Охлаждение намагничивающегося шара в магнитной жидкости
Решена задача о распределении температуры в шаре диаметром 44 мм при охлаждении его в магнитной жидкости в магнитном поле при граничных условиях, взятых из экспериментов, и показано, что искажения температурного поля шара, вносимые неоднородным охлаждением его поверхности в магнитной жидкости, быстро убывают в направлении к центру шара. Определены локальные для шара диаметром 44 мм и эффективные… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ТЕПЛООБМЕН ПРИ КИПЕНИИ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
- 1. 1. Механизмы влияния магнитного поля, на процессы теплообмена при кипении магнитных жидкостей
- 1. 2. Теплообмен тел цилиндрической формы при охлаждении в магнитной жидкости
- 1. 3. Теплообмен пластины с магнитной жидкостью
- 1. 4. Закалка сталей в магнитной жидкости
- ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ ПАРОВОЙ ПОЛОСТИ В ОКРЕСТНОСТИ ЭКВАТОРИАЛЬНОЙ ЧАСТИ ПОВЕРХНОСТИ НАМАГНИЧИВАЮЩЕГОСЯ ШАРА, ОХЛАЖДАЕМОГО В МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ
- 2. 1. Влияние магнитного поля и составов магнитных жидкостей на температурные интервалы различных режимов кипения магнитной жидкости на разных участках поверхности шара
- 2. 2. Экспериментальное моделирование формы паровой полости, опоясывающей экваториальную часть поверхности шара, с использованием образца, находящегося при комнатной температуре
- 2. 3. Теоретический анализ формы воздушной полости, возникающей в объеме магнитной жидкости в окрестности экваториальной части поверхности холодного шара
- 2. 4. Распределение сил, действующих в магнитной жидкости, окружающей намагничивающийся шар, в магнитном поле
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕВА, РАЗМЕРОВ ШАРА И ВЕЛИЧИНЫ ВНЕШНЕГО ПРИЛОЖЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЕЙ ПОВЕРХНОСТИ И СЕРДЦЕВИНЫ ШАРА.
3.1.Распределение температуры на поверхности шара при его охлаждении в магнитной жидкости в приложенных магнитных полях. Эксперимент.
3.2. Влияние температуры нагрева шара на характер его охлаждения в магнитной жидкости в магнитных полях различной интенсивности.
3.3. Влияние размеров шара на интенсивность его охлаждения в магнитной жидкости в магнитных полях различной интенсивности.
ГЛАВА 4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО СЕЧЕНИЮ ШАРА, ОХЛАЖДАЕМОГО В МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ В МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ РАЗЛИЧНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ И ПАРАМЕТРЫ ТЕПЛОПЕРЕНОСА ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ ОХЛАЖДЕНИЯ ШАРА В МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ
4.1. Решение задачи о распределении температуры в объеме намагничивающегося шара, охлаждаемого в магнитной жидкости.
4.2. Результаты численного моделирования распределения температуры по сечению ферромагнитного шара, охлаждаемого в магнитной жидкости.
4.3. Локальные и эффективные значения параметров теплопереноса при охлаждении намагничивающегося шара в магнитной жидкости
4.4. Механические свойства и фазовый состав
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ат — температуропроводность С- объемная телоемкость тела с — константа
Б — площадь поверхности шара п ~ функция распределения температуры в шаре т- магнитная сила
§ - ускорение силы тяжести Я — напряженность магнитного поля
Н0 — напряженность внешнего приложенного магнитного поля Н (ГЕг, Нв — полярная, радиальная и азимутальная компоненты магнитного поля в сферической системе координат 1, к — индексы к — константа 1 — длина пластины М — намагниченность М5 — намагниченность насыщения
Мп — нормальная к поверхности составляющая вектора намагниченности ш — темп охлаждения п — единичный вектор нормали р — давление ра — давление в магнитной жидкости вдали от шара ру — давление в ненамагничивающейся среде Я — радиус шара
Кь 12 — главные радиусы кривизны г, г — радиус-вектор, полярная координата
Т — температура
Ту ~ температура стенки
Т] - температура жидкости
Тт — коэффициенты многочленов Лежандра
X — толщина пластины
V — объем
V — скорость движения жидкости х, у, г — декартовы координаты, а — коэффициент теплоотдачи у — краевой угол
8|к — символ Кронекера
9 — полярный угол в сферической системе координат ц — магнитная проницаемость иа — абсолютная магнитная проницаемость л.5р — магнитная проницаемость шара
Ро ~ магнитная постоянная
V — кинематическая вязкость жидкости р — плотность
Р1 — плотность жидкости (Т — поверхностное натяжение т — время охлаждения ф — полярный угол
X — магнитная восприимчивость жидкости
V — оператор Гамильтона
Принятые сокращения ПАВ — поверхностно-активные вещества
Список литературы
- Фертман В. Е. Магнитные жидкости : Справочное пособие. -Минск: Высш. шк., 1988. — 184с.
- Такетоми С., Тикадзуми С. Магнитные жидкости : Пер. с японск. М.: Мир, 1993. — 272с.
- Розенцвейг P.E. Феррогидродинамика : Пер. с англ.- M.: Мир, 1989.- 356 е., ил.
- Баштовой В.Г., Берковский Б. М., Вислович А. Н. Введение в термомеханику магнитных жидкостей. М.: ИВТАН, 1985. -188 с.
- Бибик Е.Е. Реология дисперсных систем.-Л.: Изд-во Ле-нингр. ун-та, 1981−72 с.
- Берковский Б.М., Медведев В. Ф., Краков М. С. Магнитные жидкости. М.: Химия, 1989. — 240 с.
- АС № 985 076 СССР. Закалочная среда./ Ставропольский пединститут: авторы изобретения В. В. Чеканов, А. Я. Симоновский. Заявл.26.05.81, № 3 294 878/22−02- опубл. 30.12.82 // Б.И., 1982, № 48
- Несис Е.И. Кипение жидкостей. М.: Наука, 1973.-280 с.
- Зигель Р. Теплообмен в условиях ослабленной гравитации // Успехи теплопередачи. М., 1970. — С.162−259.
- Несис Е.И., Чеканов В. В. Основные проблемы физики кипения и пути интенсификации теплообмена при фазовом превращении // Тепломассообмен. V.- Минск, 1976. — Т.З., 41 С.32−40.
- Симоновский А.Я., Верховский С. Н. Об измерении частоты парообразования при кипении магнитной жидкости. // Тезисы докладов IV конференции по магнитным жидкостям. Иваново, 1985. С.94−95.
- Симоновский А.Я., Верховский С. Н. Вопросы теплообмена при кипении магнитной жидкости на малой поверхности нагрева в неоднородном магнитном поле. // Электрификация и автоматизация с. х. Производства.: Тр. Ставроп. СХЦ. -Ставрополь, 1984. — С.29−37.
- Блум Э.Я., Майоров М. М., Цеберс А. О. Проблемы теплообмена при кипении намагничивающихся жидкостей // Тепломассообмен IV. — Минск, 1980. — Т. IV — 4.1. — С.59−65.
- Берро Л.Г., Симоновский А. Я., Чеканов В. В. Вопросы теплообмена при кипении ферромагнитной жидкости в магнитном поле // Тепломассообмен. -VI. Минск, 1980. — Т.IV.-4.1. — С.53−58
- Мартынов С.И. Пленочное кипение магнитной жидкости в поле прямолинейного проводника с током. // Магнитная гидродинамика. 1984. — № 1. — С.25−28.
- Мартынов С.И., Тактаров Н. Г. О кипении намагничивающихся жидкостей в магнитных полях. // Материалы II Всесоюзной школы-семинара по магнитным жидкостям. М., 1981. -С.39.
- Стругов В.Г., Чеканов В. В. Особенности теплообмена при кипении магнитных жидкостей. // Теплофизика и гидрогазодинамика процессов кипения и конденсации. Рига, 1982. 1. Т.1. С.37−38.
- Мартынов С.И., Налетова В. А. Образование и движение пузырьков в намагничивающейся жидкости в магнитном поле. // Теплофизика и гидродинамика процессов кипения и конденсации. Рига, 1982. — Т.1. — С.53.
- Гогосов В.В., Аванесов С. Ю., Авдеева O.A., Клименко М. Ю., Симоновский А. Я. Явление Лейденфроста в магнитных жидкостях. // 8-я Международная Плесская конф. по магнитным жидкостям: Сб. науч. тр. -Плес, 1998. С.124−126.
- Симоновский А.Я., Чеканов В. В. Нестационарный теплообмен цилиндра при кипении магнитной жидкости. // Материалы II Всесоюзной школы-семинара по магнитным жидкостям. / М.: Изд-во Московского Университета, 1981. С.48−49
- Кондратьев Г. М. Регулярный тепловой режим. М.: ГИТТЛ, 1954, 250 с.
- Симоновский А.Я. Теплоперенос при закалочном охлаждении в магнитной жидкости. // Магнитная гидродинамика, 1988.- № 2. С.67−72.
- Симоновский А.Я., Верховский С. Н. О локальных параметрах охлаждения цилиндра в магнитной жидкости. // Тезисы докладов IV Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям.- Т.2. Иваново, 1985. — С.96−97.
- Симоновский А.Я., Кадников C.B. Температурное поле цилиндра при закалке в магнитной жидкости. // Тезисы докладов V Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. -Т.2 М., 1988. — С.82−83.
- Гогосов В.В., Кирюшин В. В., Симоновский А. Я. Управление тепло- и массопереносом в магнитных жидкостях. 1. Распределение температуры при охлаждении цилиндра в магнитной жидкости. // Магнитная гидродинамика. 1994.1. Т.30, № 2. С.163−170.
- Гогосов В.В., Кирюшин В. В., Симоновский А. Я. Управление тепло- и массопереносом в магнитных жидкостях. 2. Распределение термических напряжений при охлаждении цилиндра в магнитной жидкости. // Магнитная гидродинамика. -1994. Т.30, № 2. — С.171−178.
- Гогосов В.В., Симоновский А. Я. О локально-неоднород-ном охлаждении при закалке в магнитной жидкости. // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. М., 1989. — С.3−12.
- GogosovV.V., Simonovskii A.Ya. Heat and mass transfer in magnetic fluids. The First Japan CIS Joint Seminar on Electromagnetomechanics in Structures.// The Japan Society of Applied Electromagnetics — Tokyo, Japan.- 1992. -P.26−28.
- Gogosov V.V., Simonovskii A.Ya., Smolkin R.D. Quenching and Separation in magnetic fluids. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. North — Holland — 1990. -№ 85. — P.227−232
- Верховский C.H., Миркин JI.И., Симоновский А. Я. Структура и свойства сталей после управляемой закалки в магнитной жидкости. / / Физика и химия обработки материалов. 1990. № 2. — С.127−132.
- Баштовой В.Г., Волкова О. Ю., Рекс А. Г. Влияние ориентации магнитного поля на процесс теплопереноса при кипении магнитных жидкостей. // Магнитная гидродинамика. 1992. — № 2. — С.27−31.
- Волкова О.Ю., Рекс А. Г. Теплоотдача цилиндра магнитной жидкости с потоком пузырьков газа. // Тезисы докладов VI Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. М., 1991. — Т.1. — С.80−81.
- Bashtovoi V.G., Poginnitskaya S.G., Reks A.G. and Volkova O.Yu. Controlled heat transfer in two-component mag-netofluids systems. //J. of Magnetism and Magnetic Materials. 1993. — № 122 — P.309−311.
- Баштовой В.Г., Берковский Б. М., Рекс А. Г. Управление кипением магнитных жидкостей. // Труды Института тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова АН БССР. Минск, 1990.1. С.3−8 .
- Bashtovoi V.G., Challant G. And Volkova O.Yu. Boiling heat transfer in magnetic Materials. 1993. — № 122.-P.305−308.
- Гогосов В.В., Гришанина О. А., Кирюшин В.В., Симоновский
- А.Я. Теплообмен пластины с магнитной жидкостью вблизи поверхности пластины. // 1-я Международная Плесская конф. по магнитным жидкостям: Сб. науч. тр. -Плес, 1996. -С.103−104.
- Гришанина O.A., Симоновский А. Я. Явления тепломассопере-носа при закалочном охлаждении в магнитной жидкости. / / Механизация сельскохозяйственного производства. Сборник научных трудов СГСХА. Ставрополь, 1997. — С.45−49.
- Гришанина O.A., Симоновский А. Я. Фигуры равновесия свободной поверхности магнитной жидкости вблизи поверхности пластины. // Механизация сельскохозяйственного производства. Сборник научных трудов СГСХА. Ставрополь, 1997. -С.67−73.
- Гогосов В.В., Гришанина O.A., Кирюшин В. В., Симоновский А. Я. Теоретическое описание форм свободной поверхности магнитной жидкости, окружающей намагничивающуюся пластину во внешнем магнитном поле. // Магнитная гидродинамика, 1998. № 1. — С.50−57.
- Милн-Томсон JI.M. Теоретическая гидродинамика. М.: Мир, 1964. 655 с.
- Кобаско H.H. Закалка стали в жидких средах под давлением. Киев: Наукова думка, 1980. 208 с.
- Гуляев JI.M. Металловедение. М.: Высшая школа. 1989. -563 с.
- Лахтин Ю.М. Термическая обработка стали. Основы теории и технологии. М.: Машиностроение, 1973. — 69 с.
- Петраш Л.В. Закалочные среды.-М.:Машгиз, 1959. 111 с.
- Бернштейн М.Л. Закалка стали в магнитных полях. М.: Машгиз, 1959. 102 с.
- Гогосов В.В., Симоновский А. Я., Коробова H.H. Использование магнитной жидкости в качестве закалочной среды. // Механизация и автоматизация производства. 1990. № 6. -С.34−35.
- Верховский С.Н., Елизаров O.A., Симоновский А. Я., Бар-белко A.A. Повышение долговечности пальцев гусеницы тракторного двигателя. // Тезисы докладов краевой научно-практической конференции молодых ученых. Ставрополь, 1983. — С.94−95.
- Верховский С.Н., Симоновский А. Я. Изменение твердости и микроструктуры углеродистых сплавов при закалке в магнитной жидкости. // Материалы III Всесоюзной школы-семинара по магнитным жидкостям. Плес, 1983. -С.50−53.
- Симоновский А.Я. Формирование пристенного кипящего слоя и структурные превращения в стали при закалке в магнитной жидкости. Тезисы докладов XII Рижского совещания по магнитной гидродинамике. Саласпилс, 1987. — С.219−222.
- Bashtovoi V.G., Chernobai V.A., Nguyen Auyet Thang. Experimental study of heat transfer control in rectangular channel with magnetofluid coating. J. of Magnetism and Magnetic Materials. 1993. — № 122. -P.294−296.
- Волкова О.Ю. Нестационарные процессы теплообмена при закалке в магнитных жидкостях под воздействием магнитного поля. // Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. Минск, 1993. 17 с.
- Ильин И.Н., Турлайс Д. П., Ротбаум Я. М. О взаимном влиянии в системе «твердое тело-жидкость» в процессе длительного кипения при неизменном тепловом потоке // Кипение и конденсация, Рига, 1979, С.60−67.
- Турлайс Д.П. Механизм взаимодействия кипящей жидкости с поверхностью теплообмена в процессе длительного кипения: Автореф. дис.. канд. техн. наук.- Каунас., 1987. 20 с.
- Гогосов В.В., Искандеров Х. Д., Кирюшин В. В., Симоновский А. Я. Теплообмен шара с магнитной жидкостью. // Физико-химические и прикладные проблемы магнитных жидкостей. Сб. науч. тр. / СГУ. Ставрополь, 1997. — С.167−175.
- Gogosov V.V., Iskanderov Kh.D., Kiryushin V.V., Simonov-skii A.Ya. Cooling of a Magnetizable Ball in Magnetic Fluids in the Presence of a Magnetic Field. Proceedings of the Steclov Institute of Mathematics. Vol.223, 1998.- P.66−74.
- Скрипов В.П. Метастабильная жидкость. М.: Наука, 1972.- 312 с.
- Седов Л.И. Механика сплошной среды. М.: Наука, 1983. -Т.1- 1984 Т.2.
- Стреттон Д.А. Теория электромагнетизма. М.-Л.:ГИТТЛ, 1948. 539 с.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е. М. Электродинамика сплошных сред.-М.: Наука, 1982.- 620 с.
- Гогосов В.В., Искандеров Х. Д., Симоновский А. Я. Влияние величины магнитного поля и размеров намагничивающихся шаров на изменение интенсивности их охлаждения в магнитных жидкостях со временем. // Магнитная гидродинамика -1999. Т.35, № 2. — С.179−183.
- Гогосов В.В., Искандеров Х. Д., Симоновский А. Я. Закалка стальных шаров в магнитной жидкости. / 8-я Международная Плесская конф. по магнитным жидкостям: Сб. науч. тр. -Плес, 1998. С. 236.
- Металловедение и термическая обработка стали: Справ, изд. 3-е изд., перераб. и доп. В 3-х т. / Основы термической обработки. Т. 2 / Под. ред. M.JI. Бернштейна, А. Г. Рахщтадта. М.: Металлургия, 1983. — 368 с.
- Вонсовский C.B. Магнетизм. М.: Наука, 1971. — 1032 с.
- Беляев Н.М., Рядно A.A. Методы теории теплопроводности. Учеб. пособие для вузов. В 2-х частях. — М.: Высшая школа, 1982.
- Теория тепломасообмена: Учебник для вузов / С. И. Исаев, И. А. Кожинов и др.- Под ред. А. И. Леонтьева. М.: Высшая школа, 1979. — 495 е., ил.
- Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. 2-е изд., перераб. и доп. — М.-Л.: Машгиз, 1962. — 456 е., илл.
- Арфкен Г. Математические методы в физике. Перевод с англ. М.: Атомиздат, 1970. 708 с.
- Металловедение и термическая обработка стали: Справочник. М.: Машиностроение, 1983. — 352 с.
- Блантер М.Е. Теория термической обработки стали. М.: Металлургия, 1984. — 328 с.
- Блантер М.Е. Металловедение и термическая обработка. -М.: МАШГИЗ, 1963. 416 с.
- Гуляев А.П. Металловедение. 5-е изд. перераб. М.: Металлургия, 1977. 647 с.
- Раузин Я.Р. Термическая обработка хромистой стали. Изд. 4-е. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1978. 277 с.
- Самохоцкий А.И., Кунявский М. Н. Лабораторные работы по124металловедению и термической обработке металлов. М.: Машиностроение, 1981. 184 с.
- Металлография. Учебник для вузов. Лившиц Б. Г. М.: Металлургия, 1990. — 236 с.
- Масленников Ф.И. Лабораторный практикум по металловедению. М.: Машгиз. — 1961. — 268 с.
- Металлография железа. М.: Металлургия, 1972. — Т.1−3.
- Глинер Б.М. Определение механических и технологических свойств металлов. М.: Машгиз, 1959. — 156 с.
- Болховитинов Н.Ф., Болховитинова E.H. Атлас нормальных микроструктур металлов и сплавов. М.: Машгиз, 1965. -96 с.
- Богомолова H.A. Практическая металлография. М., Высшая школа, 1978. 271 с.