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

З а в и с и м о с т ь положительного корня этого уравнения от

N * и

является

регулировочной характеристикой (рис. П . 9 ) .

Экспери­

ментальные точки

на кривой

рис. П.9 не

нанесены, т а к

к а к

с а м а

кривая

я в л я е т с я

п р я м ы м

следствием

экспериментальных

ре­

зультатов .

Рис. П.9. Регулировочная характеристика при

условии со­

хранения заданного перепада давлений.

о

г

4ы»

И з в ы р а ж е н и я

(П.17) очевидно, что чем больше к,

£ р 0 и

чем

меньше £н , тем большую глубину

регулирования м о ж н о

обеспе­

чить при з а д а н н ы х

п а р а м е т р а х

магнитной системы.

О д н а к о

при

в ы б о р е

£ р 0 и

£ н

необходимо

руководствоваться

не только

этими с о о б р а ж е н и я м и . К а к

у ж е у п о м и н а л о с ь

при

ана ­

лизе

ф о р м у л ы (8.6), с ростом

отношения п л о щ а д е й

— ,

что

ф а к -

0)1

тически соответствует

росту

£р о,

относительный в к л а д

магнит­

ного поля в коэффициент сопротивления (а значит, и

глубина

регулирования)

уменьшается . Т а к и м о б р а з о м ,

при

з а д а н н о м

со­

противлении нерегулируемого

участка

£н существует

оптималь ­

ное

£Р о,

при

котором

глубина

р е г у л и р о в а н и я

м а к с и м а л ь н а .

П о к а ж е м

это на примере плоского внезапного р а с ш и р е н и я ,

д л я

которого

справедливы

ф о р м у л а

(8.6) и

ф о р м у л а

Б о р д а :

£ p o = ( - ^ - l ) 2 = ( » - l ) 2 .

4 СО]

'

Действительно,

согласно

(8.6),

&£р 0

= 11,2(1 — с о - 1 ) ,

т а к

что

(П. 17) з а п и ш е т с я в

виде

l l , 2 N 0 ( c o - l )

= l l i 2

N o

f (

- ) ,

со[£„+1 +

( с о - 1 ) 2 ]

М а к с и м у м

функции

f(to)

при

з а д а н н о м

£ н определяет

наи­

большую

глубину

регулирования

(при

з а д а н н о м

No).

О н

определяется к о р н я м и уравнения

2со3—5со2-г-4со — ( £ н + 2 )

= 0 .

Так,

при

£ н = 2 о п т и м а л ь н ы м

отношением п л о щ а д е й является

со = 2

и, следовательно,

£ Р о = 1 ;

при

£ н

= 8

со = 2,5 и

£ р 0 = 2 , 2 5 и

т. д.

Е с ли ж е

со или

£Р о я в л я ю т с я з а д а н н ы м и , то уменьшение £ н все

ж е остается

ж е л а т е л ь н ы м , поэтому

утверждение, приведенное в

н а ч а л е п а р а г р а ф а ,

д о л ж н о

быть

скорректировано

следующим

о б р а з о м : д л я эффективности процесса

нерегулируемый

участок

д о л ж е н о б л а д а т ь

в о з м о ж н о

меньшим

сопротивлением в

общем

сопротивлении гидравлической системы.

8

60

го

Рис. П.10. Зависимость коэффициента сопротивления

трубы с двумя проводящими стенками от угла наклона

О 30 60 90 ос*

магнитного поля (На = 30).

З а м е т и м

т а к ж е ,

что д л я

гидравлической системы

замкнутого

типа регулировочная к р и в а я

остается

той ж е , но в

з н а м е н а т е л е

в ы р а ж е н и я

(П.17) будет отсутствовать единица .

К а к у ж е

упоминалось, круглое

внезапное расширение

(суже ­

чина

k о к а з ы в а е т с я сравнительно

небольшой . В

работе

[5]

была

предпринята попытка увеличить

значение

k

за

счет

последова­

юол

тельного

чередования

нескольких

круглых

расширений

и

сужений.

2

В а р ь и р о в а н и е м

отношения

пло­

щ а д е й и

числа

с у ж е н и й — р а с ш и ­

10і

рений на единицу длины проточ­

е

ного

т р а к т а

а в т о р а м удалось

под­

б

нять

значение

k

до 7,6.

Описанный

способ

регулиро­

вания расхода не является един­

ственным. Постоянным магнит ­

ным полем м о ж н о осуществлять

регулирование

и

в п р я м ы х

тру­

бах,

если стенки

трубы

в ы б р а т ь

из

хорошо

проводящего

мате ­

А=57/Ке

р и а л а .

Если

ж е

стенки

выполнены

2

4 6 8104 2

4 6 8 105 Re частично

из

проводящего

мате­

Рис.

П.11. Зависимость коэффици­

р и а л а , частично

из изолятора,

то

расходом

м о ж н о

управлять,

из­

ента

сопротивления

от Re и а при

Н а =

160 по данным

работы [7].

меняя

не

только

индукцию

В М А Г Н И Т Н О М П О Л Е

Устройства

д л я э ж е к т и р о в а н и я

жидкостей

основаны

на прин­

ципе увлечения

струйным потоком

о к р у ж а ю щ е й

его среды

по­

средством передачи количества д в и ж е н и я

м е х а н и з м о м

молеку ­

л я р н о й и турбулентной

вязкости . Если ж и д к о с т ь

является элек ­

тропроводной,

то

к у к а з а н н о м у м е х а н и з м у

м о ж е т

быть

д о б а в л е н

еще один — электродинамический механизм .

Р а с с м о т р и м

принцип

М Г Д - э ж е к т и р о в а н и я

в

п р е д п о л о ж е н и и

одинаковых физических

свойств э ж е к т и р у ю щ е г о

(первичного)

и

э ж е к т и р у е м о г о

(вторичного)

потоков.

П р и н а л о ж е н и и на

течение

в э ж е к т о р е поперечного

магнит ­

ного поля в первичном потоке индуцируется электрический

ток,

взаимодействие

которого

с магнитным полем в ы з ы в а е т тормо ­

ж е н и е первичного потока.

Тот

ж е ток,

з а м ы к а я с ь в о б р а т н о м

на­

правлении,

во вторичном

потоке

в ы з ы в а е т ускорение

последнего,

тем с а м ы м

часть кинетической

энергии первичного

потока,

за ­

т р а ч е н н а я

на

возникновение

электрического

тока,

переходит

в

кинетическую

энергию

вторичного

потока.

Т а к и м

о б р а з о м ,

в

магнитном поле м е ж д у

отдельными слоями ж и д к о с т и проис­

ходит дополнительный

обмен

количеством д в и ж е н и я ,

а

т а к

к а к

э л е к т р о м а г н и т н ы е силы

о б л а д а ю т дальнодействием,

то

этот

про­

Некоторое

представление

об

эффективности

э ж е к т и р о в а н и я

магнитным

полем д а ю т р е з у л ь т а т ы

опыта,

схема

которого

при­

ведена

на

рис. П . 12. З д е с ь

расход

в первичном

контуре

з а д а ­

в а л с я насосом

и

и з м е р я л с я

расходомером

I . Р а с х о д

во

вторич­

ном контуре, в о з н и к а ю щ и й за

счет э ж е к ц и и ,

и з м е р я л с я

расходо ­

мером

I I . Опыт

проводился

при

двух р е ж и м а х

р а б о т ы

насоса:

1) когда

сохраняется

п о д в о д и м а я к

насосу

мощность

при

изме­

нении

индукции

магнитного

поля

на

участке

э ж е к т и р о в а н и я ;

2) когда

сохраняется

расход

первичного

потока

Q\. П р и

первом

р е ж и м е

имеется

возможность

оценить

эффективность

работы

М Г Д - э ж е к т о р а

при

постоянных

з а т р а т а х

энергии

на

прокачку

первичного

расхода,

при втором

—

оценить

энергетические за­

т р а т ы

на

п о д д е р ж а н и е постоянного

значения

Qi

при увеличении

индукции

поля .