Методика экспериментальных исследований магнитной жидкости для тепловых аккумуляторов

Основной задачей, которая решается в рамках экспериментальных исследований является изучение теплофизических свойств магнитных жидкостей при различных компонентах и условиях получения исходных материалов. При этом содержание магнитной фазы в жидкости не должно превышать 60% (масс.), чтобы магнитная жидкость обладала текучестью. Одним из главных требований получить устойчивый образец магнитной жидкости, так как взаимодействие между частицами внутри самой жидкости может привести к их слипанию в агрегаты.

Для проведения исследований, предварительно готовили раствор магнитной жидкости, который сохраняя магнитные свойства, мог обладать и нужными теплофизическими характеристиками.

Методика выбора технологии изготовления магнитной жидкости

Предварительно, в соответствии с поставленной задачей, нами был изготовлен порошок феррита из материала, который используется при изготовлении трансформаторов строчной развертки для ТВ- мониторов на основе электронно-лучевой трубки (рис.3.1).

Энергию А, возникающую в результате обмена электронами родственных атомов, называют обменной энергией или интегралом обменной энергии. При положительном интеграле обменной энергии А (рис.3.2), что соответствует минимуму электростатической энергии, возникает параллельная ориентация спинов. При отрицательном знаке А (рис.3.2) энергетически выгодно антипараллельное расположение спинов. Численное значение и знак интеграла А зависит от степени перекрытия электронных оболочек, то есть зависит от расстояния между атомами.

Изменение интеграла обменной энергии в функции от отношения межатомного расстояния а к диаметру незаполненной электронной оболочки б

Рис. 3.2. Изменение интеграла обменной энергии в функции от отношения межатомного расстояния а к диаметру незаполненной электронной оболочки б

В рамках экспериментальных исследований необходимо получить магнитный материал сходный по своей структуре с первичным ферромагнитным порошком, используемым для производства и установки в РЭА. Процесс переработки устройства (рис.3.1) в ферромагнитный порошк происходил с помощью механического измельчения феррита на частицы с диаметром не более 0,5-2 мм (рис.3.3) путем механического воздействия металлическим предметом имеющим массу около 5 кг. Следующей стадией измельчения было измельчение в аппарате АВС до порошкообразного состояния - 0,02 -0,1 мм (рис.3.4).

Механическое измельчение проводилось с использованием специальных СИЗ (средств индивидуальной защиты) в маске или респираторе для защиты органов дыхания от мелкодисперсной пыли, получившийся в процессе эксперимента и использовать очки для защиты органов зрения.

Аппарат аппарат вихривого слоя (АВС)

Рис. 3.4. Аппарат аппарат вихривого слоя (АВС)

Измельчение на АВС производилось с помощью цилиндрических и сферических тел помола (металлические стержни из стали СтЗ шары из стали марки П1Х15 и ШХ15СГ рис.3.5). На практике выяснилось, что более эффективными в качестве тел помола показали себя металлические циллиндры. Они фактически не намагничивались и легко просеивались с помощью сито для отделения полученного материала от самих себя. Прцесс работы измельчения в АВС проходил по алгоритму с режимом помола в течение 1 минуты работы и 5 минут охлаждения для исключения перегрева механизма. Процесс измельчения запускался на АВС три раза с каждым видом тел помола.

Тела помола и куски феррита в стакане для АВС

Рис. 3.6. Тела помола и куски феррита в стакане для АВС

Произведя просев, виден результат нашей работы. Более крупные частицы вместе с телами трения остались в сито (рис.3.7), более мелкие были просеяны. На рисунке 3.8 на белом листе бумаге остался, как раз тот материал, который нужен для изготовления МЖ (магнитной жидкости). Это ферромагнитный порошок. Порошок высыпается в емкость, снизу которой размещается постоянный неодимовый магнит (рис.3.9) для предотвращения высыпания образца, при необходимости можно повторить помол в мельнице АВС по тому же режимному алгоритму (рис.3.6).

Крупные частицы

Рис. 3.7. Крупные частицы

Мелкие частицы

Рис. 3.8. Мелкие частицы

На следующей стадии разработки методики был изготовлен штатив (рис.ЗЛО). На штативе был закреплен электрический немагнитный нагревательный элемент ЭО-04 27В 25Вт с размерами 40х30*2мм (рис.3.11) для исследования теплофизических свойств МЖ. Для электропитания нагревательного элемента (немагнитного) был использован источник постоянного тока (электрон ТЕС 12-3-НТ) с напряжением 12 В мощностью 36 Вт с размерами (рис.3.12).

Штатив для проведения эксперемента

Рис. 3.10. Штатив для проведения эксперемента

Немагнитный нагреватель

Рис. 3.11. Немагнитный нагреватель

Источник питания 12 В

Рис. 3.12. Источник питания 12 В

Полученная плотная взвесь разбавлялась жидкостью-носителем и механически размешивалась до получения коллоидного раствора.

Моторное масло

Рис. 3.14. Моторное масло

На первом этапе исследования была изготовлена МЖ имеющая следующий состав: моторное масло SHELL 5W40 (рис.3.14),а в качестве магнитного наполнителя был взят порошок гексагонального феррита полученный в процессе помола. Массовое содержание моторного масла и частиц феррита, было 16 мг и 11мг, соответственно. После перемешивания (рис.3.15) компонентов, была получена МЖ хорошо реагирующая на постоянный неодимовый магнит с магнитной индукцией 1250 мТл (рис.3.16).

В качестве модифицирующей добавки использовали многослойные цилиндрические УНТ серии «Таунит М» (производства ООО «Нанотехцентр», Тамбов, Россия) (рис. 3.17).

Ферромагнитная жидкость под действием магнитного поля

Рис. 3.16. Ферромагнитная жидкость под действием магнитного поля.

СЭМ-изображение УНТ серии «Таунит»

Рис. 3.17. СЭМ-изображение УНТ серии «Таунит»

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >