В.Е. Фертман - Магнитные жидкости (1163283), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Магнитная жидкость удерживается в зазоре неоднородным магнитным полем, линейно убывающим при удалении от максимального значения. которое соответствует центральному сечению полюсного наконечника. Обозначим 6 величину постоянного градиента напряженности магнитного поля.
В статике рассматриваемый герметизатор удержит перепад давлениЯ ЛРс,=2РчМ 61. ПРн вРащенпи вала под действием центробежных спл длина слоя жидкости вблизи его поверхности уменьшится, что вызовет падение удсрживаемечо щрепада давления Лр. Так как выс~па слоя жидкости мала по сравнению с радиусом вала (6//г«1), то изменение скорости жидкости в радиальном направлении от вращающегося вала к неподвижному полюс- ному наконечнику можно описать зависимостью (4.3), где х — радиальная координата, отсчитываемая от поверхности вала. Распределение давления в жидкости, создаваемое центробежными силами, описывается вы'- ражением х р (х) =- р 1г оз(х) дхЯ =- риз 6 (1+ ( х — 1) )/(ЗЯ). а Пренебрегая влиянием капиллярной силы и вязкого напряжения на форму свободной поверхности слоя, запишем ее уравнение в виде условия постоянства давления на поверхности: раоа / х 2 зЯ 16 ( 1+ ( — — 1) ) —.раМ 6г =- сопз(.
(4.18) Уравнение (4.18) записано для поверхности, расположенной в области положительных а. Определив монс- танту из условия постоянства объема герметпзнрующсго слоя, получим следующее уравнение свободной поверхности: пьлзб р ~ ~з 1) Зйв„жюп Ц 6 „4 С учетом того что Лркт=2роМ 61 и Лр=2раМ 6я(0), находим соотношение для расчета удерживаемого перепада давления в динамическом режиме работы герметизатора: Лрзпнх ' Лрст ~ роз ! 6 (4.20) Из выражения (4.20) видно, что при достижении некоторой предельной скорости о,* (2Лр /црб))' гермети затор перестает удерживать любой сколь угодно малый перепад давления. Осеним предельную скорость вала, до достижения которой Лр , ) О. Для магнетитовой магнитной жидкости на основе конденсаторного масла (М =.
65 кЛ/и) статпеский перепад давления, найденный из экспериментов, составил Лре, —. 0,7.1(Р Па. Плотность этой жидкост~ р —— = 1,8 10' кг/м'. Для вала диаметром 82 мм и высоты слоя 6 =- 0,3 мм получим и* = 100 м/с. 170 В заключение оценим число Тейлора, характеризующее режим течения в цилиндрическом слое жидкости между коакспальными вращающимися цилиндрами. Для па=100 м/с, 77=50 мм и 6=0,2 мм получим Та = — Ке 3/6Я = — ' 3 671г ж 3. Значение ъ=0,4 10' м'/с взято при температуре =60'С для магнитной жидкости на основе вакуумного масла ВМ-1 (М =34,4 кА/м) в магнитном поле напряженностью 127 кА/м. Известно, что непзотермичность жидкости вызывает снижение критического числа Тейлора Та„р, соответствующего возникновению неустойчивости ламинарного течения.
Максимальное понижение Така по сравнению с изотермическим куэттовским течением, для которого Так„=41,17, наблюдалось для жидкостей с высоким числом Прандтля. Так, для Рг=200 критическое значение числа Тейлора оказалось равным Така — — 21. Несмотря на то что для нашей оценки вязкость жидкости бралась прн некоторой средней постоянной температуре, близкой к максимально допустимой, полученные числа Тейлора далеки от Та,.р. Поэтому формулы для расчета максимальной температуры и удерживаемого перепада давления получены в предположении о ламинарном режиме течения жидкости в рабочем зазоре.
Одна из важнейших особенностей развития техники на современном этапе — создание искусственных материалов с заданными свойствами. Магнитные жидкости также относятся к новым техническим материалам, использование которых при разработке конструкций и технологий обеспечивает дальнейший техни ческий прогресс. Ясно, что большое различие свойств жидких основ, поверхностно-активных веществ и твердых фаз осложняет построение классификации магнитных жидкостей.
Автором предложена простейшая классифнкапия магнетитовых магнитных жидкостей, в основе которой лежит важный физический параметр — концентрация твердой фазы. Уместно кратко остановиться на прикладных вопросах, не нашедших отражения в справочном пособии, и 171 на некоторых перспективных направлениях развития дальнейших исследований. В связи с многоплановостью использования магнитных жидкостей в технике необходимо более полно исследовать нх химическую стабильность, которая зависит в основном от способности компонентов магнитной жидкости взаимодействовать с кислородом воздуха и другими химически активными веществами (кислотами, щелочами, растворителями и т.
п.). Еще одной актуальной проблемой является разработка принципов прогнозирования свойств магнитной жидкости по известным свойствам компонентов. При производстве магнитной жидкости методом пептпзации, дающем пока наилучшие результаты по намагниченности и устойчивости, такое прогнозирование затруднено, так как даже после тщательной промывки полученного магнетита в концентрат попадают растворенные соли, а также вода, оставшаяся после термической и магнитной обработок.
Присутствие этих веществ в жидкой фазе влияет на переносные свойства основы. От решения указанной проблемы во многом зависят успехи в синтезе магнитных жидкостей, направленном на получение жидкостей с заданными свойствами. Несомненный интерес представляет дальнейшее изучение совместного действия на диэлектрическую магнитную жидкость магнитного и электрического полей и эксплуатационных характеристик магнитной жидкости в этих условиях.
В справочном пособии рассмотрены только магнитные жидкости на неэлектропроводной основе. Недавние успехи, достигнутые при создании электропроводных жидкостей на основе ртути с некоторымп добавками или эвтектической смеси индий-галлий-олово, открывают новую и перспективную область применения магнитных жидкостей — магнитогидродивампческое преобразование тепловой энергии в электрическую.
Особого внимания заслуживают новые композиционные материалы, содергкагцие в качестве одного из компонентов магнитную жидкость. Прежде всего это эмульсия магнитной жидкости в воде с размером капель около 1 мкм, устойчивость которой обеспечивается уравниванием плотностей магнитной жидкости и воды. Такие эмульсии успешно применяются для визуализации и измерения магнитных полей малой протяженности, например на поверхности магнитных лент и вблизи рабочего 172 зазора головок для магнитной записи ~35~.
Другое направление прикладных исследований связано с композитом, представляющим суспензию немагнитных частиц (например, корундовых или полистироловых) в магнитной жидкости ~37). Неоднородным магнитным полем, градиент которого направлен от обрабатываемой поверхности, можно с высокой точностью регулировать процесс финишной обработки изделия за счет плавного изменения магнитной силы, прижимающей абразивные частицы к обрабатываемой поверхности ~381. Дальнейшее усовершенствование способов получения таких составов, исследование их механики и физики расширит практическое использование магнитных жидкостей. ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Теллофизннеские свойсагва жидкого керосина [39[ ! лг( о*, вг?( к! гр, «Дж/(кг.(0 'с о'(о, кгг'и' 6.(о, о (о, к-* н( ' о (о, Па е 28,7 25.8 23,2 0,78! 0,771 0,760 0,752 0.742 0 15 30 45 60 !4,0 13,9 13,8 13,7 13.7 1,913 1.982 2,075 2,152 2,232 ! 1640 8948 6972 5661 4899 10,65 8,50 8„40 2, Фаза«вские свойсагва сгрансг[ормаворноео масла [39[ ен(о, ~ .(о, Па-е 1 ма/е л(о.
! г .(о*, вгу( .[О ~ «дй((кг?(0 кг/м* к.( о м'/а С, 0 в 174 — 50 — 45 — 40 — 35 — 30 — 25 — 20 — 15 — 10 — 5 0 5 10 15 20 25 ЗО 40 50 60 70 922 919 916 913 910 907 904 901 898 895 891 888 885 882 879 876 873 867 860 854 848 116 1!6 116 1!5 115 1!4 114 114 113 !13 112 112 111 111 111 110 110 109 108 108 107 170 170 !68 167 165 163 162 !60 160 160 162 163 165 !68 171 175 !78 !83 187 191 194 31800 16500 4220 2195 1300 762,2 404,4 210,5 120,4 79,10 67,45 49,25 37.80 29,90 24,00 18,95 15.40 10,80 7,80 6. 25 4,80 29320 15164 3866 З04 1183 691,3 365,6 189,7 108, ! 70,79 55.24 43,73 21.10 16,60 13,44 8,364 6,708 5,338 4,070 742 742 750 755 764 773 778 788 788 78? 778 772 763 749 736 720 707 688 673 659 648 Окоаеокое прис.
т а ! 4 ~ 5 [ 5 ~ т 80 842 106 !98 3.85 3,242 635 90 835 !05 201 3, 1О 2 588 625 100 829 1И 2И 2,10 1,741 6!б Примечание. Диэлектрическая проницаемость в =2,! — 2,2; пробианое напряжение Епр — = 2 — 25 кВ[мм; удельное сопротналение р =!Ола — 1Ола Ом см; тайтеас угла диэлектрических потерь 186=- = 0,01 — 0,0002. 3. Твпаафизичвскив свойства викууинмх масел ВМ-1, ВМ-З, ВМ-5, ВМ-6 [30[ ер, о!о аД к!1 "д1 *!с ' ч.!о, лл*/с ь.лое, Вг/(м К1 Упругосль пара, Па и 'с и, ллпа с р аг/ме ! 305 10 — а 310' 1,932 1,980 2, 030 2, 080 2,128 7560 7396 7236 7078 6940 1201 0 110 ав 1 10-5 У?о 20 884.0 40 872,0 50 60 859.8 80 847,7 100 835,6 120 823,6 140 812,0 150 160 799,8 !80 787,8 200 775,8 20 880,5 40 867 „8 50 60 855, 3 70 80 842,5 100 829,'2 120 826,0 140 802,6 160 789,5 180 776,0 200 763,5 1291 418,6 !277 111,7 — 65 — 69 !263 41.67 1248 19,78 !234 ' 11,21 !218 7,!7 1201, 4,90 !!80 3,50 1!59 2.67 1135 2,05 1188 30,48 !!75 !4 00 7,10 !162 7,00 1148 4,98 1131 3,!5 1112 2,22 !092 1,71 !070 1,40 1048 1,!7 1024 0,95 370,0 97.4! 35,83 16,77 9,358 5,905 3,979 2,799 2,!03 !.'59! 26, 84 12,15 5,98? 4,19! 2,612 1,812 1,364 1,!05 0,908 0,724 1,762 1,802 1,842 1,882 1,922 7657 7514 7376 7240 7097 Оквнчпаае арал.
В 8 ~ З 4 ~ б 8 ) 7 ~ 8 1315 1.10-в— 1,(о-в 7657 7499 20 884,0 40 872,0 50 ОО 859,8 80 847,7 100 835,6 120 823,6 140 812,0 160 799,'8 18О 787,8 200 .,5,8 7324 7197 7044 151,5 13,39 49,0 42,71 ЗΠ— 40 21,0 !8,05 10,5 8,893 б,б! 5,509 4,30 3,536 3,01 2,432 2,35 1,875 1.90 1,495 1.56 1,199 20 684,0 40 8.1,6 50 60 859, 3 80 847,0 100 834,7 120 822,4 140 810,5 160 798,0 180 785,8 200 773,7 4. Теплофизическиг смлйстеа полморганосилоксановыл жидкостей ПЗС-Б и Пг/лМС-2//5 Л [39! р, кг/мл Х, Вт/(м К) кд р/(кг.(О 7.10», мл/с Упр угаси перв, Па 8 ! 4 ( 5 ПЭС-6 0,15" 1,586 0,154 1,622 О,!52 1,658 0,149 1,694 0,146 1.729 0,144 0,14! О, 138 О. 138 267,8 143,5 83,6! 52,85 32,92 22,01 17,05 12,95 10,95 2( 40 60 80 1О(' 120 14(' 160 !8( ! 301 !28? !272 1258 1242 1лл4 !204 1182 1159 1!35 1276 1258 1242 1224 1207 1190 1172 ! 652 1130 1107 998,О 984.! 970,6 956,8 943,0 929,0 915,4 901,7 888,! 418,6 111,'7 68 — 74 41,7 19,9 !1,2 7,17 4,9О 3,5О 2,67 2.05 370.0 97,41 35,83 16,77 9*,859 5,905 3,979 2,799 2,103 1,590 1,922 1.968 2,020 2,062 2,110 1,860 1,901 1,941 1,988 2,032 410 4в 1.10-в 7760 7592 744( 7269 711( Оьсптонив прож 4 1 ! 3 3 ~ 4 ~ б ~ б 200 874,3 0,133 7,284 220 859,2 О, 130 6,'!О! 240 845,3 О, 127 4,983 260 831,4 0,125 3,754 280 817,6 300 803,7 Упругость б чп р, кг!мь а, итдм к1 пджг!кг.го~ т !з и /с ~ лаРа, па ПФМС-215 Л 1,673 19,4 9 10 — з— 7.10 т 16,93 20 1019,6 0,131 39,3 40 1003,9 0,128 60 988,4 О,!25 60,9 67,8 80 972,9 0,122 91„8 100 957,1 0,119 120 941,6 0,117 !40 9Ж,О 0,114 160 910,5 0,11! 180 894,9 0,108 200 879,3 0,105 220 863,9 0,103 240 848,4 0,100 260 832,8 0,097 280 8!7,2 0,094 300 801,8 0,092 1,719 9,88 1,7!7 6,263 1,754 1,773 4,342 1,33 1,ЗЗ 3,17 2,54 1,969 1,647 1,409 1,171 1,088 1.003 0,9211 177 е =.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
