Способ определения намагниченности насыщения магнитной жидкости Советский патент 1988 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к измери- тфльной технике и может быть исполь- зфвано при контроле намагниченности мфгнитной жидкости в процессе магни- тфгидростатической сепарации.

I Целью изобретения является повышение то ности определения намагниченности насьщения магнитной жидкости за счет уменьшения погрешности определения уровня измерения напряженности магнитного поля.

I В процессе магнитогидростатичес- К(|й сепарации необходимо быстрое, и т(1чиое определение намагниченности насищения больших объемов магнитной жидкости, применяемой при разделении н«1магнитных материалов по плотности, тлк как она является одним из основных параметров, по которому производится управление технологическим про- магнитогидростатической сепгРПЦЙИ.

Мйгнитная жидкость, помещенная в м« жиолюсном зазоре электромагнита, удерживается в нем за счет магнитного поля. Условие удержания некоторо- г( объема магнитной .жидкости заключаемся в том, что магнитная сила должна быть не менее веса удерживаемого о(ъема магнитной ;жидкости, .

м

&н

Ps.- g - V,

-fx

/ч - магнитная проницаемость I вакуума (4П 10 Гн/м);

V - объем магнитной жидкости, удерживаемый магнитным полем, м

3.

М - текущее.значение намагниченности, кА/м;

h - высота слоя магнитной жидкости, м;

ЛН - разность напряженности магнитного поля в верхней и нижней точках слоя, кА/м; р - плотность магнитной жидкосЖ/9

ти, кг/м ;

g - ускорение свободного падения, м/с.

П;ри достижении жидкостью насыще- Н1И ее намагниченность становится в(ли«-иной постоянной и поэтому маг- сила тоже становится посто- яфной, вследствие чего в магнитном удерживается определенный мак- с мальный объем магнитной жидкости, превышении которого избыток магнитной жидкости выливается из межполюсного зазора. Таким образом, для магнитных жидкостей высота слоя в межполюсном зазоре зависит от намагниченности насьпцения.

На чертеже представлено устройство для осуществления предложенного способа о

Устройство состоит из немагнитной прозрачной вертикальной трубки 1 с мерной миллиметровой шкалой 2 и ма1- нитной системы с клиновидными полюсами Зо, .

Установлено, что найагниченность 5 магнитных жидкостей на основе углеводородов и воды достигает насыщения при напряженности магнитного поля, рассчитанный по эмпирической формуле

0 Hg 1080 (-|iL:- ii-) ,

и

где Г , Рц и f„ - плотности магнитной жидкости, жидкости-носителя и диспергированного в жидкости-носите- 5 ле ферромагнетика соответственно,

ff

кг/м .

Способ осуществляют следующим образом,

В центре межполюсного зазора включенного электромагнита с градиентом магнитного поля, направленным книзу, помещают магнитную жидкость 4 в вертикальной трубке 1 из прозрачног о немагнитного материала с мерной шка5 лой 2. Затем увеличивают напряженность магнитного поля на 10-15% и в трубку 1 доливают дополнительную порцию той же жидкости до начала слива ее из нижнего конуса трубки. Если

0 высота столба жидкости увеличивается, то еще раз увеличивают напряженность с последующим добавлением дополнительной порции магнитной жидкости.. Эти операции производят до тех пор,

5 пока высота столба магнитной жидкости не перестанет увеличиваться, т.е.. будет постоянной. Затем, зная реологические характеристики магниттюй жидкости (плотности магнитной жид0 кости, жидкости-носителя и диспергированного в жидкости ферромагнетика), определяют минимальную величину напряженности магнитного поля, которая должна быть на уровнях верхнего и

5 нижнего менисков столба магнитной- жидкости в трубке,

0,6

0

р р

Н р 1080 (-1-Г-Г- РМ Рн

.

После этого измеряют напряженность магнитного поля на уровнях верхнего и нижнего менисков столба магнитной жидкости и сравнивают эти значения с расчетной величиной. Если хотя бы одно из замеренных значений напряженности меньше расчетного, напряженность магнитного поля увеличивают до достиже 1ия расчетной величины с последующим добавлением дополнительной ьорции магнитной жидкости.

Если измеренные значения напряженности магнитного поля равны или больше рассчитанного по формуле, то мож- но утверждать, что жидкост) находится в насьпцении. Затем измеряют высоту столба магнитной жидкости в трубке 1 между верхним и нижним менисками и определяют намагниченность насыщения Mj по формуле

м .Ь

ГоТи - HJ

(2)

Пример. Проведеннььми исследо ваниями зависимости намагниченности магнитной жидкости от напряженности магнитного поля баллистическим методом на установке БУ-3 установлено, что намагниченность насыщения магнит ной жидкости на основе кероси- на плотностью 1160 кг/м составляет 31990 А/м.

Определяют намагниченность насыщения магнитной жидкости, представляю- щей собой коллоидной раствор магнетита в керосине, плотностью 1160 кг/ Плотность керосина 800 кг/м , магнетита - 5000 кг/м .

В центре межполюсного зазора кли- новидного профиля магнитогидросТати- ческого сепаратора шириной 70 мм помещают данную магнитную жидкость в вертикальной трубке из прозрачного немагнитного материала длиной более высоты полюсных наконечников и доливают в нее ту же жидкость до начала сливания избытка из нижнего конца трубки. Измеряют высоту с толба магнитной жидкости в трубке h 0,085м. Измеряют напряженность магнитного поля на уровнях- верхнего Н t, и нижнего }{ менисков столба, магнитной жидкости. Н 180000 А/м, Н 213000 А/м. Расчетная величина Н, определяемая по формуле {1), равна Нр 250000 А/м Так как измеренные величины Н и Нц меньше расчетной Н р, то увеличивают напряженность магнитного поля на уровне верхнего мениска до Н 250000 А/м. Заьтем доливают в трубку дополнительную

порцию магнитной жидкости до начала сливания ее избытка из нижнего конца трубки. Замеряют высоту столба жидкости между верхним и нижним менисками, она увеличивается до значения h 0,12 MO Затем вновь увеличивают напряженность магнитного поля на уровне верхнего мениска до 1 251000 А/МО Замеряют высоту столба магнитной жидкости, она не изменяется и составляет 0,12 м. Замеряют напряженность магнитного поля на уровне верхнего Н и нижнего Н менисков столба магнитной жидкости о Н 251000 А/м, 11, 285000 А/м, Так как измеренные значения Н. и Н преО Н

вышают расчетные Нр, то можно считать, что магнитная жидкость насыщена. Подставляя полученные значения в формулу (2), получают значение намагниченности насьщ1ения 31977 А/МО

Относительная погрешность при сравнении с базовым значением 0,07%. Значение намагниченности насыщения, полученное в тех же условиях с помощью известного способа, отличается от базо1 ого значения на 0,87%о

Таким образом, предлагаемый способ точнее известного приблизительно на порядок Это обусловлено тем, что измерение напряженности поля производится в строго фиксированных точках межполюсного зазора о

MS

Формула изобретения

Способ определения намагниченности насыщения магнитной жидкости, включающий воздействие на пробу магнитной жидкости постоянным неоднородным магнитным полем с вертикальным градиентом, увеличивающимся книзу, изменение напряженности постоянного неоднородного магнитного поля и измерение напряженности постоянного неоднородного магнитного поля на фиксированных уровнях, отличающийся тем, что, с целью повьше- ния точности, пробу магнитной жидкости помещают в немагнитный сосуд и после воздействия на пробу магнитной жидкости постоянным неоднородным магнитным полем увеличивают объем про5 . 1

бы магнитной жидкости в сосуде, од новременно увеличивая напряженность постоянного неоднородного магнитного поля до момента достижения неизменной высоты столба магнитной жидкости в немагнитном сосуде, затем измеряют напряженность постоянного неоднородного магнитного поля на уровнях верхнего и нижнего менисков магнит- ной жидкости в немагнитном сосуде, сравнивая полученные значения напряженности постоянного неоднородного ма.гнитного поля с расчетным, при этом увеличение объема пробы магнит- ной жидкости в сосуде и измерение напряженности постоянного неоднородного магнитного поля производят до превышения значений напряженности постоянного неоднородного магнитного поля на уровне верхнего и нижнего ме нисков магнитной жидкости в немагнитном сосуде, после чего измеряют вы- соту столба магнитной жидкости в немагнитном сосуде, а намагничен- ность насыщения магнитной жидкости и расчетное значение напряженности постоянного неоднородного магнитного поля определяют из соотношений

.ж,е.1}...

b

М

i.J.B-;i. s /«ЛНц-нЛ

Н 1080 () р , р - f

М

-намагниченность насыщения магнитной жидкости;

-ра счетное значение напряженности постоянного не- однородного5 магнитного поля;

о

В

- f и о - соответственно плотное- ,. М

ти магнитной жидкости, жидкости-носителя и дис- , пергированного в ней ферромагнетика,

магнитная проницаемость вакуума, Гн/м;

-ускорение свободного падения,

h г высота столба магнитной жидкости в немагнитном сосуде, м;

, и Н - соответственно напряженность постоянного неоднородного магнитного поля на уровнях верхнего и нижнего менисков магнитной жидкости в немагнитном сосуде.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле намагниченности магнитной жвдкости в процессе магни- тогидростатической сепарации. Изобретение позволяет повысить точность определения намагниченности насьпде- ния магнитной жидкости за счет уменьшения погрешности определения уровня измерения напряженности магнитного поля Устройство для реализации способа состоит из немагнитной прозрачной вертикальной трубки 1 с мерной, миллиметровой шкалой 2 и магнитной системы с клиновидными полюсами 3. Магнитную жидкость 4 в вертикальной трубке 1 помещают в центре межполюсного зазора включенного электромагнита, с. градиентом магнит -, ного поля, направленным книзу, и производят операции, предусмотренные способом, изложенным в формуле изобретения. Предложенный .способ точнее известного приблизительно на порядок. Это обеспечивается тем, что измерение напряженности поля произвог дится строго в фиксированных точках межполюсного зазора. 1 ил. -г А - J I с (Л с: 4: