Способ определения устойчивости магнитных коллоидов
Использование: относится к коллоидной химии и может быть использовано для оценки устойчивости магнитных жидкостей. Сущность: способ определения устойчивости магнитных коллоидов заключается в том, что по измерениям исходных величин вязкости и объемной концентрации магнитного коллоида определяют предельную концентрацию частиц до силового воздействия неоднородного магнитного поля, а по установившемуся критическому перепаду давлений магнитного коллоида в неоднородном магнитном поле определяют предельную концентрацию частиц после силового воздействия неоднородного магнитного поля и по разности предельных концентраций определяют деформацию защитных оболочек, по которой судят об их упругости. Причем на период измерения критического перепада давлений кратковременно создают сдвиговое течение в магнитном коллоиде. 2 ил сл с
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 G 0 N 27/72
ГОСУДАРСТВЕ1НОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4848307/21 (22) 09.07.90 (46) 30.06,93. Бюл. М 24 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро "Полюс" при Ивановском энергетическом институте им. В.И.Ленина (72) Ю.О,Михалев и С.И.Евсин (56) Авторское свидетельство СССР
М 1663612, кл. G 01 N 27/72, 1988. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ МАГНИТНЫХ КОЛЛОИДОВ (57) Использование: относится к коллоидной химии и может быть использовано для оценки устойчивости магнитных жидкостей.
Сущность; способ определения устойчивости магнитных коллоидов заключается в
Изобретение относится к коллоидной химии и может быть применено для оценки устойчивости магнитных жидкостей.
Цель изобретения — сокращение времени и повышение точности определения агрегативной устойчивости магнитного коллоида.
Поставленная цель достигается тем, что магнитный коллоид помещают в неоднородное магнитное поле с образованием иэ него пробки в измерительном канале, а в разделенных пробкой полостях создают перепад давлений, многократно измеряют ее критический перепад давлений при создании сдвигового течения и сравнивают информативный параметр с этанолом, при этом согласно изобретению до помещения магнитного коллоида в неоднородное поле измеряют его вязкость и объемную концентрацию частиц, по которым определяют!
Ж „„1824573 А1 том, что по измерениям исходных величин вязкости и объемной концентрации магнитного коллоида определяют предельную концентрацию частиц до силового воздействия неоднородного магнитного поля, а по установившемуся критическому перепаду давлений магнитного коллоида в неоднородном магнитном поле определяют предельную концентрацию частиц после силового воздействия неоднородного магнитного поля и по разности предельных концентраций определяют деформацию защитных оболочек, по которой судят об их упругости, Причем на период измерения критического перепада давлений кратковременно создают сдвиговое течение в магнитном коллоиде. 2 ил. предельную концентрацию частиц до воздействия неоднородного магнитного поля, а критический перепад давлений измеряют периодически до установившегося его значения, причем на период его измерения сдвиговое течение в пробке из магнитного коллоида создают кратковременно, по величине установившегося критического перепада давлений определяют предельную концентрацию частиц после силового воздействия неоднородного магнитного поля, по разнице между предельными концентрациями определяют деформацию защитных оболочек и их упругость. по которой судят об агрегативной устойчивости магнитных коллоидов.
Способ основан на том, что по измерениям вязкости и объемной концентрации частиц в магнитном коллоиде до воздействия на него неоднородного магнитного поля оп1824573 ределяют fip )ä.»i«it!óþ к<)нцен)рацию частиц, При наложении неоднородного магнитi
<)I)РС,;- .,;i< Iq i, «1<)У! ОС <1, !i СУД<)т ОО а! ОЕ< а3 <,<в!! .)!»," . " ." :: < Ги »r 1- и О О ко<1)1<)ида.
-:. Н Л: < Н< !! <Ь: ;1 !!<)Г!ОМД ВЫ де ) ...; <;;)<:; 0,1 f1 !<во it< < : <, б,: « .! !i1<) <, "!!. :,1<30! 0 течения для .;)I ;"кори,<)
Л ;:!: : .i! . .!» i! Iii,i . < " I ".< I Н <,<Х а Г I}!I!, .а И 1 ! «1 i,,i с!«1,Q; ) 1;ОИ tI<.",.<Ь < ОЙ«И. »I)<3 И Магни) Г!ОГО КОЛЛОИДа. < )дн<) КО кри f и:!<. с хий пер =.! Ii)ä д<)ален ий из",4ер)» о :!ри кра)ко<;р<3 снном <<вложении <,дви< 0<101..3 ечения для foio, чтобы оиредеiI!1i Ь у< <ГОДНЕННОЕ ЗнаЧЕНИЕ КритИЧЕСКО<0 перепада давлении по обьему магнигного коллоида и тем самым уменьшить ошибку, обусл<3<»ëåít»óþ дефектами магнитного кол))оид;»...)то связано с тем, что нарушение ; ерметичнос<и пробк<и из магнитного коллои." i »дет всегда по слабым местам <дефек. а 1),;I jt«».<ние ко<орых во времени ;c .Л
j3 .<1<.,"Jи.: у ; Гаiiб<»НВШO! ОС
<1< <) i! : д,ii « . . «1<1 I .<)OÜi< 1!j! О, i ".!1!1 ус ГЗ ! I
< <а< ф"<. 1 изображено уckpOAclUO для c,пределен<1я ус<ойчивости магнитного колла;-д;, ча {)<1Г. 2:3авис 5. Магнит
)5С»,.< )55(- I,:1 !..Ч)ф .V( г (2) <ДЕ )/ <1!i !iЛагти«Е< КЛЯ ВЯЗКО< <Ь Ма<НИ)
ГО коллоида, 7 „ВЛЗКОС ГЬ ДИСПЕРСИОННО<", СР! ДЫ; С -< -- эффективная обьемная «о!»центрация <а< !<ц с у е !<)м з".,01<и<ных оболочек; С„- <)<б< .)мная;-:Онцентрация час<иц; <) <)лщи<<а 33I <.»!
С«) - С(1 > >- — ) з, г где С вЂ” предельная упаковка частиц с защитными оболочками. Можно принять, что предельн;»я упаковка сог)тветствуег кубическоЙ тогда С = 0,52. При заполнении измерител<,ного ка<<ап,t ма<нитным коллоидом последний в неоднородном м-.-нитном поле образует пробку по критическому перепаду которой мо)кно определ< ., концентрацию частиц < <) .Ле сипово< о < озд.»й:1<)t»s! неоднородного магн: . »о! о поля, Силовое воздействие неоднород«О и магни) ногÎ поля приводит к увеличению концен рации магнитных частиц под острием зубца и деформации защитных оболочек на поверхности частиц. Поэгому критический перепад давлений увеличиваегся от времени воздействия маг45 нитного поля (фиг. 2), Установившееся значе:-<ие А Рус< соответствует предельной уг!ах<анке частиц с защитными оболочками. Поэтому предельную концентрацию частиц после силового воздай)ст вия неоднородногG магни<ного ноля С и можно определить из выражения Счм "= Л Руст j I< !и, где К вЂ” постоянная прибора; 4 — намагничснность насыщения материала частиц. Если сделать предложе«ие, что сило ое воздействие неоднородного магни<ного п<)лл не изменяе< пр<. .«ельную уп IKOBKó частиц можно определить относительную толщину д < /г защитной оболочки до силового воздействия магнитного поля, например, иэ СЛЕДУ:",. tii:< 0001!»О!)!ЕНИй 1824573 Ъ вЂ” 1+ Сюм F - mgradH 55 с защитными оболочками, а вызывает только деформацию последних. то из соотношения определяем относительную толщину защитной оболочки после силового воздействия магнитного поля, которая будет меньше, чем д,о/r Тогда (д o — д м)/г — является относительной деформацией защитной оболочки при силовом воздействии неоднородного магнитного поля. Иэ закона Гука коэффициент относительной упругости определим из соотношения Y= (6) Магнитному коллоиду с более высокой упругостью защитных оболочек соответствует и более высокая устойчивость к агрегатиро ва ни ю. При определении предельной концентрации частиц после силового воздействия неоднородного магнитного поля магнитный коллоид выдерживают в магнитном поле беэ наложения сдвигового течения для того, чтобы ускорить процесс увеличения концентрации частиц под острием зубца, который обусловлен магнитной силой. действующей на магнитную частицу и направленной в область максимального поля где m — магнитный момент частицы; gradН вЂ” градиент магнитного поля. Ускорение этого процесса связано с тем, что отсутствует перемешивание коллоида, препятствующее перемещению частиц. Это позволяет уменьшить время определения установившегося критического перепада давлениИ, а соответственно, и время определения упругости защитных оболочек. Кроме того, выдержка коллоида в отсутствие сдвигового течения исключает ошибку в определении предельной концентрации частиц, связанную с уменьшением концентрации частиц в зоне сдвигового течения из-за агрегативной неустойчивости магнитного коллоида, Однако измерение критического перепада давлений проводят при кратковременном наложении сдвигового течения для 50 того, ч1обы определить усредненное значение критического перепада давлений по объему и тем самым исключить ошибку, обусловленную неоднородным распределением дефектов в магнитном коллоиде. К дефектам относятся, например, крупные частицы и ч.истицы с ослабленными защитными оболочками. Это связано с тем, что нарушение герметичности идет всегда по слабым местам, где наблюдается большое скопление дефектов, влияние которых во времени усиливается, Перемешивание магнитного коллоида при наложении сдвигового течения равномерно распределяет дефекты по объему и уменьшает ошибку в определении предельной концентрации частиц, а соответственно и упругости защитных оболочек, Кроме того, это делает справедливым допущение, что упаковка частиц с защитными оболочками являетс кубической, поскольку при упаковке более кубической относительное движение частиц затруднено. Течение магнитного коллоида перестает быть сдвигoablM при повышении частоты вращения цилиндра, когда появляются нормальные напряжения, образующие вихревые потоки Тейлора. Границы режимов течения определяются числом Тейлора. Такр 1% b = 41,2, C0kp где в кр — критическая угловая скорость вращения цилиндра в измерительном канале; и — кинематическая вязкость магнитной жидкости; R — радиус цилиндра; Ь вЂ” зазор между цилиндрами. Оценка числа тейлора для измерительного канала с зазором между цилиндрами Ь - 0,1 мм, радиусом вращающегося цилиндра R - 10 мм, угловой скооостью в - 3 14 с и вязкостью МЖ 1 - 10 м /с - 10 мм /с дает Т, - ЛО 0,1 - 0,0314. Поскольку Та «Такр, то вихревых потоков нет, и течение магнитного коллоида является сдвиговым, Критическая скорость вращения для этого измерительного канала при v - 10 мм /с составляет Такр 1 41,2 10 -1 и .,- „- =-- — — 4 ос . ".824573 Таким образом, сдвиговым является течение, если 0 < и < в ð. Критическая угловэя скорость зависит от вязкости магнитного коллоида и размеров измери- 5 тельного канала. Пример, Определение устойчивости магнитных коллоидов проводили в следующем порядке. Измеряли вязкость и объемную концентрацию коллоида, по формулам 10 (1) и (2) определяли относительную толщину защитной оболочки д о/r и по формуле (3) рассчитывали предельную концентрацию час гиц Cv p до силового воздействия неоднородного магнитного поля, Далее магнитный 15 коллоид в объеме 0.3 см помещали в измез рительный канал с неоднородным магнитным полем, имеющим максимальную величину напряженности 1,1 МА/м и градиент 330 MA/м, включали привод вращения 20 вала (диаметр вала 20 мм, угловая скорость 3,14 рад/с и измеряли критический перепад давлений, после этого привод вращения отключали и выдерживали магнитный коллоид 25 в течение 1 ч, после чего включали привод и снова проводили измерение критического перепада давлений и так до тех пор, пока критический перепад давлений не будет увеличиваться. Это значение критического перепада давлений принималось за установившееся значение. После этого по формуле (4) определяем предельную концентрацию частиц Счм после силового воздействия неоднородного магнитного поля. Для применяемого измерительного канала К - 1,3 Тл, Затем сравнивая предельные концентрации частиц до и после воздействия неоднородного магнитного поля, рассчитываем по формуле (5) относительную толщину защитной оболочки д ч/r после силового воздействия мэгйитного поля и по формуле (6) определяем упругость защитных оболочек. В таблице приведены результаты измерений различных магнитных коллоидов, иэ которой следует, что магнитный коллоид на основе полиэтилсилоксэновой жидкости обладает более высокой упругостью защитных оболочек, чем другие, а соответственно и более высокой агрегативной устойчивостью. Применение предлагаемого способа определения агрегативной устойчивости обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества; 1. Выдержка магнитного коллоида в неоднородном магнитном поле при отсутствии сдвигового течения ускоряет процесс определения предельной концентрации частиц и повышает точность ее измерения, что позволяет сократить время и повысить точность определения агрегативной устойчивости. 2, Кратковременное наложение сдвигового течения на период измерения критического перепада давлений делает справедливым предложение, что упаковка частиц с защитными оболочками является кубической, и позволяет определить усредненное значение критического перепада давлений, что повышает точность оценки агрегэтивной устойчивости. Формула изобретения Способ определения устойчивости магнитных коллоидов, включающий воздействие на магнитный коллоид. помещенный в измерительный канал, неоднородным магнитным полем до образования пробки, создание сдвигового течения магнитного коллоида, многократное измерение критического перепада давлений пробки и сравнение информативного параметра с эталоном,от лича ю щи и с я тем, что, с целью повышения производительности и точности способа, до воздействия на магнитный коллоид неоднородным магнитным полем измеряют вязкость и обьемную концентрацию часгиц в магнитном коллоиде, по ко1орым определяют исходную предельную концентрацию частиц магнитного коллоида, а критический перепад давления пробки измеряют до установившегося его значения, причем сдвиговое течение магнитного коллоида создают кратковременно, по величине установившегося значения критического перепада давлений пробки определяют результирующую величину предельной концентрации частиц магнитного коллоида, затем по разнице между и редельными концентрациями частиц магнитного коллоида определяют деформацию защитных оболочек и их упругость. 1824573 4Р Составитель Техред M.Mîðãeíòâë Редактор Корректор Н.Кешеля Заказ 2223 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101
