發(fā)布時(shí)間：2020-10-10 01:59

　　 本文探討了影響界面穩(wěn)定性的主要因素,給出了磁流體與被密封液體間界面穩(wěn)定性的判據(jù),闡述了磁流體密封的有關(guān)特性。系統(tǒng)地總結(jié)和評(píng)述了磁流體技術(shù)研究的當(dāng)前現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。磁流體密封液體技術(shù)的研究越來越受到重視。如果能提高磁流體密封能力和密封壽命,特別解決磁流體密封液體的問題,那么可大大推廣磁流體在密封方面的應(yīng)用。磁流體的制備方法很多,與磁性顆粒的種類有關(guān)。不同方法對(duì)應(yīng)有不同工藝,可用于制備不同用途磁流體。本文采用化學(xué)共沉法,進(jìn)行實(shí)際制備磁流體的研究。磁流體物理性能如分散穩(wěn)定性、磁化特性等直接關(guān)系到磁流體應(yīng)用的有效性。因此,進(jìn)一步討論了磁流體的磁化性能及分散穩(wěn)定性。影響這一分散穩(wěn)定性的因素很多,有表面活性劑鏈分子長度和固相磁性顆粒濃度、材料及其大小以及基液等。給出了分散穩(wěn)定性及磁化性能的仿真計(jì)算結(jié)果。介紹了磁流體密封原理及密封間隙內(nèi)磁場(chǎng)分析的方法。著重介紹了通過一種解析法求解密封間隙內(nèi)的磁場(chǎng)分布。磁流體密封的基本組成部分有磁流體、永磁鐵、磁極靴和軸等。磁流體在間隙內(nèi)形成液體“O”形密封環(huán)。磁流體密封裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)以磁場(chǎng)分析為依據(jù)。闡述了磁流體密封的力學(xué)特性和分析方法。討論磁流體密封的靜力學(xué)特性;闡述磁流體密封的動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)模型的建立及其求解,求出了斜角形磁極密封的間隙內(nèi)磁流體的速度分布、壓力分布以及密封能力。為了簡(jiǎn)化磁流體運(yùn)動(dòng)問題的分析,理論上可將磁流體作為牛頓流體處理。如果將磁流體視為非牛頓流體,則描述其流變特性的本構(gòu)方程有多種形式。文中采用的基本模型是冪率模型。介紹了一般流體之間界面穩(wěn)定性分析的一般方法。著重闡述磁流體密封液體中動(dòng)力學(xué)界面的穩(wěn)定性分析方法,并導(dǎo)出其界面穩(wěn)定性的判據(jù)。在一般情況下,磁流體的界面張力和重力對(duì)界面有致穩(wěn)作用,這與普通流體的Kelvin-Helmholtz界面穩(wěn)定性現(xiàn)象一致。因此,當(dāng)磁流體用于密封液體時(shí),軸轉(zhuǎn)速高對(duì)密封非常不利。增大磁流體與被密封液體的密度差,減小其速度差可提高界面穩(wěn)定性。先介紹了實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì),然后闡述了與界面穩(wěn)定性有關(guān)的實(shí)驗(yàn)及參數(shù)測(cè)試,包括磁場(chǎng)分布測(cè)量、磁流體與被密封液體的不相溶性實(shí)驗(yàn)等,為界面穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)的分析提供依據(jù);最后,進(jìn)行磁流體與被密封液體間的動(dòng)力學(xué)界面穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn),觀察實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象的形成過程并進(jìn)行分析。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TH136
【部分圖文】：

選用適當(dāng)?shù)膲A性沉淀劑進(jìn)行共沉淀，通過控制工藝條件可得到能優(yōu)良的 Fe3O4顆粒，其工藝過程較繁瑣，涉及到磁性粉體的獲取、表面活性與基液的確定、制備方式的選擇等。有關(guān)磁流體的制備工藝研究很多。本文用的磁流體制備框圖如圖 2-1 所示。磁流體具體制備過程主要如下：)溶液配制：準(zhǔn)備配制濃度為 0.5mol/l 的 2 價(jià)鐵(硫酸亞鐵）溶液及 3 價(jià)鐵鹽硫酸鐵）溶液 250ml、濃度為 6mol/l 的氫氧化鈉溶液 250ml、6mol/l 的鹽酸液。先后用天平稱取所需的原料，分別倒入燒杯里并加入蒸餾水溶解配制。)預(yù)加熱恒溫水箱中的水至 80 +1℃。)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式確定的硫酸亞鐵、硫酸鐵及氫氧化鈉的理論摩爾比，先用量量取 0.5mol/l 的 FeSO4、Fe2（SO4）3溶液各 100ml 倒入燒杯中混合。然后量 100ml 蒸餾水和過量的 25%以上濃度的氫氧化鈉溶液，例如量取 6mol /l 的aOH 溶液 75ml，并量取表面活性劑（油酸）19 ml 備用。)將混合好的 FeSO4、 Fe2（SO4）3溶液、NaOH 溶液以及表面活性劑溶液分別放恒溫水浴中恒溫至 80 +1°C（用溫度計(jì)測(cè)量燒杯溶液的溫度）。

磁場(chǎng)利用率減小。磁極的斜角或半錐角同樣影響磁場(chǎng)分布。為了便于組裝以盡可能保證與轉(zhuǎn)軸同軸，磁極外圓的設(shè)計(jì)及加工精度相對(duì)要求高些。以第三第四章的理論分析為基礎(chǔ)，同時(shí)考慮機(jī)械加工上的方便，進(jìn)行磁極的幾何尺設(shè)計(jì)。兩種磁極的結(jié)構(gòu)如圖 6-1 所示。國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 2011年 第05期 工程科技Ⅱ輯

圖 6-2 密封件Figure 6-2 Seal component的裝配和實(shí)驗(yàn)帶來很大的麻煩。由于圓形管道內(nèi)的流體運(yùn)目前方形管道內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)形態(tài)分析尚未見報(bào)道，故用圓形能與第四、第五章的理論分析提出的假設(shè)條件相符，玻璃玻璃管內(nèi)徑=30mm，外徑=32mm。為了與本實(shí)驗(yàn)裝置中的管徑能再小些更好，但市場(chǎng)上無相應(yīng)規(guī)格。對(duì)玻璃管作必接的方法與其它結(jié)構(gòu)相聯(lián)接。章所述的已備磁流體材料外，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的其它附件器材有攝像機(jī)、輔助光源、粘接劑、數(shù)字特斯拉計(jì)、數(shù)字密度計(jì)統(tǒng)等。因不是一次性實(shí)驗(yàn)而是多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)，故對(duì)于選用的不能太高，以免再次實(shí)驗(yàn)不能方便脫粘。顯然，玻璃管粘用來得方便。流體填充量隙內(nèi)的磁流體填充量直接關(guān)系到密封能力和密封可靠性。

【參考文獻(xiàn)】

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