С. Такетоми, С. Тикадзуми - Магнитные жидкости (1163253), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Поэтому, если магнитожидкостные герметизаторы используются с валами большого диаметра, вращающимися с высокой частотой, в полюсных наконечниках выполняю~' отверстия для охлаждающей жидкости и осуществляют принудительное охлаждение (рис. 2.3). Магнитные жидкости в магнитном поле и герметизация валов 59 Перейдем теперь к проблеме задания критического перепада давления, который можно определить по формуле (2.27). Как отмечалось выше, в правой части уравнения (2.27) первый член значительно больше остальных членов, поэтому при вычислении критического перепада давления наиболее важен расчет распределения напряженности магнитного поля в рабочем зазоре герметнзатора.
Ниже описываются два конкретных метода решения этой проблемы. 1. Мьтод эквивллкнтиых элкктричьских цнткй. Наиболее точен второй метод, описываемый ниже, однако не всегда доступны большие ЭВМ и программные средства для расчета магнитных полей. В этом случае используется инженерный метод — метод эквивалентных электрических цепей. В основу метода положена аналогия между электрическими и магнитными цепями: электродвижущей силе ставится в соответствие магнитодвижущая сила, электрическому току — магнитный поток, электрическому сопротивлению — магнитное сопротивление. Магнитожидкостный герметизатор мысленно рассекаегся двумя плоскостями, проходящими через ось вала.
Центральный угол б между ними, например в случае использования гт' цилиндрических магнитов, можно определить как (рнс. 2.35) д =- 360е/Х. (2.42) Затем эти веерообразные отрезки цнллндров аппроксимируются прямоугольниками и магнитная цепь разбивается на несколько участков. Способ разбиения показан на рис. 2.36. Полное сопротивление магнитной цепи гс», с использованием обозначений на рис. 2.36 может быть задано следующей формулой [2): 2'~з (2.43) Рис.
2. 35. Схема разбиения магнитной цепи (1). 1 — полгосный наконечник с отверстиемг 2 — постоянный магнит; 3 — насадка иа вал. Гдааа 2 Рис. 2.36. Схема раз6неиня магнитной пепи (НК 1 — подюсный наконечник; 2 — постоянный магнит: 3— насадка на аад. Здесь Ф вЂ” поток в магнитной цепи, Н; — напряженность магнитного поля, )г — длина 1-го участка на рис. 2В6 (предполагается, что рассеяние потока в приведенной выше магнитной цепи отсутствует).
С другой стороны, магнитолвижушая сила К„в магнитной цепи может быть задана как (2] К» = )гНн. (2А4) Здесь 1г — длина магнита, Н» — напряженность магнитного поля внутри магнита. По аналогии с законом Ома между Р', Ф и Я„ существует зависимость К» = ФЯгя. (2.45) С другой стороны, Ф = Вгбг. (2.4б) Здесь В; и Вг — соответственно индукция магнитного поля и плошадь поперечного сечения на 1-м участке. Внутри постоянного магнита между магнитным потоком Ф, индукцией Вг и площадью 61 Магнитные жидкости в магнитном поле и герметизаиия валов рис.2.37.
зависимости В (н) дла различима материалов.  — иидзкния магнитного поля; Н вЂ” напряженность магнитного поля. 1 — иериавеюпгая сталь Я1$ 4ОЭ; 2 — постоаиныя магнит; 3 — магнитная жидкость. поперечного сечения Бг также существует зависимость ф= В»В,. (2.47) Если подставить (2.44) и 1».47) в (2.45), то получим (2.48) В»УН» = (!г1ог)(11В ). Зависимость между В» и — Н» определяется по приведенной на Рис.
2.37 кривой В(И) для постоянного магнита. Следовательно, если Я„определено, то из формулы (2А8) можно определить В» и Н». До снх пор предполагалось, что В задано, однако в лействительностн я„может быть задано после того, как по формуле (2.43) определены все Нь С дРУгой стоРоны.
Нг могУт быть заданы после опрелеления В; по кривой намагничивания В(Н) магнитного матеРиала на рис. 2.37. Таким образом, для нахождения действительных значений взаимозависимых величин лучше всего подходит метод последовательных приближений. Сначала предположим, что магнитный поток Ф имеет некото- Рое значение ч ггг. Затем по формулам (2.46) и (2.47) определим зна- Глава 2 чения В; н В». Обозначим зти значения как В,"', Вя~. С помошью рис.
2.37 определяются значения напряженности магнитного поля НО', Н4С", соответствующие В,'", Вяо». Подставляя найденные значения в формулы (2.43) и (2.44), находим значения В, Кя. Обозначим их как В~", Р~'~. Затем, подставляя Всл, )'~'~ в (2.45), находим новое значение Ф. Обозначим его как Ф~п. Если повторить указанную послеловательность действий достаточное число раз, то можно получить значения Фоз, Во' (1 = 1,6), сколь угодно близкие к истинным. Подобным образом определяется индукция магнитного поля Вя в зоне герметизации. Поскольку индукция магнитного поля на острие зубца и наконечника в 5 — 10 раз больше, чем Вя, то, подставив эти значения в формулу (2.27) или (2.28), можно приблизительно рассчитать критический перепад давления Ьр.
2. тТЕТОДИКА РАСЧЕТА МАГНИТНОГО ПОЛЯ, ОСНОВАННАЯ НА ПРИМЕНЕ- нин мощных звм. Описанная выше методика 1 проста и может быть реализована даже на программируемых настольных калькуляторах, однако результаты оказываются весьма приближенными. Здесь приводится методика, позволяюшая получить распределение напряженности магнитного поля с высокой точностью. Согласно данной методике лля расчета напряженности магнитного поля, вместо нахождения индукции магнитного поля В внача- Рис.
2.38, Полная магнитная пель магии тожилкостного герметнтатола нала. Г иасалка на аал; 2 — каналы лля оялажла юшей жилкости; 3 — полюсный наконея ннк; 4 — постоянный магнит. Магнитные жидкости в магнитном пале и герметизация валов 63 Ряс. 2.В9. Распределение напряженности магнитного поля в магнитоиждяастиом гер.
метнзаторе вала. Справа дано твеличенное изображение гчастаа, обнеданнаго игцисговой линией в левой части. ле рассчитывается векторный потенциал А, а затем уже определяетсн В. Соотношение между вектором индукции магнитного поля В и вектор-потенцналом А может быть задано как В = гог А. (2.49) Поскольку конструкция магннтожилкостиого герметнзатора является осесимметричной, ра=пределение напряженности магнитного поля также становится осесимметричным. Вследствие этого составляющие вектора А по осям г, х цилиндрической системы координат тождественно равны нулю. Следовательно, составляющие В„, Ве, В, вектора В записываются как В = — дАе/дх, В = О, В, = (1/г)д(гАе)/дг. (2.50) Уравнение лля Ае записывается как Здесь д — малзитная проницаемость, д = р(В) = В/Н, (2.52)  — известная функция.
По данной методике проводились расчеты напряженности м нитного поля в магнитожидкостном герметизаторе, конструкция которого показана на рис. 2.38. Результаты приведены на рис. 2.39, где изображены эквидистантные изолинин гАе. Направление этих Глава 2 линий совпадает с направлением магнитных силовых линий, участки с высокой плотностью линий соответствун>т высокой индукции магнитного поля В. 2.9. ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТОЖИДКОСТНЫХ ГЕРМЕТИЗАТОРОВ На практике магнитожнлкостные герметизаторы вращающихся валов применяются, например. в системе подачи и выпуска гелия цля криогенного турбогенератора (30), в качестве сферического герметизатора вращающегося анода в рентгеновской установке' (ЗЦ, гермегизатора вала тигеля в вакуумной печи для вырюцивания кристаллов, вакуумного герметизатора вала ротора-накопителя в силовой установке для аккумулирования энергии (32, 33).
Перечисленные герметизаторы применяются для герметизации вакуумных или газовых камер. Разработаны также герметизатор для зашиты от попадания пыли в накопитель на магнитных дисках лля ЭВМ (34), герметизатор лля урановых топливных стержней, герметизаторы валов бродильных чанов в пищевой промышленности и фармакологии и т.
п. Герметизаторы этого типа предназначены для защиты соответствующих устройств от попадания пыли, песка и других загрязнений. Ниже описываются применения гермегизаторов для криогенных турбогенераторов (герметизация вакуумной или газовой камеры) и для накопителя н» магнитных дисках (герметизацня для защиты от загрязнений). 2ак Е МАГНИТОЖИДКОСТНЫЕ ГЕРМЕТИЗАТОРЫ ВРАД(АЮШИХСЯ ВАЛОВ В КРИОГЕННЫХ ТУРБОГЕНЕРАТОРАХ Криогенные турбогенераторы предназначены для повышения к.
п, д. при выработке электроэнергии путем устранения необратимых тепловых потерь (потерь энергии на джоулево тепловыделение), для чего используются сверхлроводящие обмотки ротора, обладающие нулевым электрическим сопротивлением (35). Поскольку лля обеспечения сверхпроводящего состояния с нулевым электрическим сопротивлением необходимо охлаждать обмотки до температуры жидкого гелия, должна быть обеспечена непрерывная подача жидкого гелия ( — 269'С) во вращающийся с высокой скоростью ротор, а также вывод испарившегося гелия в установку для его сжижения, не допуская утечек.
На рис. 2.40 изображена схема конструкции криогенного Магнитные:квлкости в магнитном иоле и гсрмеглзацив валов 65 Рис. 2АО. Кояструклнн криогенного турбогенератора.! — магнитожилкостный герметнтатор л г 2 — магнитов идкостный герметиаатор л; 3 — гатообрааный амелий; 4 — об. мотка статора; 5 — сверхлровадкглие обмотки; б — лнлиндрический лереходннк; 7— иилкий гелий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
