Файл: Щербинин Э.В. Струйные течения вязкой жидкости в магнитном поле.pdf

нения струп,

если

поле ориентировано вдоль узких граней

крис­

т а л л и з а т о р а .

О д н

а к о более э ф ф е к т и в н ы м представляется

ориен­

нитное

поле

будет способствовать естественному

р а с ш и р е н и ю

струн

вдоль

длинной стороны сечения трубы и его

м о ж н о при­

к л а д ы в а т ь на

всей д л и н е участка д в и ж е н и я струи.

Увеличение

коэффициента

сопротивления труб р а з л и ч н о й

ф о р м ы в магнитном поле

л е ж и т в

основе идеи

регулирования

р а с х о д а электропроводной

жидкости

магнитным

полем

[4]. П р и

этом очевидно,

что если

сопротивление

регулируемого

участка

гидравлической

системы

много

меньше

общего

сопротивления

щественному

изменению

расхода

в системе. Это означает,

ч т о

д л я

эффективности процесса

регулируемый

участок д о л ж е н

об­

л а д а т ь к а к

м о ж н о большим

н а ч а л ь н ы м сопротивлением,

с р а в ­

нимым с сопротивлением гидравлической системы в целом .

Понятно, что гладкие, не слишком узкие трубы д л я

этой

цели

непригодны.

И з

известных

форм

проточных

трактов,

о б л а д а ю ­

щих

достаточно

высоким

сопротивлением

и

технологичных

с

лее

перспективным

представляется

круглое внезапное

р а с ш и р е ­

ние

(сужение),

однако,

судя

по п р и р а щ е н и ю

коэффициента

со­

противления

с

н а л о ж е н и е м

поля

(п.

3.4

г л а в ы

V I I I ) ,

к р у г л о е

расширение менее выгодно, чем плоское.

С точки зрения регулирования р а с х о д а могут возникнуть

д в е

принципиально

не

р а з л и ч а ю щ и е с я

задачи:

1)

регулирование

в

гидравлической

системе

замкнутого

типа,

например

в

контуре,

по которому циркулирует жидкость, п р и в о д и м а я

в д в и ж е н и е

на­

сосом

(эта

з а д а ч а

имеет

смысл

л и ш ь тогда,

когда

в о з н и к а ю т

трудности регулирования

расхода

насосом),

и

2) в

гидравли­

ческой

системе

разомкнутого

типа.

П р и м е р о м

второй

з а д а ч и

с л у ж и т

процесс

регулируемой

р а з л и в к и м е т а л л а

из

достаточно

процесс

м о ж е т

быть к а к непрерывным (при постоянном пере­

паде д а в л е н и я ) ,

т а к и дискретным, одноразовым, с м е н я ю щ и м с я

уровнем

в емкости.

именно

в таких условиях, п о к а з а л (рис. П . 8 ), что процесс

регу­

л и р о в а н и я р а с х о д а изменением

индукции

магнитного

п о л я

я в л я ­

ется достаточно э ф ф е к т и в н ы м

у ж е при весьма умеренных

маг­

нитных

полях (В = 0,8 Т) и сравнительно

портативной

магнитной

системе

( м е ж п о л ю с н ы й объем

составлял

105x60x5 0

мм3).

Рис.

П.8. Изменение расхода в замкнутом

контуре

с регулируемым участком в виде внезапного рас­

ширения или сужения:

1,2

— внезапные

расширения и

сужения в виде

круга

с отношением

площадей ш=2; 3—6 — внезапные

расши­

рения в виде плоской щели с отношением площадей ш=2.

Кривые

1, 3,

4, 5 соответствуют расположению

полюсов

магнита

на широкой

части трубы; кривые 2, 6 — на узкой.

Кривые

1. 2,

5, 6

соответствуют

начальному

расходу

20 N0

<Зо=5,13 • 10-";

3 —

Qo=8,96 • 10"*;

4 — Qo=7,7 • 10-' мЧс.

В соответствии

с поведением коэффициента сопротивления

(п. 3.4

г л а в ы V I I I )

наиболее глубокое регулирование

при всех

прочих

р а в н ы х условиях обеспечивается плоским

в н е з а п н ы м

трубы

(на рис . П . 8 QB — расход

в контуре с н а л о ж е н и е м поля,

Qo —

расход в отсутствие поля,

N 0 — п а р а м е т р М Г Д - в з а и м о -

вие

п о л я ) .

Отметим,

что

при

з а д а н н о м

н а ч а л ь н о м

расходе

(сплошные

кривые

на

рис. П . 8

соответствуют

р а с х о д у

Q 0

= 5 , 1 3 - Ю - 4

м3/с)

в

зависимости от изменения

сопротивления

контура

и з м е н я л с я

т а к ж е

и напор,

р а з в и в а е м ы й

индукционным

насосом . К а к бу­

дет ясно из дальнейшего, в

т а к и х

условиях

н е в о з м о ж н о

по­

строить единую "регулировочную

характеристику, справедливую

д л я л ю б ы х

н а ч а л ь н ы х

расходов, — в гидравлической системе

замкнутого

типа

э т а х а р а к т е р и с т и к а

зависит

от начального

рас ­

хода (пунктирные к р и в ы е на рис . П . 8 соответствуют

р а з л и ч н ы м

Qo

в

в а р и а н т е

1а,

с

плоским

р а с ш и р е н и е м

(см .

пояснения

к

рис . 8.28 на стр. 249)) .

С ф о р м у л и р у е м з а д а

ч у регулирования расхода

примени­

тельно к гидравлической

системе разомкнутого типа

с л е д у ю щ и м

чтобы при

з а д а н н о м

перепаде

д а в л е н и я

обеспечить необходимое

значение

расхода .

З а регулировочную

характеристику

примем

зависимость, показанную на

рис. П.8,

т. е. зависимость

от

чо

что во всех случаях коэффициент сопротивления

регулируемого

участка линейно зависит от п а р а м е т р а

N :

£ p = £ P o ( l + £ N ) -

(П.15)

Действительно, поскольку перепад

д а в л е н и я

расходуется на

д р ^ + 4 1 ,

( П . , 6 )

П р и р а в н и в а я , согласно

(П . 16), перепады д а в л е н и й в поле

и

без поля, получаем

£ н + 1 + £ р 0

З а м е н и в в

этом в ы р а ж е н и и

£ р

согласно

(П.15) и перейдя

по

соотношению

N = N 0

~ - =

—

от

п а р а м е т р а

N , вычисленного

по

Ув

q

скорости в поле, к п а р а м е т р у No, получим к в а д р а т н о е

уравнение

относительно

q:

<72 +N*<7-l = 0

с

коэффициентом

№

=

Ш о & о _

£н + £ро+1

з а в и с я щ и м от

типа-

регулируемого участка

и места

расположе ­

ния

магнита

(через

п а р а м е т р

k),

от сопротивления

регулируе­

мого

и нерегулируемого участков

системы и

п а р а м е т р а No,