RU2644900C2 - Method for processing magnetoreological liquid-heat exchanger - Google Patents
Method for processing magnetoreological liquid-heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2644900C2 RU2644900C2 RU2016110855A RU2016110855A RU2644900C2 RU 2644900 C2 RU2644900 C2 RU 2644900C2 RU 2016110855 A RU2016110855 A RU 2016110855A RU 2016110855 A RU2016110855 A RU 2016110855A RU 2644900 C2 RU2644900 C2 RU 2644900C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic field
- mri
- processing
- constant magnetic
- coolant
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
- C09K5/10—Liquid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/44—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of magnetic liquids, e.g. ferrofluids
- H01F1/447—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of magnetic liquids, e.g. ferrofluids characterised by magnetoviscosity, e.g. magnetorheological, magnetothixotropic, magnetodilatant liquids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Lubricants (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области теплообмена и теплообменной техники, а именно к способам обработки теплоносителя (хладоносителя) для использования в холодильных установках и системах, а также в системах кондиционирования, обогрева и создания комфортной среды в зданиях.The invention relates to the field of heat transfer and heat transfer technology, and in particular to methods of processing a heat carrier (coolant) for use in refrigeration units and systems, as well as in air conditioning, heating and creating a comfortable environment in buildings.
Известен жидкий теплоноситель (Патент RU 2265039), содержащий наночастицы и карбоксилаты, в котором для улучшения его теплопроводности используют наночастицы алюминия или оксида алюминия покрытые карбоксилатной пленкой.Known liquid heat carrier (Patent RU 2265039) containing nanoparticles and carboxylates, in which to improve its thermal conductivity use aluminum or aluminum oxide nanoparticles coated with a carboxylate film.
Данный теплоноситель обладает улучшенными теплофизическими свойствами по сравнению с теплоносителями без наночастиц. Однако он не может использоваться в системах регулирования теплопроводности и потока, например, путем приложения магнитного поля вследствие немагнитности материала частиц.This coolant has improved thermophysical properties compared to coolants without nanoparticles. However, it cannot be used in heat conduction and flow control systems, for example, by applying a magnetic field due to the non-magnetic nature of the particle material.
Известен класс магнитных жидкостей (МЖ) на основе дисперсной магнитной фазы наночастиц магнетита, гамма-оксида железа, ферритов марганца, кобальта, цинка и никеля, связанных поверхностно активным веществом в состояние коллоидного раствора [1], а также (Патенты RU 2307856 и 2422932) Эти МЖ, в сочетании с воздействием на них постоянным магнитным полем, применяются в измерительной технике и при очистке нефтяных загрязнений, а также при магнитной сепарации фракций материалов и др.A known class of magnetic fluids (MF) based on the dispersed magnetic phase of nanoparticles of magnetite, gamma-iron oxide, ferrites of manganese, cobalt, zinc and nickel bound by a surfactant to a state of colloidal solution [1], as well as (Patents RU 2307856 and 2422932) These MFs, in combination with exposure to them with a constant magnetic field, are used in measurement technology and in the purification of oil pollution, as well as in the magnetic separation of fractions of materials, etc.
Подобный класс жидкостей с магнитными свойствами имеет весьма сложную технологию изготовления для практического применения. Они не используются в системах тепло-хладоснабжения и кондиционирования в качестве теплоносителя, ибо при существенных расходах и скоростях циркуляции в контуре теплоносителя проявляются его коррозионно-абразивные свойства и наблюдается усиление эффекта кавитационного воздействия на элементы контура. Потоки подобных теплоносителей в системе хладоснабжения или отопления по способу применения регулируются и управляются за счет традиционных элементов механической или электромеханической арматуры.A similar class of liquids with magnetic properties has a very complex manufacturing technology for practical use. They are not used in heat and cold supply and air conditioning systems as a coolant, because at significant costs and circulation speeds in the coolant circuit its corrosion-abrasive properties are manifested and an increase in the effect of cavitation effects on the circuit elements is observed. The flows of such coolants in a cold supply or heating system are regulated and controlled by the method of application due to traditional elements of mechanical or electromechanical valves.
Известен способ обработки жидкости (водной среды) с помощью электоромагнитно-акустического воздействия на нее модулированным или немодулированным переменным магнитным полем, пересекающимся под различными углами в толще среды (Патент RU №2476804). Подобная обработка помогает улучшить свойства среды путем ее очистки от примесей. Однако способ сложен в реализации, не обладает высокими показателями повышения теплопроводности магнитной жидкости (МЖ) и не позволяет управлять потоком и ее теплопроводностью в теплообменных системах, так как сопровождается созданием локальных зон повышенной концентрации примесей и конгломератов коллоидов в растворе, что приводит к неуправляемой турбулентности потока МЖ и его теплопроводности.A known method of processing a liquid (aqueous medium) by using electromagnetic-acoustic exposure to it with a modulated or unmodulated alternating magnetic field intersecting at different angles in the thickness of the medium (Patent RU No. 2476804). Such treatment helps to improve the properties of the medium by cleaning it from impurities. However, the method is difficult to implement, does not have high rates of increase in the thermal conductivity of magnetic fluid (MF) and does not allow controlling the flow and its thermal conductivity in heat exchange systems, since it is accompanied by the creation of local zones of increased concentration of impurities and conglomerates of colloids in solution, which leads to uncontrolled flow turbulence MF and its thermal conductivity.
Известны также способы обработки МРЖ вращающимся переменным магнитным полем, вызывающим искусственное вращение микрочастиц МРЖ, сопровождаемое турбулентностью в зоне каждой частицы, что приводит к термомагнитной конвекции и изменению теплофизических свойств МРЖ [2, 3]. Способ сложен в реализации, в особенности, в части создания, поддержания и контроля режимов обработки во вращающемся магнитном поле. Он рекомендуется для использования в отношении наночастиц МЖ каплевидного типа, что недостаточно эффективно в режиме управляемого расхода и теплопроводности рабочей МРЖ.There are also known methods of treating MRE with a rotating alternating magnetic field, causing artificial rotation of microparticles of MRE, accompanied by turbulence in the zone of each particle, which leads to thermomagnetic convection and a change in the thermophysical properties of MRE [2, 3]. The method is difficult to implement, in particular, in terms of creating, maintaining and monitoring processing modes in a rotating magnetic field. It is recommended for use in relation to drop-shaped MF nanoparticles, which is not efficient enough in the controlled flow mode and thermal conductivity of the working MRE.
Известна магнитореологическая жидкость (МРЖ), например, суспензия на основе полиэтилсилоксановой жидкости с микрочастицами оксида хрома CrO2 или железа Fe2O3, покрытыми ПАВ. МРЖ обладает магнитными свойствами при воздействии на нее постоянного магнитного поля и используется для регулирования динамической вязкости и управления перетеканием жидкости в ограниченных объемах устройств перемещения [4]. Данное техническое решение принято нами за прототип.Known magnetorheological fluid (GRM), for example, a suspension based on polyethylsiloxane fluid with microparticles of chromium oxide CrO 2 or iron Fe 2 O 3 coated with a surfactant. GRM has magnetic properties when exposed to a constant magnetic field and is used to control dynamic viscosity and control fluid flow in limited volumes of moving devices [4]. This technical solution was made by us as a prototype.
В то же время, ее применение в качестве потока циркулирующего теплоносителя в теплообменном оборудовании холодильных и кондиционерных систем неэффективно и нецелесообразно так как:At the same time, its use as a circulating coolant flow in the heat exchange equipment of refrigeration and air conditioning systems is inefficient and impractical since:
- подобная МРЖ, снабженная твердотельными частицами металла оксида хрома или железа остроугольной и игольчатой формы и структуры, при работе в циркулирующем потоке становится источником коррозионно-абразивного воздействия на материалы холодильного оборудования, а также причиной усиления кавитационного воздействия с нарушением целостности каналов подачи жидкости в устройствах перекачки МРЖ;- a similar MRE equipped with solid-state particles of metal of chromium oxide or iron of an acute-angled and needle-like shape and structure, when working in a circulating stream, becomes a source of corrosion-abrasive effects on refrigeration equipment materials, as well as a cause of increased cavitation with a violation of the integrity of the fluid supply channels in the transfer devices GRM;
-данная МРЖ имеет недостаточно высокую теплопроводность даже с магнитными частицами оксида железа и хрома, а значит и недостаточную эффективность при использовании в теплообменных процессах холодильных и кондиционерных систем;-This GRM has insufficiently high thermal conductivity even with magnetic particles of iron and chromium oxide, and hence insufficient efficiency when using refrigeration and air conditioning systems in heat transfer processes;
- эта МРЖ обладает недостаточно высокими магнитными свойствами для управления потоком жидкости в системе тепло и хладоснабжения с помощью постоянного магнитного поля из-за недостаточно высокого уровня намагниченности металлической основы и ее остаточного магнетизма после снятия воздействия постоянного магнитного поля. Начальная магнитная проницаемость частичек, оксида железа Fe2O3 имеет значение около 1000 единиц, для CrO2 около 1500 единиц, а, например, для микрочастичек карбонильного железа она составляет 2500-3000 единиц [5-7].- this GRM does not have sufficiently high magnetic properties to control the fluid flow in the heat and cold supply system using a constant magnetic field due to the insufficiently high level of magnetization of the metal base and its residual magnetism after removing the influence of a constant magnetic field. The initial magnetic permeability of particles of iron oxide Fe 2 O 3 has a value of about 1000 units, for CrO 2 about 1500 units, and, for example, for microparticles of carbonyl iron it is 2500-3000 units [5-7].
Предлагаемый новый способ обработки магнитореологического теплоносителя (МРТ), позволяющий решить техническую задачу увеличения его теплопроводности и повышения эффективности теплопередачи (МРТ), заключается в воздействии на МРТ постоянным магнитным полем напряженностью от 2 до 700 Эрстед, с дополнительной обработкой его переменным магнитным полем напряженностью от 0,2 до 40 Э при частоте от 0,2 до 50 Гц в диапазоне воздействия постоянным магнитным полем от 2 до 60 Э и переменным магнитным полем напряженностью от 20 до 800 Э при частоте от 30 до 120 Гц в диапазоне воздействия постоянным магнитным полем от 20 до 700 Э. В качестве магнитного наполнителя жидкости носителя полиэтилсилоксана используются микрочастицы карбонильного железа покрытые ПАВ с концентрацией частиц от 0,05 до 2,5 масс. %.The proposed new method for processing magnetorheological coolant (MRI), which allows to solve the technical problem of increasing its thermal conductivity and increasing heat transfer efficiency (MRI), consists in exposing the MRI to a constant magnetic field of strength from 2 to 700 Oersteds, with additional processing of it with an alternating magnetic field of strength from 0 , 2 to 40 Oe at a frequency of 0.2 to 50 Hz in the range of exposure to a constant magnetic field from 2 to 60 Oe and an alternating magnetic field of strength from 20 to 800 Oe at a frequency of 30 to 120 G in the range of exposure to a constant magnetic field from 20 to 700 Oe. Carbonyl iron microparticles coated with a surfactant with a particle concentration of 0.05 to 2.5 mass are used as a magnetic filler in a liquid of a polyethylsiloxane carrier. %
Микрочастицы магнитореологического теплоностеля (МРТ) были покрыты ПАВ на основе кобаламинов или цинковым комплексом фосфоновой кислоты Na2ZnОЭДФ, или составами на основе кремнийорганических солей - боратов или силиката кальция.The microparticles of the magnetorheological heat trap (MRI) were coated with surfactants based on cobalamins or with a zinc complex of phosphonic acid Na 2 ZnOEDP, or with compositions based on organosilicon salts - borates or calcium silicate.
Данный способ позволяет улучшить расходные характеристики потока магнитореологической жидкости - теплоносителя (МРТ) и увеличить его теплопроводность для решения задачи повышения эффективности теплообмена при тепло и хладоснабжении устройств и объектов. Воздействие на теплоноситель переменным магнитным полем в указанных диапазонах одновременно с его обработкой постоянным магнитным полем является существенным отличием нового способа от известного прототипа.This method allows to improve the flow characteristics of the flow of magnetorheological fluid - coolant (MRI) and increase its thermal conductivity to solve the problem of increasing the efficiency of heat transfer during heat and cold supply of devices and objects. The impact on the coolant with an alternating magnetic field in the indicated ranges simultaneously with its treatment with a constant magnetic field is a significant difference between the new method and the known prototype.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом изложена и прослеживается в примерах реализации нового способа обработки МРТ по сравнению с прототипом. Кроме того, результаты экспериментов сведены воедино и в обобщенном табличном виде представлены ниже.A causal relationship between the totality of the essential features of the claimed object and the achieved technical result is described and can be seen in the examples of the implementation of the new MRI processing method in comparison with the prototype. In addition, the experimental results are summarized and in a generalized tabular form are presented below.
Эксперименты по реализации способов (прототипа и нового технического решения) проводили при температурах от -30°C до +10°C на стендовой установке с использованием стандартных измерительных приборов. В таблицах обобщены и приведены усредненные данные по экспериментам в диапазоне рабочих температур от -5°C до+5°C, комфортных для организации технологического кондиционирования и создания умеренного холода. За границами этого температурного диапазона наблюдаются аналогичные соотношения параметров реализации способов по прототипу и по новому техническому решению. Испытания способов обработки МРТ по прототипу и по новому способу проводили в равных температурных условиях окружающей среды и МРТ-теплоносителя.Experiments on the implementation of the methods (prototype and new technical solutions) were carried out at temperatures from -30 ° C to + 10 ° C on a bench installation using standard measuring instruments. The tables summarize and summarize the average experimental data in the range of operating temperatures from -5 ° C to + 5 ° C, comfortable for organizing process conditioning and creating moderate cold. Beyond the boundaries of this temperature range, similar ratios of the parameters for the implementation of the methods of the prototype and the new technical solution are observed. Tests of the methods for processing MRI according to the prototype and the new method were carried out under equal temperature conditions of the environment and the MRI coolant.
Кроме того, реализацию способа по прототипу и по новому решению в обоих случаях проводили путем обработки МРТ на основе жидкости-носителя (полиэтилсилоксан) с одинаковыми ее теплофизическими характеристиками. В качестве мелкодисперсного компонента из магнитного материала в МРТ по новому способу использовали микрочастицы карбонильного железа при концентрации дисперсного компонента в теплоносителе от 0,05 до 2,5 масс. %.In addition, the implementation of the prototype method and the new solution in both cases was carried out by processing MRI based on a carrier fluid (polyethylsiloxane) with the same thermophysical characteristics. As a finely dispersed component from the magnetic material in the MRI, the carbonyl iron microparticles were used in a new way at a concentration of the dispersed component in the coolant from 0.05 to 2.5 mass. %
Сравнение способов обработки МРТ по прототипу и в новом режиме воздействия дополнительно переменным магнитным полем проводили по сопоставлению теплопроводности при равном расходе МРТ и при одинаковом типе и концентрации магнитных частиц в МРТ в зависимости от различных режимов обработки постоянным магнитным полем в диапазоне от 1 до 800 Э по прототипу и совместным воздействием постоянного магнитного поля в общем диапазоне от 1 до 800 Э и переменного магнитного поля в общем диапазоне от 0,1 до 900 Э при частоте в общем диапазоне от 0,1 до 130 Гц.Comparison of the methods for processing MRI according to the prototype and in the new regime of exposure with an additional alternating magnetic field was carried out by comparing the thermal conductivity with equal consumption of MRI and with the same type and concentration of magnetic particles in MRI, depending on the different modes of processing with a constant magnetic field in the range from 1 to 800 O the prototype and the combined action of a constant magnetic field in the general range from 1 to 800 Oe and an alternating magnetic field in the general range from 0.1 to 900 Oe at a frequency in the general range from 0.1 to 130 Hz.
Наиболее эффективно способы обработки МРТ по прототипу и по новому способу реализуются в теплообменном оборудовании из немагнитных материалов (алюминий, медь, нержавеющая сталь и др.).The most effective methods of MRI processing according to the prototype and the new method are implemented in heat-exchange equipment made of non-magnetic materials (aluminum, copper, stainless steel, etc.).
Примеры реализации нового способа обработки МРТ в сравнении с прототипом для нижней границы значений параметров обработки.Examples of the implementation of a new method of MRI processing in comparison with the prototype for the lower boundary of the processing parameter values.
Пример 1. Брали МРТ по прототипу, на основе жидкости-носителя (полиэтилсилоксан), где в качестве мелкодисперсного компонента из магнитного материала использовали микрочастицы оксида хрома CrO2 или железа Fe2O3, покрытые ПАВ. Подобную МРТ по прототипу при одинаковом ее расходе с новым способом обрабатывали постоянным магнитным полем напряженности 1 Э.Example 1. They took an MRI of the prototype, based on a carrier fluid (polyethylsiloxane), where microparticles of chromium oxide CrO 2 or iron Fe 2 O 3 coated with a surfactant were used as a finely divided component from a magnetic material. A similar MRI of the prototype at the same flow rate with the new method was treated with a constant magnetic field of 1 E.
Одновременно с этим брали МРТ, где в качестве мелкодисперсного компонента из магнитного материала использовали микрочастицы карбонильного железа и проводили совместное воздействие постоянным магнитным полем напряженностью 1 Э и переменным магнитным полем напряженностью 0,1 Э при частоте 0,1 Гц и замеряли теплопроводность МРТ в обоих случаях. Обобщенные данные экспериментов сводили в прилагаемую таблицу №1.At the same time, an MRI was taken, where carbonyl iron microparticles were used as a finely dispersed component of magnetic material and combined with a constant magnetic field of 1 Oe and an alternating magnetic field of 0.1 Oe at a frequency of 0.1 Hz and the thermal conductivity of the MRI was measured in both cases . Generalized experimental data were summarized in the attached table No. 1.
Пример 2. Брали МРТ по прототипу (см. Пример 1) и при одинаковом ее расходе с новым способом обрабатывали постоянным магнитным полем напряженности 2 Э по прототипу и по новому способу совместным воздействием постоянного магнитного поля напряженностью 2 Э и переменного магнитного поля напряженностью 0,2 Э при частоте 0,2 Гц и замеряли теплопроводность МРТ в обоих случаях. Экспериментальные данные фиксировали в указанной ранее общей таблице.Example 2. They took an MRI according to the prototype (see Example 1) and, at the same rate, the new method was treated with a constant magnetic field of 2 E intensity according to the prototype and the new method by the combined action of a constant magnetic field of 2 E and an alternating magnetic field of 0.2 E at a frequency of 0.2 Hz and measured the thermal conductivity of MRI in both cases. The experimental data were recorded in the previously mentioned general table.
Подобные эксперименты по обработке МРТ проводили при напряженности постоянного магнитного поля в диапазоне от 1 до 800 Э по прототипу и совместным воздействием постоянного магнитного поля в общем диапазоне от 1 до 800 Э и переменного магнитного поля в общем диапазоне от 0,1 до 900 Э при частоте в общем диапазоне от 0,1 до 130 Гц.Similar experiments on MRI processing were carried out with a constant magnetic field in the range from 1 to 800 Oe according to the prototype and the combined action of a constant magnetic field in the general range from 1 to 800 Oe and an alternating magnetic field in the general range from 0.1 to 900 Oe at a frequency in the general range from 0.1 to 130 Hz.
Следует отметить, что в процессе экспериментов установлена закономерность наложения двух рабочих зон режимов обработки МРТ по новому способу. Она характерна для диапазона обработки МРТ переменным магнитным полем напряженностью от 20 до 40 Э при частоте от от 30 до 50 Гц. в зоне одновременной обработки постоянным магнитным полем напряженностью от 20 до 60 Э. В этом случае зона нарастания от 0,38 Вт/м⋅K до максимума 0,42 Вт/м⋅K и уменьшения до 0,37 Вт/м⋅K теплопроводности при обработке МРТ переменным магнитным полем от 20 до 40 Э и частоте от 30 до 50 Гц перекрывает зону роста значений теплопроводности от 0,36 до 0,39 Вт/м. К для рекомендуемого диапазона режимов обработки переменным магнитным полем напряженностью от 20 до 800 Э при частоте от 30 до 120 Гц в диапазоне одновременного воздействия постоянным магнитным полем напряженностью от 20 до 700 Э. Данное обстоятельство отражено в таблице.It should be noted that during the experiments, the pattern of superimposing two working zones of MRI processing modes according to the new method was established. It is typical for the range of MRI processing with an alternating magnetic field of intensity from 20 to 40 Oe at a frequency of from 30 to 50 Hz. in the zone of simultaneous treatment with a constant magnetic field of strength from 20 to 60 Oe. In this case, the zone of increase from 0.38 W / m⋅K to a maximum of 0.42 W / m⋅K and a decrease to 0.37 W / m⋅K of thermal conductivity when processing MRI with an alternating magnetic field of 20 to 40 Oe and a frequency of 30 to 50 Hz, it covers the growth zone of thermal conductivity values from 0.36 to 0.39 W / m. K for the recommended range of treatment regimes with an alternating magnetic field of intensity from 20 to 800 Oe at a frequency of from 30 to 120 Hz in the range of simultaneous exposure to a constant magnetic field of strength from 20 to 700 Oe. This fact is reflected in the table.
Возможно регулирование параметров воздействия постоянным и переменным магнитным полем в пределах заявленных величин напряженности поля и частоты независимо друг от друга в зависимости от конкретной решаемой задачи.It is possible to control the exposure parameters with a constant and alternating magnetic field within the declared field strength and frequency values independently of each other, depending on the particular problem being solved.
Таким образом, экспериментально установлено, что в диапазоне заявленных режимов обработки зависимость теплопроводности от конкретных значений параметров обработки имеет два максимума величиной в 0,42 и 0,49 Вт/м⋅K, что отражено в сводной таблице результатов экспериментальных исследований.Thus, it was experimentally established that in the range of declared processing modes, the dependence of thermal conductivity on specific values of the processing parameters has two maxima of 0.42 and 0.49 W / m⋅K, which is reflected in the summary table of experimental research results.
Примеры реализации нового способа обработки МРЖ в сравнении с прототипом для верхней границы значений параметров обработки.Examples of the implementation of a new method of processing MRE in comparison with the prototype for the upper boundary of the values of the processing parameters.
Пример 3. Брали МРТ по прототипу (см. Пример 1). Подобную МРТ при одинаковом ее расходе обрабатывали постоянным магнитным полем напряженности 700 Э по прототипу и совместным воздействием постоянного магнитного поля напряженностью 700 Э и переменного магнитного поля напряженностью 800 Э при частоте 120 Гц и замеряли теплопроводность МРТ в обоих случаях. Экспериментальные данные сведены в общую таблицу №1.Example 3. They took an MRI of the prototype (see Example 1). A similar MRI with its equal flow rate was treated with a constant magnetic field of
Пример 4. Брали МРТ по прототипу (см. Пример 1) и при одинаковом ее расходе обрабатывали постоянным магнитным полем напряженности 800 Э по прототипу и совместным воздействием постоянного магнитного поля напряженностью 800 Э и переменного магнитного поля напряженностью 900 Э при частоте 130 Гц и замеряли теплопроводность МРТ в обоих случаях. Экспериментальные данные вносили в указанную ранее общую таблицу.Example 4. They took an MRI according to the prototype (see Example 1) and treated at the same flow rate with a constant magnetic field of 800 Oe of the prototype and combined exposure to a constant magnetic field of 800 Oe and an alternating magnetic field of 900 Oe at a frequency of 130 Hz and measured the thermal conductivity MRI in both cases. The experimental data were entered into the above general table.
Аналогичные эксперименты в аналогичных условиях сравнения прототипа с новым предложением проводили и для теплоносителя на основе октан-1-ола ( таблица 2), водного раствора многоатомного спирта - пропиленгликоля ( таблица 3), а также водного теплоносителя ( таблица 4). Similar experiments in similar conditions for comparing the prototype with the new proposal were also carried out for a coolant based on octan-1-ol (table 2), an aqueous solution of polyhydric alcohol - propylene glycol (table 3), and an aqueous coolant (table 4).
В результате многочисленных экспериментов (эмпирически) установлено, что пограничными значениями параметров обработки по новому способу, при которых величины теплопроводности МРТ близки, но лучше результатов, чем по способу-прототипу являются: минимальная граница параметров: - напряженность постоянного магнитного поля 2,0 Э при напряженности переменного магнитного поля 0,2 Э и частоте переменного магнитного поля 0,2 Гц; максимальная граница параметров: - напряженность постоянного магнитного поля 700 Э при напряженности переменного магнитного поля 800 Э и частоте переменного магнитного поля 120 Гц.As a result of numerous experiments (empirically) it was found that the boundary values of the processing parameters according to the new method, in which the thermal conductivity of the MRI are close, but better than the results of the prototype method are: the minimum boundary of the parameters: - constant magnetic field intensity of 2.0 E at the intensity of an alternating magnetic field of 0.2 Oe and the frequency of an alternating magnetic field of 0.2 Hz; maximum parameter boundary: - constant magnetic field strength of 700 Oe with an alternating magnetic field strength of 800 Oe and an alternating magnetic field frequency of 120 Hz.
При уменьшении значений параметров обработки ниже указанных, величины теплопроводностей по прототипу и по новому способу совпадают либо отличаются несущественно. Аналогично с этим, при увеличении значений параметров обработки выше указанных, величины теплопроводностей по прототипу и по новому способу совпадают либо отличаются несущественно.When reducing the values of the processing parameters below the indicated values of thermal conductivity of the prototype and the new method are the same or slightly different. Similarly, with an increase in the processing parameters above the indicated values, the thermal conductivities of the prototype and the new method coincide or differ insignificantly.
Снижение эффекта роста теплопроводности МРТ в нижнем пределе режимов обработки до уровня прототипа объясняется незначительным влиянием обработки МРТ по новому способу на характер ламинарного течения жидкого МРТ и как следствие, отсутствие роста теплопроводности.The decrease in the effect of the increase in thermal conductivity of MRI in the lower limit of the processing modes to the level of the prototype is explained by the insignificant effect of MRI processing according to the new method on the nature of the laminar flow of liquid MRI and, as a consequence, the lack of increase in thermal conductivity.
Увеличение параметров режимов обработки МРТ переменным магнитным полем приводит к трансформации ламинарного течения МРТ в турбулентное. Иллюстрации по взаимодействию ламинарного и турбулентного течения жидкости стелами различной формы достаточно полно представлены в [8]. За счет колебательного процесса частиц карбонильного железа, содержащихся в МРТ вследствие обработки магнитным полем увеличивается теплообмен и соответственно теплопроводность МРТ в системе охлаждения или климатизации объектов. Превышение режимов обработки выше установленной экспериментально границы приводит к торможению управляемого процесса роста теплопроводности МРТ, в частности, из-за инерции колебательных процессов магниточувствительных частиц карбонильного железа, содержащихся в МРТ.An increase in the parameters of MRI processing modes with an alternating magnetic field leads to the transformation of the laminar flow of MRI into a turbulent one. Illustrations on the interaction of laminar and turbulent fluid flow with steles of various shapes are quite fully presented in [8]. Due to the vibrational process of carbonyl iron particles contained in the MRI as a result of magnetic field treatment, the heat transfer and, accordingly, the thermal conductivity of the MRI in the cooling or air conditioning system of the objects increase. Exceeding the processing regimes above the experimentally established boundary leads to inhibition of the controlled process of thermal conductivity growth of MRI, in particular, due to inertia of vibrational processes of magnetically sensitive carbonyl iron particles contained in MRI.
Эмпирически установлено, что максимальное значение теплопроводности при совместной обработке МРТ постоянным магнитным полем в диапазоне напряженностей от 2 до 60 Э и переменным магнитным полем напряженности от 0,2 до 40 Э при частоте от 0,2 до 50 Гц достигается при напряженности постоянного магнитного поля 40 Э и напряженности переменного магнитного поля 30 Э при частоте 40 Гц.It is empirically established that the maximum value of thermal conductivity during joint processing of MRI with a constant magnetic field in the range of intensities from 2 to 60 Oe and an alternating magnetic field of strength from 0.2 to 40 Oe at a frequency of 0.2 to 50 Hz is achieved at a constant magnetic field of 40 E and the intensity of an alternating magnetic field of 30 Oe at a frequency of 40 Hz.
Максимальное значение теплопроводности при совместной обработке МРТ постоянным магнитным полем в диапазоне напряженностей от 20 до 700 Э и переменным магнитным полем напряженности от 20 до 800 Э при частоте от 30 до 120 Гц достигается при напряженности постоянного магнитного поля 450 Э и напряженности переменного магнитного поля 400 Э при частоте 90 Гц.The maximum value of thermal conductivity in the joint processing of MRI with a constant magnetic field in the range of intensities from 20 to 700 Oe and an alternating magnetic field of intensity from 20 to 800 Oe at a frequency of 30 to 120 Hz is achieved at a constant magnetic field of 450 Oe and an alternating magnetic field of 400 Oe at a frequency of 90 Hz.
Таким образом, оптимальным для нового способа обработки МРТ является совместная обработка теплоносителя постоянным магнитным полем в диапазоне напряженности постоянного магнитного поля от 2,0 до 700 Э с одновременным воздействием переменным магнитным полем напряженностью от 0,2 до 40 Э при частоте от 0,2 до 50 Гц для диапазона воздействия постоянным магнитным полем от 2 до 60 Э и переменным магнитным полем напряженностью от 20 до 800 Э при частоте от 30 до 120 Гц для диапазона воздействия постоянным магнитным полем от 20 до 700 Э.Thus, the optimal treatment for the MRI is the joint processing of the coolant with a constant magnetic field in the range of a constant magnetic field from 2.0 to 700 Oe with simultaneous exposure to an alternating magnetic field with a strength from 0.2 to 40 Oe at a frequency of 0.2 to 50 Hz for a range of exposure to a constant magnetic field from 2 to 60 Oe and an alternating magnetic field of strength from 20 to 800 Oe at a frequency of 30 to 120 Hz for a range of exposure to a constant magnetic field from 20 to 700 Oe
Новое техническое решение обработки МРТ постоянным магнитным полем с напряженностью в диапазоне от 2 до 60 Э с одновременным воздействием на МРТ переменным магнитным полем напряженностью от 0,2 до 40 Э при частоте от 0,2 до 50 Гц целесообразно использовать для теплообмена в маломощных устройствах и установках. Например, для терморегуляции и охлаждения маломощных лазеров, устройств перемещения и робототехники, в военной технике и др. В то же время новое техническое решение обработки МРТ постоянным магнитным полем с напряженностью в диапазоне от 20 до 700 Э с одновременным воздействием на МРТ переменным магнитным полем напряженностью от 20 до 800 Э при частоте от 30 до 120 Гц наиболее эффективно реализуется в промышленных установках и системах повышенной и высокой мощности.It is advisable to use a new technical solution for processing MRI with a constant magnetic field with a strength in the range from 2 to 60 Oe with simultaneous exposure to MRI with an alternating magnetic field with a strength of 0.2 to 40 Oe at a frequency of 0.2 to 50 Hz for heat transfer in low-power devices and installations. For example, for thermoregulation and cooling of low-power lasers, moving devices and robotics, in military equipment, etc. At the same time, a new technical solution for processing MRI with a constant magnetic field with a strength in the range from 20 to 700 Oe with simultaneous exposure to MRI with an alternating magnetic field with a strength from 20 to 800 Oe at a frequency of 30 to 120 Hz is most effectively implemented in industrial plants and systems of high and high power.
Следует отметить, что закономерность, характеризующая лучшие показатели реализации существенных признаков нового технического решения проявляется и для других видов теплоносителей, например, водных растворов на основе этиленгликоля или пропиленгликоля, теплофизические характеристики которых лучше, чем у полиэтилсилоксана.It should be noted that the law characterizing the best indicators of the implementation of the essential features of the new technical solution is also manifested for other types of heat carriers, for example, aqueous solutions based on ethylene glycol or propylene glycol, whose thermophysical characteristics are better than polyethylsiloxane.
Источники информацииInformation sources
1. Байбуртский Ф.С.«Магнитные жидкости: способы получения и области применения», институт биохимфизики им. Эммануэля Н.М., Москва, 2002.1. Bayburtsky FS “Magnetic liquids: production methods and applications”, Institute of Biochemical Physics named after Emmanuel N.M., Moscow, 2002.
2. Беляев А.В., Смородин Б.Л. Конвекция магнитной жидкости под действием переменного магнитного поля. // Прикладная механика и техническая физика. Т. 50. №4, 2009.2. Belyaev A.V., Smorodin B.L. Convection of a magnetic fluid under the action of an alternating magnetic field. // Applied mechanics and technical physics. T. 50. No. 4, 2009.
3. Лебедев А.В. Динамика магнитной жидкости в переменных полях. // Автореферат диссертации на соискание д.т.н. Институт механики сплошных сред Уральского отделения РАН, г. Пермь, 2005.3. Lebedev A.V. Dynamics of magnetic fluid in alternating fields. // Abstract of dissertation for the Ph.D. Institute of Continuum Mechanics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Perm, 2005.
4. Базиненков A.M. и др. Исследования свойств магнитореологических жидкостей и их использования в устройствах перемещения и виброизоляции. Электронный журнал МГТУ им Н.Э. Баумана №9, 2012.4. Bazinenkov A.M. et al. Studies of the properties of magnetorheological liquids and their use in displacement and vibration isolation devices. Electronic journal MSTU named after N.E. Bauman №9, 2012.
5. Википедия. Маггемит гамма Fe2O3.5. Wikipedia. Maghemite gamma Fe 2 O 3 .
6. Хрома оксиды химические и физические свойства. Справочник // Интернет ресурс: http://chemhelper.ru.6. Chromium oxides chemical and physical properties. Reference // Internet resource: http://chemhelper.ru.
7. Лютоев А.А., Смирнов Ю.Г. Разработка технологической схемы очистки сточных вод от нефтяных загрязнений с использованием магнитных наночастиц. Нефтегазовое дело: электронный научный журнал №4, 2013.7. Lyutoev A.A., Smirnov Yu.G. Development of a technological scheme for wastewater treatment from oil pollution using magnetic nanoparticles. Oil and gas business: electronic scientific journal No. 4, 2013.
8. Альбом течений жидкости и газа // М. Ван-Дайк. - М.: Мир, 1986. - 184 с.8. Album of fluid and gas flows // M. Van Dyke. - M .: Mir, 1986.- 184 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110855A RU2644900C2 (en) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | Method for processing magnetoreological liquid-heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016110855A RU2644900C2 (en) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | Method for processing magnetoreological liquid-heat exchanger |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016110855A RU2016110855A (en) | 2017-09-28 |
| RU2644900C2 true RU2644900C2 (en) | 2018-02-14 |
Family
ID=60047551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016110855A RU2644900C2 (en) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | Method for processing magnetoreological liquid-heat exchanger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2644900C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2686826C1 (en) * | 2018-03-28 | 2019-04-30 | Михаил Леонидович Галкин | Magnetostrictive heat carrier |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU966104A1 (en) * | 1978-07-24 | 1982-10-15 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Тепло- И Массообмена Им.А.В.Лыкова | Magnetorheological liquid |
| WO1994010692A1 (en) * | 1992-10-30 | 1994-05-11 | Lord Corporation | Low viscosity magnetorheological materials |
| US20030025101A1 (en) * | 2000-05-10 | 2003-02-06 | O-Ok Park | Magnetorheological fluid and process for preparing the same |
| RU2455574C1 (en) * | 2010-12-16 | 2012-07-10 | Валерий Никитич Гринавцев | Self-sustained heat and cold supply plant of buildings and facilities |
-
2016
- 2016-03-24 RU RU2016110855A patent/RU2644900C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU966104A1 (en) * | 1978-07-24 | 1982-10-15 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Тепло- И Массообмена Им.А.В.Лыкова | Magnetorheological liquid |
| WO1994010692A1 (en) * | 1992-10-30 | 1994-05-11 | Lord Corporation | Low viscosity magnetorheological materials |
| US20030025101A1 (en) * | 2000-05-10 | 2003-02-06 | O-Ok Park | Magnetorheological fluid and process for preparing the same |
| RU2455574C1 (en) * | 2010-12-16 | 2012-07-10 | Валерий Никитич Гринавцев | Self-sustained heat and cold supply plant of buildings and facilities |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016110855A (en) | 2017-09-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bezaatpour et al. | Effect of magnetic field on the hydrodynamic and heat transfer of magnetite ferrofluid flow in a porous fin heat sink | |
| Punith Gowda et al. | KKL correlation for simulation of nanofluid flow over a stretching sheet considering magnetic dipole and chemical reaction | |
| Nadeem et al. | Mixed convection flow of hybrid nanoparticle along a Riga surface with Thomson and Troian slip condition | |
| Majeed et al. | Chemical reaction and heat transfer on boundary layer Maxwell Ferro-fluid flow under magnetic dipole with Soret and suction effects | |
| Alsaady et al. | Thermo-physical properties and thermo-magnetic convection of ferrofluid | |
| Algehyne et al. | Significance of Darcy-Forchheimer and Lorentz forces on radiative alumina-water nanofluid flows over a slippery curved geometry under multiple convective constraints: a renovated Buongiorno’s model with validated thermophysical correlations | |
| Majeed et al. | Heat transfer in magnetite (Fe 3 O 4) nanoparticles suspended in conventional fluids: Refrigerant-134A (C 2 H 2 F 4), kerosene (C 10 H 22), and water (H 2 O) under the impact of dipole | |
| Singh Mehta et al. | Convective heat transfer enhancement using ferrofluid: a review | |
| Majeed et al. | Analysis of magnetic properties of nanoparticles due to applied magnetic dipole in aqueous medium with momentum slip condition | |
| Motozawa et al. | Effect of magnetic field on heat transfer in rectangular duct flow of a magnetic fluid | |
| Cho et al. | Pulsed-power treatment for physical water treatment | |
| Yasin et al. | Numerical solution on MHD stagnation point flow in ferrofluid with Newtonian heating and thermal radiation effect | |
| Zeeshan et al. | Non Darcy mixed convection flow of magnetic fluid over a permeable stretching sheet with ohmic dissipation | |
| Farooq et al. | Recent progress in Cattaneo-Christov heat and mass fluxes for bioconvectional Carreau nanofluid with motile microorganisms and activation energy passing through a nonlinear stretching cylinder | |
| RU2644900C2 (en) | Method for processing magnetoreological liquid-heat exchanger | |
| Iqbal et al. | A study on heat transfer enhancement of copper (Cu)-ethylene glycol based nanoparticle on radial stretching sheet | |
| Oyelami et al. | Heat and mass transfer of hydrodynamic boundary layer flow along a flat plate with the influence of variable temperature and viscous dissipation | |
| Phor et al. | Self-cooling by ferrofluid in magnetic field | |
| Sansom et al. | Synthesis and characterization of Mn0. 5Zn0. 5Fe2O4 and Fe3O4 nanoparticle ferrofluids for thermo-electric conversion | |
| Dinarvand et al. | Experimental investigation and performance comparison of Fe3O4/water and CoFe2O4/water ferrofluids in presence of a magnetic field in a cooling system | |
| Kamis et al. | Comparative analysis of Fe3O4/CoFe2O4 and NiZnFe2O4/MnZnFe2O4 hybrid ferro-nanofluids flow under magnetic dipole effect over a slip stretching sheet | |
| Gorla et al. | Melting heat transfer in a nanofluid flow past a permeable continuous moving surface | |
| Kichatov et al. | Magnetic nanofluid Fe3O4 in passive cooling system based on thermo-osmotic effect | |
| RU2624113C2 (en) | Magnetorheologic coolant and method of its application | |
| Jayaprakash et al. | RETRACTED: Passive control of nanoparticles in stagnation point flow of Oldroyd-B nanofluid with aspect of magnetic dipole |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200325 |