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特性。系統(tǒng)地總結(jié)和評述了磁流體技術研究的當前現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。磁流體密封液體技術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用。磁流體的制備方法很多,與磁性顆粒的種類有關。不同方法對應有不同工藝,可用于制備不同用途磁流體。本文采用化學共沉法,進行實際制備磁流體的研究。磁流體物理性能如分散穩(wěn)定性、磁化特性等直接關系到磁流體應用的有效性。因此,進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算結(jié)果。介紹了磁流體密封原理及密封間隙內(nèi)磁場分析的方法。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計應以磁場分析為依據(jù)。闡述了磁流體密封的力學特性和分析方法。討論磁流體密封的靜力學特性;闡述磁流體密封的動力學運動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。為了簡化磁流體運動問題的分析,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力學界面的穩(wěn)定性分析方法,并導出其界面穩(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,當磁流體用于密封液體時,軸轉(zhuǎn)速高對密封非常不利。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。先介紹了實驗方案的設計及實驗裝置的設計,然后闡述了與界面穩(wěn)定性有關的實驗及參數(shù)測試,包括磁場分布測量、磁流體與被密封液體的不相溶性實驗等,為界面穩(wěn)定性實驗的分析提供依據(jù);最后,進行磁流體與被密封液體間的動力學界面穩(wěn)定性實驗,觀察實驗中出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象的形成過程并進行分析。
【學位單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2009
【中圖分類】：TH136
【部分圖文】：

選用適當?shù)膲A性沉淀劑進行共沉淀，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：準備配制濃度為 0.5mol/l 的 2 價鐵(硫酸亞鐵）溶液及 3 價鐵鹽硫酸鐵）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。)預加熱恒溫水箱中的水至 80 +1℃。)根據(jù)化學反應式確定的硫酸亞鐵、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（用溫度計測量燒杯溶液的溫度）。

磁場利用率減小。磁極的斜角或半錐角同樣影響磁場分布。為了便于組裝以盡可能保證與轉(zhuǎn)軸同軸，磁極外圓的設計及加工精度相對要求高些。以第三第四章的理論分析為基礎，同時考慮機械加工上的方便，進行磁極的幾何尺設計。兩種磁極的結(jié)構(gòu)如圖 6-1 所示。國博士學位論文全文數(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的裝配和實驗帶來很大的麻煩。由于圓形管道內(nèi)的流體運目前方形管道內(nèi)的流體運動形態(tài)分析尚未見報道，故用圓形能與第四、第五章的理論分析提出的假設條件相符，玻璃玻璃管內(nèi)徑=30mm，外徑=32mm。為了與本實驗裝置中的管徑能再小些更好，但市場上無相應規(guī)格。對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，實驗系統(tǒng)的其它附件器材有攝像機、輔助光源、粘接劑、數(shù)字特斯拉計、數(shù)字密度計統(tǒng)等。因不是一次性實驗而是多次反復實驗，故對于選用的不能太高，以免再次實驗不能方便脫粘。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系到密封能力和密封可靠性。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 馬秋成,劉穎,王建華;磁流體密封水的有關規(guī)律研究[J];潤滑與密封;1996年05期

2 劉同岡,劉玉斌,楊志伊;磁流體用于旋轉(zhuǎn)軸液體密封的研究[J];潤滑與密封;2001年01期

3 李國斌,宋順成,趙寶榮,高平,劉若濤;典型磁流體密封結(jié)構(gòu)磁場有限元分析[J];潤滑與密封;2005年01期

4 張文軍,柴波,張卉芳,李德忠;微乳液一步法制備Fe_3O_4磁流體及其性能研究[J];潤滑與密封;2005年02期

5 林本蘭;沈曉冬;崔升;;納米Fe_3O_4磁流體的制備及其影響因素研究[J];潤滑與密封;2006年10期

6 蔡國琰，劉存芳;磁流體力學及磁流體的工程應用[J];山東工業(yè)大學學報;1994年04期

7 顧建明，許永興，陸明琦，芮菁;磁流體密封間隙對密封性能的影響[J];上海交通大學學報;1999年03期

8 錢煥群,孫賀東,劉磊,周芳德,曹前;自由下降液膜流動的長波方程的穩(wěn)定性分析[J];西安交通大學學報;2002年11期

9 李廣軍,郭烈錦,陳學俊;氣液兩相流界面波非線性穩(wěn)定性分析研究[J];西安交通大學學報;1998年03期

10 王松嶺;張營;李春曦;葉學民;;切應力作用下的液膜穩(wěn)定性分析[J];中國電機工程學報;2007年08期

本文編號：2834548