发生器中,电子电路产生高频电磁振荡。当发生器与水处理器相连后,在水处理器中的两固定电极间将感应出随时间周期性变化的等量异号电荷,由于两极上电荷随时间变化,所激发的电场也将随时间变化,根据麦克斯韦电磁理论,随时间变化的电场将在空间激发出随时间变化的磁场,而随时间变化的磁场又激发出随时间变化的电场,由于电场、磁场不断地相互激发,在水处理器间将形成具有一定强度的高频交变电磁场。水及溶解盐中的正、负离子在通过高频交变电磁场,并在其流动中获得能量,从而使流过处理器的水得到处理。收稿日期:2001-07-16�43�第22卷�第9期2001年9月���������电�力�建�设ElectricPowerConstruction���������Vol.22�No.9Sep2001图1�高频电磁场水处理设备装置简图1.2�高频电磁场防垢原理1.2.1�高频电磁场对水的作用当水流过水处理器时,对每一个处于电磁场中的水分子来说,一方面要受到交变电场力�Fe=q�E的作用,在这个力的作用下,水分子的正、负电荷重心周期性地远离、靠近,处于不断的振动之中。由于正、负电荷重心受力常常不在一条直线上,从而产生电力矩�M=�p��E(�p=q�l),在这个力矩的作用下,水分子电偶极矩的方向会随电场的变化发生周期性的偏转。电磁场中的电场能量在转变成水分子的形变势能和振动动能中,使其分子运动加剧,水的活性增强。与此同时,运动的水分子还要受到洛仑兹力�Fm=q�v��B和磁力矩�Mm=�pm��B的作用,不仅水分子的正、负电荷重心会随磁场的变化周期性振动,而且水分子磁矩的方向也会随磁场的变化发生周期性偏转,电磁场中的磁场能量也将转变成水分子的振动能。分子运动及水的活性将得到进一步增强。在交变电场力和磁场力的共同作用下,水分子作为偶极子被不断的反复极化而产生扭曲、变形、反转和振动,并有可能与外加电磁场共振。由于高频率振动和分子运动的加剧,使原来水中缔合形成的各种综合链状、团状大分子(H2O