Результаты экспериментальных исследований и их анализ

Исследование температурного поля в МЖ

На основание разработанной методики экспериментальных исследований были получены представления о механизмах распределения температурного поля в магнитных жидкостях под действием постоянных магнитов.

На (рис.4.1) представлена термограмма с электрическим нагревателем в режиме разогрева. Граница рабочей зоны нагревателя обозначена линиями и указана средняя, максимальная и минимальная температура в данной рабочей зоне нагревателя. На термоснимке (рис.4.2) показана МЖ в режиме приёма тепла от нагревательного элемента в активном состоянии (под действием постоянного магнита). Активация МЖ проводилась неодимовыми магнитами. МЖ была помещена на алюминиевую пластину, которая была закреплена на штативе. Расстояние между нагревательным элементом и пластиной с МЖ составляет 10 мм. При «активации» жидкости магнитом, образовывались магнитные конусы, которые вырастали путём изменения магнитного поля до 8 мм. Переходя в «активное» состояние МЖ переходила в режим приёма тепла от нагревателя и передавала его на пластину, на которую была помещена.

МЖ в режиме контакта с нагревателем

Рис. 4.2. МЖ в режиме контакта с нагревателем

В дальнейшем рассмотрим режим работы с механическим контактом, обусловленным действием МЖ, который покажет эффективность передачи тепла. МЖ и нагреватель на термограмме (рис. 4.2) не находятся в прямом соприкосновение друг с другом.

На температурных графиках (рис.4.3) и (рис.4.4) видна рабочая температура поверхности МЖ в рабочем режиме приёма тепла от нагревателя. График температуры нагрева самого нагревателя находится несколько ниже. Это обусловлено тем, что визуально рабочую поверхность нагревателя не видно и возможно наблюдать только одну из его боковых поверхностей.[56,57]

Распределение температуры МЖ и нагревателя

Рис. 4.4. Распределение температуры МЖ и нагревателя

На рисунке 4.5 и 4.6 показаны термографики работы МЖ в режиме приема тепла от нагревательного элемента. Относительно этих термоснимков и строились температурные графики рабочих режимов МЖ. На рисунке 4.7 изображен термоснимок на котором МЖ находится в режиме «покоя», т. е. отсутствие воздействия магнитного поля.

МЖ под действием магнитного поля

Рис. 4.5. МЖ под действием магнитного поля

МЖ в режиме покоя

Рис. 4.7. МЖ в режиме покоя

МЖ в режиме отсутствия магнитного поля

Рис. 4.8. МЖ в режиме отсутствия магнитного поля

В неактивном состоянии МЖ представляет собой темную маслянистую субстанцию. На рисунке 4.8 представлен термоснимок, где обозначены границы на алюминиевой пластине и температура рабочей поверхности в режиме покоя в отсутствии магнитного поля. На рисунке 4.9 показаны кривые МЖ в режиме покоя, а так же кривые температур нагревателя и алюминиевой пластины. Из рис. 4.9 видно, что МЖ в режиме покоя имеет более высокую температуру, чем пластина, т. е. фактически показана работа МЖ в пассивном «дежурном» режиме приёма тепла от нагревательного элемента.

На термоснимке (рис.4.10) показан режим работы МЖ в непосредственном контакте с нагревателем. Магнитный конус, непосредственно «вцепился» в рабочую поверхность нагревателя, что непосредственно улучшило теплопередачу на пластину через МЖ. Это видно на температурных точках, обозначенных на термоснимке. Температура

МЖ практически одинакова с рабочей поверхностью нагревателя. Фактически на внешней рабочей температуре на термоснимке видно, что сам нагреватель начал охлаждаться в верхней части, так как жидкость при непосредственном контакте играет роль теплоотвода, тем самым фактически вбирая в себя тепловую энергию, что и обуславливает понижения внешней рабочей поверхности нагревателя на 1 °С.

Температурный режим МЖ в режиме покоя

Рис. 4.9. Температурный режим МЖ в режиме покоя

Термографик МЖ в непосредственном контакте

Рис. 4.10. Термографик МЖ в непосредственном контакте

Таким образом, можно визуально с помощью тепловизора исследовать режим заряда и накопления тепла от нагревателя в МЖ и её дальнейшую передачу на алюминиевую пластину. На термоснимке (рис.4.11) показана МЖ с добавлением углеродного материала «Тау- нит-М». Из термоснимка видно, что магнитные конусы при воздействии того же магнитного поля, что и на опытах ранее, уменьшились в размерах. Из данного опыта было установлено, что углеродная наноструктура (углеродные нанотрубки) оказывают влияние на МЖ. И в этом случае МЖ по другому реагирует на магнитное поле. С одной стороны мы видим, что изменился тепловой контакт в меньшую сторону, что непосредственно ухудшило передачу тепла через магнитную жидкость алюминиевой пластине. С другой стороны текучесть магнитной жидкости фактически отсутствует, что позволяет её более компактно располагать на пластине и ограничивать её действие определённой площадью.

Теромграмма МЖ с добавлением «Таунита-М»

Рис. 4.11. Теромграмма МЖ с добавлением «Таунита-М»

'Температурный график МЖ с УНТ «Таунит-М»

Рис. 4.12.'Температурный график МЖ с УНТ «Таунит-М»

Из кривых представленных на (рис.4.12) мы видим более равномерную передачу тепла от нагревателя МЖ. Визуально видно из непосредственного сравнения кривых нагрева, что они практически идентичны друг другу. Из чего можно сделать вывод, что УНМ «Таунит-М» улучшил распределение тепла непосредственно в МЖ.

На ЗБ-термографике (рис.4.13) и (рис.4.14) наглядно показан рабочий режим передачи тепла от нагревателя МЖ. Стрелками обозначены границы и температура МЖ относительно работы нагревателя без прямого контакта между ними. Визуализация в данном случае нам позволяет видеть и более правильно оценить теплообмен. Такие графики строятся с помощью программного обеспечения для тепловизора, в данном случае это 8таг1ЛТе? 3.15. Это есть наложение непосредственного изображения на температурный график.

ЗБ-термографик

Рис. 4.13. ЗБ-термографик

ЗБ-термографик

Рис. 4.14. ЗБ-термографик

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >