Рассмотрим более детально физико-химические процессы в рабочей зоне АВС (аппарата вихревого слоя)

Рабочая зона ABC по сути представляет собой отрезок трубы, в которой наводится вращающееся (бегущее) электромагнитное поле, воздействующее на иголки. Иголки сами становятся магнитами (диполями) и взаимодействуют с исходным полем — первоначальным источником энергии. В результате возникает ряд эффектов, которые, наряду с механическим и тепловым воздействием иголок, непосредственно влияют на вещество, изменяя его физико-химические свойства.

Иголки являются источниками и движущей силой почти всех процессов в рабочей зоне АВС (аппарата вихревого слоя). Они воздействуют на вещество в любой среде: в жидкой, газовой или в вакууме. Причем среда может быть гомогенной или гетерогенной, и она сама в определенной степени влияет на ход процессов.

Итак, исходный поток энергии — это напряженность, создаваемая внешним источником электроэнергии в виде вращающегося электромагнитного поля. Производные от данного поля — это эффекты, возникающие при взаимодействии первичного поля с полями иголок, наведенными первым полем. При этом иголка становится диполем и напрямую воздействует на вещество в рабочей зоне. Рассматриваемые эффекты отличаются очень высокой энергонасыщенностью. а настоящий момент времени известны следующие: магнитострикция (механострикция); кавитация; акустические явления; электрофизические явления и электролиз; прямое воздействие иголок на вещество и др.

Необходимо отметить, что указанные явления сами могут быть источниками других явлений. Так, магнитострикция инициирует развитие кавитации и акустических волн. Но последние могут образовываться и без магнитострикции. В то же время магнитострикция инициируется прямым столкновением иголок друг с другом или со стенками рабочей зоны и т.д. Рассмотрим подробнее каждый из перечисленных эффектов.  Физико-химические процессы в рабочей зоне АВС

Магнитострикция

Магнитострикция, как явление, неизбежно сопровождает движение иголок в рабочей зоне АВС. Но роль ее и вклад не выявлены полностью. Известно, что магнитострикционный вибратор преобразует энергию переменного электромагнитного поля в энергию механических колебаний и служит источником ультразвука. Принято считать, что частота механических колебаний стационарного вибратора равна частоте переменного электромагнитного поля.

В рабочей зоне АВС иголка выполняет функцию вибратора. Она же испытывает магнитострикционные преобразования. Причем иголки движутся, и их число велико. Магнитострикционные преобразования имеют два источника — это вращающееся (внешнее) электромагнитное поле и многочисленные взаимодействия иголок друг с другом, со стенками зоны и частицами обрабатываемого материала. Следовательно, магнитострикционные явления имеют импульсный характер, превращая всю зону в поле импульсов.

Что представляет собой импульс, излучаемый иголкой, и вообще действие, производимое этой же иголкой?

При перемене полюсов объем ее изменяется — увеличивается или уменьшается. В последнем случае можно ожидать так называемый эффект «цунами», когда пространство вокруг иголки как бы схлопывается. Это явление сопровождается очень большим выделением энергии, в том числе энергия магнитогидравлического удара. Величина последнего зависит также от скорости движения иголки и изменения ее объема (размеров). Но эта энергия не является единственной. Магнитное поле при изменении направления возбуждает электрическую энергию в иголке (типа паразитных токов) и вызывает смещение и поворот границ доменов в доменной структуре зерен (кристаллитов). Последние запаздывают по сравнению со скоростью изменения полюсности. При этом также возникают вихревые токи, энергия которых переходит в тепло.

Опыты и эксплуатация АВС показывают, что иголки действительно сильно разогреваются, и если тепло не отводить, то нагрев может довести их температуру до точки Кюри, когда ферромагнитные материалы могут перейти в парамагнитные. В этом случае, имеет место ослабление действия иголок при работе АВС без отвода тепла (т.е. в циклическом режиме).

Акустические явления

В работе показано, что в рабочей зоне аппаратов генерируется мощный поток звуковой энергии. Частоты этого потока существуют в широком диапазоне от десятков Гц до десятков МГц. Часть ее можно услышать как свистящий звук, сопровождающий движение иголок. Но большую часть энергии несет ультразвук.

Генерация ультразвука в обычных областях его использования производилась при помощи неподвижных источников: электромагнитных или механических. Поэтому многие выведенные закономерности можно использовать для условий рабочей зоны АВС (с некоторыми ограничениями).

Во-первых, основным источником являются движущиеся генераторы — иголки, во-вторых, излучаемая энергия не имеет какого-либо преимущественного направления, в-третьих, в силу предыдущих, трудно ожидать каких-либо резонансных явлений. Ультразвук, по-видимому, служит источником кавитации, которая в свою очередь генерирует ультразвук.

Кавитация

Механизм воздействия и величина вклада кавитации в общую энергонасыщенность аппарата пока не определены. По существующим данным на долю акустических колебаний и формирования высокочастотного магнитного поля приходится только 2% от всех затрат энергии. Но это еще не означает, что вклад их в общую работу также мал. Ведь акустическое воздействие на вещество инициирует возникновение кавитации, которой приписывают огромное влияние на ход многих физико-химических реакций и производственных процессов.

Кавитация может осуществляться только при наличии жидкой фазы, т.к. ее основа — возникновение и схлопывание кавитационных пузырьков.

Причины возникновения и схлопывания пузырьков, сопровождающееся выделением большой энергии, неясны, а их объяснения далеко не всегда убедительны. В настоящее время различают гидродинамическую и акустическую кавитации. Надо заметить, что возникают они, по-видимому, одновременно в одном потоке и дополняют друг друга. При этом само по себе схлопывание пузырьков, как ранее отмечалось, служит источником выделения звуковой энергии.

Появлению кавитации способствуют следующие факторы:большое количество газа и зародышей пузырьков в жидкой фазе, поступающей в АВС извне и их диспергирование. дополнительная вероятность образования пузырьков вследствие парообразования у поверхности иголок, нагретых до высокой температуры; наличие большого количества твердых микрочастиц, в том числе продуктов разрушения иголок (размер частиц менее 0,01 мкм), продуктов помола обрабатываемых твердых материалов и физико-химических реакций; непрерывное изменение скоростей потоков в микрообъемах; непрерывное образование микрозавихрений у стенок рабочей зоны и при движении иголок; наличие вращательного движения жидкости.

Электролиз

Еще 30-40 лет назад Д.Д. Логвиненко при изучении процессов в рабочей зоне ABC обнаружил явление, которое он определил как электролиз. Причем доля энергии, которая приходится на этот процесс составила около 15% от общей затраты энергии, что является значительной величиной. Отличительными чертами его было увеличение рН и появление водорода. Присутствие свободного водорода, тем более, в его атомарном состоянии, активирует реакции восстановления. В тоже время диссоциация воды на Н+ и т.д