С. Такетоми, С. Тикадзуми - Магнитные жидкости (1163253), страница 11
Текст из файла (страница 11)
турбогенератора. Жидкий гелий, который поступает из установки для сжижения, подается внутрь вращающегося ротора. После поступления в систему гелий частично испаряется, переходит в газообразное состояние и заполняет область! на рис. 2АО. Благодаря герметизатору А утечка газа не происходит. Гелий, испарившийся после охлаждения сверхпроводящих обмоток ротора, поступает в область П. Поскольку здесь также имеются герметизаторы А, В, потери гелия отсутствуют и газ полностью поступает в установку для сжижения.
Герметизаторы А и В должны обеспечивать очень хорошую герметичность, иначе кислород и азот — компоненты окружающего воздуха — будут попадать в каналы для подачи гелия. Даже у более ннзкозамерзаюшего азота температура замерзания равна всего — 210'С, и поэтому воздух, попадающий в каналы для подачи жидкого гелия, будет замерзать и перекрывать их. Утечка паров дорогостоящего гелия из системы крайне нежелательна по экономическим соображениям. Кроме того, попадание в гелий продуктов износа материала герметизатора резко снижает производительность и срок службы установки для сжиження.
В связи с этим в герметизаторах данного назначения не должны образовываться при работе абразивные частицы. Всем перечисленным требованиям удовлетворяют магнитожид- Глава 2 бб Рис. 2.41. Система циркуляции гелия в роторе криогенного турбогенератора мощностью 6 Миг. 14 — отверстие лля подачи ~килкого гелия", 15 — отверстия лля выхола газо. образного гелин; 1б — теплоизолирующий экран; 17 — сверхпроводяшие обмотки; И— теплоизолируюший экран; 1Р— цилиндр лля передачи крутящего момента; 20 — вакуум лля теплоизоляции; 21 — теплообменник; 22 — электрический проводник; 23 — контактное кольцо для подачи тока аоэбуисдения", 24 — магиитожидкостные герметизаторы. костные герметизаторы, которые устанавливаются на всех разработанных в последние годы криогенных генераторах.
Поясним использование магнитожидкостных герметизаторов на примере промышленного образца криогенного генератора мощностью 6 МВт. Конструкция генератора показана на рис. 2.41. Жидкий гелий из установки для сжнжения проходит через впускное о гверстие 1 в левом торце и поступает в каналы 2 внутри ротора генератора. При этом жидкий гелий частично испаряется и через пройежуток 3 между каналами и корпусом ротора заполняет область 4. Благодаря магнитожндкостному герметизатору А газообразный гелий не просачивается в окружающую атмосферу и наружный воздух не попадает в каналы для гелия.
По каналу 2 жидкий гелий проходит через патрубок 5 в правой части схемы и поступает к сверхпроводящим обмоткам возбуждения ротора. На этом участке установлен промежуточный сильфон В для компенсации изменений длины трубы из-за больших изменений температуры. На рисунке показан только один канал, который подходит к одной из двух сверхпроводящих обмоток, однако имеется также канал для подачи жидкого гелия на верхнюю сверхпроводящую обмотку возбуждения, которая располагается симметрично осн вала. Теперь на примере верхней сверхпроводящей обмотки возбуждения просле- Магнитные жидкости в магнитном ноле и гермегитанив валов 67 дим путь прохождения газообразного гелия, испарившегося после охлаждения сверхпроводящей обмотки возбуждения.
Газообразный гелий, испарившийся после охлаждения обмотки, при температуре чуть выше — 269'С поступает в горизонтальный теплообменник С. С помощью этого теплообменника газообразный гелий охлаждает предназначенный для передачи крутящего момента цилиндр, на котором установлены обмотки.
После этого газ проходит по трубе 6 и попадает в другой теплообменник (Р)„где он также охлаждает цилиндр, передающий крутящий момент. Далее газ прохошгг через трубу 7 и сильфон Е и попадает в канал 8, параллельный оси ротора. После прохождения по этому каналу газ попадает в область Р. Поскольку область изолируется магнитожидкостными гермегизаторами А и Е, утечка газа отсутствует и он полностью возвращается в установку для сжижения. К сверхпроводяшим обмоткам возбуждения подключены электрические проводники для пропускания тока.
Часть газообразного гелия проходит по трубе 10, охлаждает находящийся в этой трубе электрический проводник и попадает затем в многосекционный цилиндрический канал 11. Далее газ проходит через цилинпрический канал 12 и поступает в область 13. Так как здесь установлены магнитожидкостные герметизаторы Е н б, утечка газа исключается и он полностью возвращается в установку для сжижения.
2аь2. МАГНИТОЖИЛКОСТНЫЙ ГЕРМЕТИЗАТОР ЛЛЯ НАКОПИТЕЛЯ НА МАГНИТНЫХ ЛИСКАХ В связи с бурным развитием вычислительной техники широкое распространение получили накопители на магнитных дисках, которые являются внешними запоминающими устройствами ЭВМ. Накопитель на магнитных лисках предназначен для записи поступающих с ЭВМ сигналов, а также для считывания и передачи в ЭВМ сигналов, записанных на магнитных дисках [361. На поверхности магнитного диска расположены дорожки в форме концентрических окружностей; ширина дорожек измеряется микрометрами, и на их поверхности выполняется запись сигналов.
Посредством намагничивания поверхности дорожки или при измерении величины записанных на ней сигналов с помощью магнитной головки производится запись или считывание информации. Магнитный диск вращается с высокой скоростью, запись илн считывание сигналов происходит при подводе магнитной головки и поверхности диска.
Глава 2 68 Рнс. 2А2. Магнитожилкостный герметнзатор вала в накопителе на мщнитных дисках (защита от пьщи) (34)л — разделительные колыщ; 2 — лыгнитонилкостный герметнзатор вала: 3 — магнитные диски; 4 — корпус; 5 — подщиниики. Зазор между магнитной головкой и магнитным диском в зоне контакта составляет несколько микрометров. При попадании на поверхюсть диска пылинок размером в несколько микрометров они могут оказаться под головкой и вызнать ошибочное считывание или запись сигналов, что приведет к сбою в работе ЭВМ. Поэтому внутри накопителя на магнитных дисках чистота должна быть идеальной. Для решения этой проблемы между вращающим магнитные диски валом и корпусом устанавливается магнитожидкостный гермегизатор (рис. 2.42) (34).
При этом полностью предотвращается попадание пыли в накопитель (задерживаются частицы даже субмикрометрических размеров). Глава 3 Применение магнитных жидкостей с высокой намагниченностью Вскоре после создания магнитных жидкостей с высокой намагниченностью были предложены многочисленные конструкторские идеи„ связанные с практической реализацией зтой особенности. По-видимому, наиболее плодотворная из ннх — разработка магнитожидкостных герметизаторов, которые были описаны в предыдущей главе. В последующих разделах будут рассмотрены принципиально отличные от них конструкции, основанные на реализации магнитооптических эффектов, наблюдаемых в магнитных жидкостях.
3.1. ГИДРОСТАТИЧЕС)(ИЕ СЕПАРАТОРЫ 3.1.1. НЕКОТОРЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Известно, что на твердое тело плотностью р, погруженное в жидкость, плотность которой р, действует архимедова сила. Очевидно, что, когда (3.1) Рс ~ Р твердое тело тонет (осаждается), а в случае (3.2) Р ~ Рс всплывает на поверхность жидкой среды. При измельчении твердых горных пород получают продукты как большой, так н малой плотности, в зависимости от уровня содержания соответственно мели и алюминия. Сепарация двух таких фракций в промышленных масштабах весьма непроста, причем трудности усугубляются тем, что довольно часто приходится сортировать смесь на тяжелые и легкие составляющие.
Очевидно, что при погружении в жидкую среду, которая по плотности занимает промежуточное положение между, например, медной и алюминиевой фракциями, более Глава 3 Рнс. 3.1. Принцип сепарации веществ по разности их плотностей с испольаованием магнитной живности. ~н Р = Рая + ) МИН + сопз1.
о (3.3) Здесь вместо л из формулы (2.10) используется я в принятой системе координат х, у, х. Действующая в физической системе в направлении оси х выталкивающая сила ат описывается выражением Г = — )арУах. (3 ей) легкие минералы всплывают, а тяжелые оседают, и, следовательно, появляется возможность флотщнонного обогащения руд, т.
е. сепарации горных пород по разности плотностей. Однако подобные жидкие среды на практике не встречаются. Плотность всех ясидкостей не превышает 3 г/смз, наиболее тяжелая из них — ртуть, которая не только токсична, но и дорога; об использовании ее говорить не приходится. Других жидкостей с высокой плотностью (как у металлов) не существует. Когда магнитную жидкость помешают в достаточно сильное магнитное поле с градиентом напряженности, ее эффективная плотность достигает весьма высокого уровня. Таким образом, очевидно, что прн помощи неоднородного магнитного поля можно управлять этим важнейшим параметром магнитной жнцкости.
На рис. 3.1 представлена система координат х, у, х, причем ось я направлена вертикально. Примем, что рассматриваемое пространство заполнено магнитной жидкостью и в ней расположено немагнитное тело объемом 1; как показано на рисунке. Очевидно, что на поверхность этого тела со стороны магнитной жидкости действует давление р, определяемое по формуле (2.10). Поскольку магнитная жидкость в данном случае находится в статическом состоянии, ц = О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
