Способ определения устойчивости магнитных жидкостей Советский патент 1991 года по МПК G01N7/10 

Изобретение относится к коллоидной химии и может быть применено для оценки устойчивости магнитных жидкостей в неоднородных магнитных полях3

Целью изобретения является повышение точностио

На фиго1 изображено расположение устойчивой магнитной жидкости в измерительном канапе} на фиг о 2 - расположение магнитожидкостной пробки при давлении на нее исходной магнитной жидкостью; на фиг03 - критическое положение магнитожидкостной пробки под

действием внешнего перепада цазлечш j на фиго4 - установка для определения устойчивости магнитной жидкости

Проба 1 магнитной жидкости по с- щена Р изогнутом участке и-обрлз:-гой трубки 2 между магнн. нь мн полюсами j и 4.

При помещении пробь нагнигноч жидкости в измерительный канат и отсутствии перепада давлений магнитная жидкость занимает пололег а, при котором магнитная энергия на свободных ее поверхностях одинакова (фиг01),

р

Это выполняется, когда напряженность магнитного поля на свободных поверхностях магнитной жидкости одинакова Hj Нп, и поэтому справедливо

где

№ |U0 1д(НгН2) О, (Ч о ьмагнитная постоянная; намагниченность насыщения магнитной жидкости Если для устойчивой магнитной жидкости с одной из сторон измерительного канала добавить порцию этой же жидкости, то она без перепада давлений переместится и займет симметричное положение относительно магнитных полюсов 3 и 4, при котором магнитная энергия на ее свободных поверхностях одинакова, т,е0 произойдет перетекание магнитной жидкости при отсутствии внешнего перепада давлений о

При неустойчивости магнитной жидкости в результате перераспределения концентрации частиц дисперсной фазы в слоях жидкости и других изменений магпитожидкостная пробка 1 имеет более высокую намагниченность насыщения I , чем у исходной магнитной жидкости В этом случае при дополнительной подаче исходной магнитной жидкости 5 перетекание ее не наблюдается, а магнитожидкостная пробка пере мещается (фиг02) и занимает положение, определяемое из условия

UP |U0l (H, - Н2) -fo0I (Н -Н, 0.

Для создания условий, предшествующих перетеканию исходной магнитной жидкости при ее дополнительной подаче, необходим такой внешний перепад давлений &.Р О чтобы магнитожидкостная пробка переместилась в критическое положение (фиг03)0 Дальнейшее незначительное повышение внешнего перепада давлений приводит к образованию канала в магнитожидкост- ной пробке и перетеканию исходной магнитной жидкостио

Образование канала в слабом месте магнитожидкостной пробки связано с неоднородностью структуры магнитной жидкости и магнитного поля по сече- ним измерительного канала0

Если учесть, что Н $ намного меньше, чем Н то

&Р |К0Н (Is Is), где щиН - постоянная прибора.

Намагниченность насыщения магнитной жидкости связана с концентрацией магнитной фазы Су соотношением

I .К, « Cv о(С,

V - Л -у 9

где I - намагниченность насыщения магнитной фазы (для магнетита I 450); коэффициент, зависящий от размера частиц магнитной фазы (обычно К, 0,7-0,9); постоянная для данной магнитной жидкостио Поэтому об устойчивости магнитной жидкости можно судить по изменению ее намагниченности насыщения:

К оК-к,

т ip Х5 Г

;

при этом достаточно определить один параметр - максимальный удерживаемый перепад давлений Др и по нему непосредственно судить об устойчивости магнитной жидкостИо При устойчивой магнитной жидкости А Оо

Пример. При определении устойчивости магнитной жидкости, синтезированной на кремнийорганической жидкости ПЭС-1 с объемной концентрацией

магнетита 0,1, пробу 1 в объеме

0,1 см вводили U-образную прозрачную трубку 2 из немагнитного материала с сечением измерительного канала 0,5 К Кб Трубку помещали в неоднородное

магнитное поле, создаваемое полюсными

наконечниками 3 и 4, с максимальной напряженностью 160 кА/м и градиентом напряженности 810 Полюсные наконечники 3,4 со стороны рабочего зазора выполнены по параболам для обеспечения постоянства градиента напряженности магнитного поля0 После 24 ч выдержки в трубку с одного конца дополнительно вводили 3 см1 исходной

магнитной жидкости 5, пока часть ее не протекала в другой вертикальный участок трубкио По разнице высот столбиков магнитной жидкости в вертикальных участках -трубки определяли наибольший удерживаемый перепад давлений Средний измерительный перепад давлений составил 2700 Па, а размах отдельных значений не превысит 5% от среднего значения

В соответствии с действующими нормативными документами на магнитные жидкости Стабильность их во времени оценивается по изменению максимального перепада давлений, который выдер

516

живает магнитожидкостная пробка в измерительном канале под воздействие неоднородного магнитного поля. По ТУ 49-2-1-85 для магнитной жидкости максимальное увеличение критического перепада давлений за 48 ч не должно превышать 35% от первоначального его значения0

Для приведенных в примере магнитной жидкости и условий критический перепад давлений атмосферного воздуха, выдерживаемый магнитожидкостной пробкой объема 0,1 см3 без предварительной выдержки ее в магнитном поле, составляет 8900 Па, Определенное по предлагаемому способу приращение наибольшего удерживаемого перепада давлений (2700 Па) за 24 ч составляет около 30% от указанного критического перепада давлений.(8900 Па). На основании этого можно сделать вывод, что испытанная магнитная жидкость не обладает достаточной устойчивостью в неоднородном магнитном полес

5

5

66

Предложенный способ позволяет повысить точность оценки качества магнитных жидкостей, выявить возможные их области применения„

Формула изобретения

Способ определения устойчивости магнитных жидкостей, включающий помещение пробы исследуемой магнитной жидкости в трубку, выдержку пробы в неоднородном магнитном поле, подачу текучей среды в трубку под возрастающим давлением для создания перепада давлений в полостях трубки, разделенных пробой, измерение перепада давлений, установившегося после перетекания текучей среды через пробу, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности, пробу помещают в И-образную трубку, в качестве текучей среды используют исследуемую магнитную жидкость, а перепад давлений измеряют по разности уровней жидкости -в коленах трубки.

Изобретение относится к коллоидной химии, а именно к способам определения устойчивости магнитннх жидкостей в неоднородных магнитных полях, и позволяет повысить точность определения устойчивости магнитных жидкостей за счет уменьшения количества измеряемых параметров Способ определения устойчивости магнитных /кидкостей заключается в том, что магнитную жидкость помещают в неоднородное поле с образованием из нее пробки в измерительном канале, а в разделенных пробкой полостях создают перепад давлений и измеряют его величину,. Новым п способе является то, что до создания перепада давлений в одну из полостей вводят дополнительное количество нсследуемоч магнитной жидкости, заполнял пространств о г пробки и за пределы действия магнитного пол , после чего именно в этой поп tin создают повышенное давление, а стойчи- вость определяют по величине «.большего перепада давлений,, Перрчлд давл. ний доносят до величины выие i лггнче::- кого, затем дяго возможность ему уменьшаться за счет перетекания -части магнитной жидкость в другую полост;, а измеряют установивгшйся перепад давленийо л ил« Ј Г Гъаю

А-Я

СЕЖШЖЗ

Епвш t-y ..f Ц (

Фиг. 1

Чт ХГТ ГУ

Фиг.З

р д.

.- «:

-J

Фи&2

Фиг. k