Магнитостатическое давление

Вспучивание некоторого участка свободной поверхности феррожидкости является результатом перемещения сюда некоторого количества жидкости с соседнего участка, на котором образуется впадина. Напряженность поля в зоне выступа увеличивается, а в зоне впадины уменьшается. Под действием разности напряженностей жидкость перетекает из области с меньшей напряженностью поля в область большей напряженности, увеличивая, таким образом, случайно возникшую неравномерность толщины слоя, что и означает неустойчивость плоской границы намагниченной жидкости. Этот процесс развивается до тех пор, пока магнитостатическое давление, создаваемое перепадом напряженностей поля под выступом и под впадиной, не будет уравновешено нарастающей разностью гидростатических давлений на выступе и впадине в слое жидкости. В том же направлении, т. е. на подавление неустойчивости, действует и сила поверхностного натяжения а, стремящаяся сгладить всякие неровности поверхности. Количественно она выражается величиной капиллярного давления = аК, где К — кривизна поверхности. Она нарастает при увеличении высоты выступа и глубины впадины. Разность напряженностей также увеличивается с увеличением кривизны поверхности, однако увеличение напряженности имеет предел, равный МП. Он определяется разностью размагничивающих факто- [c.763]

При наличии перепада давления Р одна из границ феррожидкости вытесняется в область более сильного поля, а другая — в область более слабого поля. Это и создает магнитостатическое давление, определяемое разностью А(МН) произведений МН намагниченности жидкости на напряженность поля на границах жидкости, так что Р = ЦоА(Л/Д). Формула (3.19.9) является частным случаем этого выражения, когда на границе, сильно удаленной от середины рабочего зазора, напряженность поля пренебрежимо мала, а жидкость в узкой части зазора намагничена до насыщения. При конструировании уплотняющих элементов такого расположения границ следует избегать, поскольку вытеснение части жидкости в область, где магнитное поле практически не действует, приведет к ее вытеканию из уплотнения и потере. Если определенные потери жидкости допустимы, то таким способом можно достичь автоматического установления нужной степени заполнения рабочего зазора феррожидкостью. [c.764]

В завершение обратим внимание на температурную зависимость намагниченности феррожидкостей (уравнения (3.19.5а) и (3.19.6а)). При нагревании жидкости ее намагниченность уменьшается и соответственно этому уменьщается величина магнитостатического давления (сила втягивания жидкости в магнитное поле). Это приводит к тому, что горячие слои неравномерно нагретой жидкости будут выдавливаться из неоднородного поля холодными порциями жидкости. Они, в свою очередь, при наличии источника теплоты после прогрева будут вытеснены новой порцией холодной жидкости [c.765]

В больш1шстве случаев применение феррожидкостей основано на их способности втягиваться в магнитное поле и сопротивляться вытеснению из области наибольшей напряженности поля. Эта способность количественно характеризуется величиной магнитостатического давления, рассмотренного в подразделе 3.19.4.1. Самым известным устройством такого типа являются герметичные вводы вращательного и поступательного движений внутрь разного рода аппаратов (уплотнения). Конструкция уплотнения схематично показана на рис. 3.138. Сильное магнитное поле создается в рабочем зазоре между валом и толстыми полюсными наконечниками в виде шайб, являющихся частью замкнутой магнитной цепи. Эти элементы должны быть изготовлены из мягкого железа. Цепь замыкается постоянным магнитом, также имеющим форму шайбы, намагниченной вдоль своей оси. Зазор заполняется магнитной жидкостью, которая в отсутствие перепада давления распределяется в нем так, что обе границы феррожидкости находятся в областях с равной напряженностью поля, т. е. симметрично относительно плоскости симметрии шайбы, если ее внутренняя кромка имеет симметричную форму (что предпочтительно). [c.763]

Наиболее многочисленная по назначению группа устройств использует возможность удерживать тела в заданном положении с помощью феррожидкости без применения твердых опор. Эти устройства действуют на том же принципе, что магнитостатические сепараторы, но в них регулируется всплывание одной частицы — того тела, положение которого нужно зафиксировать. К числу таких устройств относятся подшипники, акселерометры, платформы на газожидкостной подушке, линейные электродвигатели и многие другие приборы и технологические аппараты. В качестве примера на рис. 3.141 схематично показано устройство для перемещения грузов в горизонтальной плоскости. Оно представляет собой платформу, по периметру которой имеется ряд униполярно ориентированных постоянных магнитов. Магниты удерживают сплошной вал феррожидкости по всему периметру платформы. На гладкой поверхности (на полу) этот вал герметично отделяет полость под платформой от окружающей среды, поэтому в полости можно создать избыточное давление, которое и приведет платформу в подвешенное состояние. Грузоподъемность платформы равна произведению ее площади на избыточное давления под платформой, так что удельная грузоподъемность около 1 т/м достигается при избыточном давлении 0,1 атм. Вал феррожидкости по периметру платформы одновременно выполняет функцию уплотнения. При указанной грузоподъемности оно должно быть рассчитано на рабочее давление 0,1 атм, что, как было показано выше, вполне реализуется практически. Магниты по периметру платформы способны одновременно выполнять функцию ротора линейного электродвигателя, если в полу поместить обмотку статора такого электродврщателя. [c.765]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология