磁流体及其应用

【大比特导读】对新型特殊的功能材料—磁流体的发展历程、分类、理化特性、制备方法作了简单描述，对其应用领域进行了较详细地介绍。

1 前言

磁性吸引力，当外加磁场作用时，表现出磁性。

磁流体由纳米磁性颗粒、基液和表面活性剂组成。它是把纳米数量级（10纳米以下）（用过滤方法把粗颗粒去掉）的磁性固体颗粒包裹一层长链的表面活性剂，均匀地分散在基液（也叫媒体）中形成的一种均匀稳定的胶体溶液。一般常用Fe3O4、Fe2O3、Ni、Co等作为磁性颗粒，以水、有机溶剂(NaOH)、油等作为基液，以油酸（油酸钠溶液）等作为活性剂防止团聚，即可生成黑色的、分散质粒子的直径在5.5~36nm的磁流体。由于磁性颗粒很小，表面又有活性剂，故磁流体中每一颗粒都是分离的，而且能抵抗颗粒间的相互吸引力不使它们凝聚。它们在热布朗运动下，能稳定地悬浮在载体中，在正常情况下，它是稳定的，这表示，它在极强的磁场下，它内部的颗粒也不凝聚，也不会沉淀。

由于磁流体具有液体的流动性和固体磁性材料的磁性，使得磁流体呈现出许多特殊的磁、光、电现象，如法拉第效应、双折射效应和线二向色性等。这些性质在光调制、光开关、光隔离器和传感器等领域有着重要的应用前景。

2 发展历程

1832年法拉第首次提出有关磁流体力学问题。他根据海水切割地球磁场产生电动势的想法，测量泰晤士河两岸间的电位差，希望测出流速，但因河水电阻大、地球磁场弱和测量技术差，未达到目的。1937年哈特曼根据法拉第的想法，对水银在磁场中的流动进行了定量实验，并成功地提出粘性不可压缩磁流体力学流动（即哈特曼流动）的理论计算方法。1940~1948年阿尔文提出带电单粒子在磁场中运动轨道的“引导中心”理论、磁冻结定理、磁流体动力学波（即阿尔文波）和太阳黑子理论，1949年他在《宇宙动力学》一书中集中讨论了他的主要工作，推动了磁流体力学的发展。1950年伦德奎斯特首次探讨了利用磁场来保存等离子体的所谓磁约束问题，即磁流体静力学问题。受控热核反应中的磁约束，就是利用这个原理来约束温度高达一亿度量级的等离子体。1951年，伦德奎斯特给出一个稳定性判据，这个课题的研究至今仍很活跃。

美国是世界上研究磁流体发电最早的国家，1959年，美国就研制成功了11.5千瓦磁流体发电的试验装置。60年代中期以后，美国将它应用在军事上，建成了作为激光武器脉冲电源和风洞试验电源用的磁流体发电装置。

日本和前苏联都把磁流体发电列入国家重点能源攻关项目，并取得了引人注目的成果。前苏联已将磁流体发电用在地震预报和地质勘探等方面。前苏联在1971年建造了一座磁流体——蒸汽联合循环试验电站，装机容量为7.5万千瓦，其中磁流体电机容量为2.5万千瓦。1986年，前苏联开始兴建世界上第一座50万千瓦的磁流体和蒸汽联合电站，这座电站使用的燃料是天然气，它既可供电，又能供热，与一般的火力发电站相比，它可节省燃料20％。

详细资料见：https://www.360docs.net/doc/c36194245.html,/uploadfile/2015/0311/20150311104316244.pdf

磁流体密封间隙对密封性能的影响

第33卷第3期　1999年3月上海交通大学学报 JOU RNAL O F SHAN GHA I J I AO TON G UN I V ER S IT Y V o l .33N o.3　 M ar .1999　收稿日期:1998203224 基金项目:上海市教委科技发展基金资助(97H 04)作者简介:顾建明(1948～),男,副教授. 文章编号:100622467(1999)0320380203 磁流体密封间隙对密封性能的影响顾建明1,　许永兴2,　陆明琦1,　芮　菁1 (1.上海交通大学动力与能源工程学院,上海200030;2.上海电视大学,上海200092) 摘　要:对磁流体在转轴密封中的应用作了探讨.阐明了磁流体密封的原理,根据磁学理论进行了磁回路的计算.在此基础上设计了磁流体密封的试验装置.实验中采用不同的密封间隙,以确定磁流体密封能力与密封间隙之间的关系.同时,进行了轴旋转和静止时磁流体密封能力变化的试验.试验结果表明,磁流体的密封能力随密封级数的增加而提高,随密封间隙的增大而减小,密封间隙在0.05～0.20mm 时,效果较好,同时密封级数有一个最佳值.关键词:磁流体;磁流体密封;密封间隙;密封能力中图分类号:TH 117;TQ 584.1 文献标识码:A Effe c t of the G a p of M a gne tic F luid S e a l on S e a l C a pa c ity GU J ian 2m ing 1 ,　X U Y ong 2x ing 2 ,　L U M ing 2qi 1 ,　RU I Q ing 1 1.Schoo l of Pow er and Energy Engrg .,Shanghai J iao tong U n iv .,Shanghai 200030,Ch ina 2.Shanghai TV U n iv .,Shanghai 200092,Ch ina Abs tra c t :T he dynam ic seal of sp in shaft w ith m agnetic flu id w as studied .T he p rinci p le of m agnetic flu id seal w as described and w ith the calcu lati on of m agnetic loop based on m agnetic theo ry ,a test un it fo r m ag 2netic flu id seal w as estab ished .In the exp eri m en t ,the relati on sh i p betw een the seal cap acity of m agnetic flu id and the differen t seal gap w as determ ined ,and the variance of m agnetic flu id seal cap acity w as also tested w ith the shaft ro tating o r stati onary .T he resu lt show s that the seal cap acity of m agnetic flu id is raised w ith the increase of seal stage and the decrease of seal gap .W hen the seal gap is betw een 0.05mm and 0.20mm ,the resu lt is better and the num ber of seal stage has an op ti m um value . Ke y w o rds :m agnetic flu id ;m agnetic flu id seal ;seal gap ;seal cap acity 磁流体是一种新材料,它在机械、动力、航天和医学等方面有着广阔的应用前景[1,2].由于它具有独特的超顺磁特性[3],密封是它的又一个重要的用途.自70年代始,美国、前苏联、日本等国先后对磁流体密封进行了研究和探索.由于磁流体密封是一项新技术,它涉及到磁学、热力学、流体力学等多种学科领域,在机理上是很复杂的.因此,在研究上存在相当的难度.尽管不少国家进行了一定的研究,但无论在理论还是实用上,许多问题有必要进行深入的研究.除了须研制出高性能的磁流体外,研究不同的磁场强度、不同几何形状的磁极以及不同转轴转速对密封性能的影响,也是一个十分重要的方面. 1　磁性流体密封原理及实验装置 1.1　密封原理密封部分原理如图1所示.永久磁铁4和磁极3设置在固定部件上,磁极3和转轴1的间隙内注入磁流体2,将转轴贯穿的空间隔断.图1中,永久磁铁、磁极、磁流体和转轴构成一个封闭磁路.永久磁铁产生的强磁场,将磁流件牢牢地“束缚”在密封间隙内形成液体“O ” 形环,即油膜屏障,用来克服转轴两端的压差.磁流体密封的耐压能力取决于磁场对磁性流体的“束缚”力.

磁流体发电机模型

1. 目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的原理：将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压，以下说法不正确的是（） A. B板带正电 B. A板带正电 C. 其他条件不变，只增大射入速度，U AB增大 D. 其他条件不变，只增大磁感应强度，U AB增大 2. 磁流体发电是一项新兴技术，如图是它的示意图。相距为d的两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v沿垂直于磁场的方向射入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转，P、Q板上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压。若P、Q两板间的磁场、电场按匀强磁场、匀强电场处理，磁感应强度为B。（1）求这个发电机的电动势E；（2）发电机的输出端a、b间接有阻值为R的电阻，发电机的内电阻为r。 a. 在图示磁极配置的情况下，判断通过电阻R的电流方向； b. 计算通过电阻R的电流大小I。 3. 如图是磁流体发电工作原理示意图。发电通道是个长方体，其中空部分的长、高、宽分别为1、a、b，前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，这两个电极与负载电阻R相连。发电通道处于匀强磁场里，磁感应强度为B，方向如图。发电通道内有电阻率为的高温等离子电离气体沿导管高速向右流动，运动的电离气体受到磁场作用，产生了电动势。发电通道两端必须保持一定压强差，使得电离气体以不变的流速v 通过发电通道。不计电离气体所受的摩擦阻力。根据提供的信息完成下列问题：（1）判断发电机导体电极的正负极，求发电机的电动势E；

科技成果——磁流体推进技术

科技成果——磁流体推进技术技术开发单位中科院电工研究所项目简介该技术是利用海水通过磁场而产生的电磁力来推动海洋装置前进的新技术，它取代了传统螺旋桨、轴系、减速齿轮等结构，极大地降低了噪声；推进器的磁体、电极等是相对静止的固定装置，不受旋转机械极限功率的限制，可制造超大功率的高速海水推进器，理论航行速度可达150节。操作简便灵活，改变电极电流的方向和大小就可以改变推进装置推力的方向及大小，空间布局灵活，推进器安静舒适。目前，已研制成功世界上第一艘超导螺旋式电磁流体推进试验船HEMS-1号，船长为3.2米，排水量约1吨，可搭乘1人，中心磁场为5特斯拉，采用不锈钢镀铂电极，推力可达40-50牛顿，船速2节。该成果获中国科学院2000年科技进步二等奖。应用范围低噪音海洋环境勘察、海洋观光旅游。项目所处阶段实验室研究。市场前景世界游轮协会资助完成的一项研究显示，美国人口中有12.3%的人曾经乘坐过游轮，每年还有数以百万的人加入到这个队伍中来；超过6800万的美国人希望乘坐游轮，超过4300万人确定会成行，这意味着潜在的游轮度假市场至少达到570亿美元，最高可能达到850亿美元。我国自1976年9月日本国际游轮珊瑚公主号首次停靠大连港，

访问中国沿海港口的游轮数量逐年上升。据《2010-2011中国邮轮发展报告》，2010年乘坐游轮赴海外旅游的出入境大陆游客达到79万人次，比上年增长20.1%。同时还有正在兴起的游艇项目，可见我国市场发展潜力巨大。应用磁流体推进技术，可形成海上观光游轮、游艇，海底观光的水下推进器，实现广大民众的海底观光愿望。磁流体推进技术噪音低、环保，对水下生物影响小，是一种环保、绿色的海洋观光技术。合作方式技术转让、技术入股、合作开发

磁流体密封设计

大学本科生毕业论文摘要本论文以对磁流体的表面张力的分析为出发点，建立了磁流体密封模型，根据磁流体密封力的最小单元——磁性微粒间的引力，结合磁性微粒在磁场下的浓度分布模型，推导出相应的磁流体密封耐压公式，并应用该磁流体密封耐压公式设计船舶艉轴磁流体密封实验装置的主要参数。依照密封装置的主要参数，设计出密封装置的动力源和传动机构。在设计的船舶艉轴磁流体密封实验装置上，对磁流体密封的主要密封参数进行了实验研究，并分析了影响磁流体密封装置的密封能力的因素,包括磁环、磁流体的性能，密封间隙与密封级数，磁极的齿型及转速。通过对实验数据的分析可知，密封能力是各因素综合影响的结果，任何一个因素的不合理，都能导致密封能力的降低。船舶艉轴密封实验装置，实现了较高的密封压差，对于实船应用具有一定的参考价值。 1

大学本科生毕业论文第1章绪论 1.1选题的背景和意义磁流体也叫磁液或铁流体，它是将磁性微粒掺入到载液中是一种对磁场敏感、可流动的液体磁性材料。磁流体自问世以来，在研磨、抛光、润滑、减振、冷却等领域逐步被人们所认识，磁流体在密封领域的应用也逐渐受到人们的重视。磁流体密封是借助磁流体在磁场的作用下形成的磁流体密封环对气体、液体进行密封，由于它和密封轴之间是通过磁流体进行接触密封，因而避免了密封轴与密封件之间的直接摩擦，降低了附加载荷。在旋转轴密封中具有其它密封方式不可比拟的优点：无泄露、无磨损、结构简单、寿命长，受到国内外学者和工程技术人员的重视，在工业、国防等领域具有重要的意义。磁流体密封在低压气体密封中的应用较为简单，因为密封压力低，所需的密封级数较少、密封间隙也可以选的比较大，所以容易实现。同时由于密封级数少，故密封装置的轴向尺寸限制较少，密封间隙大，其他诸如转速、磁极齿型等因素对密封装置的密封能力影响也较小，往往可以采用模糊的理论公式或经验公式对密封装置进行设计，就能满足使用的需要。随着密封压力的升高，磁流体密封耐压公式在磁流体密封装置的设计中越来越重要，它的理论水平直接决定了密封装置的性能。传统密封理论公式存在一些缺陷，比如密封力的来源不明确，计算复杂，适用范围小等等，这就不能很好的满足磁流体高压密封设计的需要。因此，应用新的、合理的密封耐压公式对旋转轴高压密封装置的设计是很必要的。磁流体在气体密封中的应用已经很多，但是在液体密封中的应用较少，本文将磁流体密封技术应用于船舶艉轴密封中，并采用新的耐压公式，计算出密封装置的参数，设计出密封实验装置，进行了具体实验，取得了大量的数据。最后利用实验数据，分析对船舶艉轴磁流体密封的主要影响因素，可为今后进行磁流体密封装置的设计提供一定的帮助。 1.2国内外磁流体密封技术的发展现状 2

磁流体发电机霍尔效应整编_(教师)

电磁场的综合应用一、粒子速度选择器练习如图，粒子以速度v 0，进入正交的电场和磁场，受到的电场力与洛伦兹力方向相反，若使粒子沿直线从右边孔中出去，根据qv 0B ＝qE , 得v 0=E/B ，故若v= v 0=E/B ，粒子做直线运动，与粒子电量、电性、质量无关若v ＜E/B ，电场力大，粒子向电场力方向偏，电场力做正功，动能增加．若v ＞E/B ，洛伦兹力大，粒子向磁场力方向偏，电场力做负功，动能减少． 1、如图，水平放置的平行金属板a 、b 带有等量异种电荷，a 板带正电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，若一个带正电的液滴在两板间做直线运动，其运动方向是：( ) A ．沿竖直方向向下 B ．沿竖直方向向上 C ．沿水平方向向左 D ．沿水平方向向右 2、如图，氕、氘、氚核以相同的动能射入速度选择器，结果氘核沿直线运动，则 ( ) A ．偏向正极板的是氕核 B ．偏向正极板的是氚核 C ．射出时动能最大的是氕核 D ．射出时动能最大的是氚核二、质谱仪: 组成：离子源O ，加速场U ，速度选择器（E 、B ），偏转场B 2，胶片．原理：加速场中221mv qu = 选择器中:1 B E v = 偏转场中:d ＝2r ，r v m qvB 22=，则：比荷:d B B E m q 212=质量E dq B B m 221=作用：主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素． 3、如图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B 和E 。平板S 上有可让粒子通过的狭缝P 和记录粒子位置的胶片A 1A 2。平板S 下方有强度为B 0的匀强磁场。下列表述不正确的是（） A ．质谱仪是分析同位素的重要工具 B ．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C ．能通过狭缝P 的带电粒子的速率等于E/B D ．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P ，粒子的荷质比越小 4、是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A 中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝s 1以很小的速度进入电压为U 的加速电场区（初速不计），加速后，再通过狭缝s 2、s 3射入磁感应强度为B 的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面PQ 。最后，分子离子打到感光片上，形成垂直于纸面而且平行于狭缝s 3的细线。若测得细线到狭缝s 3的距离为d ，请你导出分子离子的质量m 的表达式。

磁流体推进技术概述

磁流体推进的研究姓名：娄树旗学号：20090916 班级：04120901 专业：电子科学与技术（光电子方向）摘要：磁流体推进是利用海水中电流与磁场间的相互作用力使海水运动而产生推力的一种推进方法，可用于船舶、鱼雷、潜艇等水中作业工具，具有振动小、噪声低、操作灵活等优良特点。由于超导磁体的应用，目前磁流体推进技术已处于推进实用化研究阶段，大部分科学难题都已得到解决，但仍有少部分问题没有得到有效解决，比如如何完善超导材料及磁体技术。为了能够找到克服技术难题的关键，必须从工作原理对磁流体推进技术作详细的叙述，对磁流体推进器作系统的分析和对比，从中发现线索，找到突破口。关键词：磁流体推进；超导磁体；工作原理一、引言：传统的船舶动力来源一般是人力、自然力、机械力，既耗时又耗力。现代船舶改用电力作为推动装置，大大简化了操控过程，再加上核能发电技术的日益完善，现代船舶航行现状大为改观，船速更快，船向变化更灵敏。而磁流体概念的诞生又为现代推进技术增加了改进的可行性。二、磁流体推进的工作原理：法拉第研究出电与磁的关系后，世人对电磁之间的关系产生了极大的兴趣，以至于电磁技术在短时间内得到了长足的发展。磁流体推进技术便是电与磁相互作用的结果。带电离子或者通电直导线在磁场中会受到力的作用，带电粒子受的力叫洛伦兹力，通电导线受的力叫安培力。该力与离子运动速度或者导体棒中的电流满足左手系，即伸直左手，让磁感线垂直穿过手心，四指指向离子运动或导体棒中电流的方向，大拇指的指向就是带电粒子或者通电直导线受到的力的方向。磁流体推进技术就是依据以上的基本原理发展起来的。我们先看一个磁流体推进简图（右图所示）。此图为磁流体推进最简单的矩形通道图，该矩形长、宽、高分别为L 、a 、b ，电流大小为I, 电流密度为J ，电源电动势为E ，穿过绝缘板的磁场的磁感应强度为B ，海水受力海水F ，矩形通道受力为推F ，海水流速为u ，船速为船v 。

磁流体密封原理

磁流体密封原理磁流体密封技术是在磁性流体的基础上发展而来的，当磁流体注入磁场的间隙时，它可以充满整个间隙，形成一种“液体的O型密封圈”。磁流体密封装置的功能是把旋转运动传递到密封容器内，常用于真空密封，其基本原理见下图磁流体密封装置是由不导磁座、轴承、磁极、永久磁铁、导磁轴、磁流体组成，在均匀稳定磁场的作用下，使磁流体充满于设定的空间内，建立起多级“O型密封圈”，从而达到密封的效果；每级密封圈一般可以承受大于0.15～0.2个大气压的压差。总承压为各级压差之和，一般设计为2.5个大气压，完全满足真空密封的需要；另外经过我公司的研究开发，也可用于高压密封。 2、磁流体密封的特性 ·长寿命无磨损，具有极佳的工作可靠性。 ·高性能极限真空度10-6Pa，泄漏率10-12Pa.m3/sec。 ·高适应性：从低速到高速，从低压到高压，从室温到高温，均能满足各种[wiki]设备[/wiki]的要求。 3、磁流体密封的应用近年来，国内外真空设备发展迅猛。在许多回转动密封装置上，磁流体密封得到了广泛的应用，例如在单晶硅炉、真空钎焊炉、真空熔炼炉、化学气相沉积、离子镀膜、液晶再生等真空设备的密封，以及高温高压设备及对[wiki]环境[/wiki]要求较高的设备的密封。从而提高产品质量，获得很好的经济效益。 1995年由美国帕佩尔（Papell）发明的磁性流体，是把磁铁矿等强磁性的微细粉末（约100?）在水、油类、酯类、醚类等液体中进行稳定分散的一种胶态液体。这种液体具有在通常离心力和磁场作用下，既不沉降和凝聚又能使其本身承受磁性，可以被磁铁所吸引的特性。磁流体由3种主要成分组成： 1）固体铁磁体微粒（Fe3O4）； 2）包覆着微粒并阻止其相互凝聚的表面活性剂（稳定剂）； 3）载液（溶媒）。

磁流体及其应用

磁流体及其应用【大比特导读】对新型特殊的功能材料—磁流体的发展历程、分类、理化特性、制备方法作了简单描述，对其应用领域进行了较详细地介绍。 1 前言磁性吸引力，当外加磁场作用时，表现出磁性。磁流体由纳米磁性颗粒、基液和表面活性剂组成。它是把纳米数量级（10纳米以下）（用过滤方法把粗颗粒去掉）的磁性固体颗粒包裹一层长链的表面活性剂，均匀地分散在基液（也叫媒体）中形成的一种均匀稳定的胶体溶液。一般常用Fe3O4、Fe2O3、Ni、Co等作为磁性颗粒，以水、有机溶剂(NaOH)、油等作为基液，以油酸（油酸钠溶液）等作为活性剂防止团聚，即可生成黑色的、分散质粒子的直径在5.5~36nm的磁流体。由于磁性颗粒很小，表面又有活性剂，故磁流体中每一颗粒都是分离的，而且能抵抗颗粒间的相互吸引力不使它们凝聚。它们在热布朗运动下，能稳定地悬浮在载体中，在正常情况下，它是稳定的，这表示，它在极强的磁场下，它内部的颗粒也不凝聚，也不会沉淀。由于磁流体具有液体的流动性和固体磁性材料的磁性，使得磁流体呈现出许多特殊的磁、光、电现象，如法拉第效应、双折射效应和线二向色性等。这些性质在光调制、光开关、光隔离器和传感器等领域有着重要的应用前景。 2 发展历程 1832年法拉第首次提出有关磁流体力学问题。他根据海水切割地球磁场产生电动势的想法，测量泰晤士河两岸间的电位差，希望测出流速，但因河水电阻大、地球磁场弱和测量技术差，未达到目的。1937年哈特曼根据法拉第的想法，对水银在磁场中的流动进行了定量实验，并成功地提出粘性不可压缩磁流体力学流动（即哈特曼流动）的理论计算方法。1940~1948年阿尔文提出带电单粒子在磁场中运动轨道的“引导中心”理论、磁冻结定理、磁流体动力学波（即阿尔文波）和太阳黑子理论，1949年他在《宇宙动力学》一书中集中讨论了他的主要工作，推动了磁流体力学的发展。1950年伦德奎斯特首次探讨了利用磁场来保存等离子体的所谓磁约束问题，即磁流体静力学问题。受控热核反应中的磁约束，就是利用这个原理来约束温度高达一亿度量级的等离子体。1951年，伦德奎斯特给出一个稳定性判据，这个课题的研究至今仍很活跃。美国是世界上研究磁流体发电最早的国家，1959年，美国就研制成功了11.5千瓦磁流体发电的试验装置。60年代中期以后，美国将它应用在军事上，建成了作为激光武器脉冲电源和风洞试验电源用的磁流体发电装置。

浅析“磁流体发电机”的难点突破

浅析“磁流体发电机”的难点突破於罗英（江苏省大港中学，江苏镇江 212028）一、难点分析磁流体发电是一种新型的发电方式，它起动快，效率高，它不仅不产生污染，反而能消灭污染物，其前景比较乐观。在中学教材中简单地介绍了其原理，但其难度较大，究其原因在于：１．从教材的内容来看：磁流体发电机研究的是带电粒子在电场和磁场的复合场中运动，并且结合了稳恒电流的相关知识，其理论抽象，知识复杂，而且其中的电场是动态场，“由静到动”是一个大的飞跃，学生理解要难得多。２．从发电机的结构来看：教材中画出的磁流体发电机原理图是立体图，该装置中电场与磁场相互垂直，离子流的运动方向与回路中电流方向也不一致，物理量多，关系复杂，它们相互牵涉，相互影响。学生如果不能明确各个量之间的关系，势必造成思路混乱，影响对磁流体发电机原理的理解。３．从学生的知识水平来看：大多数学生的抽象思维水平和空间想象能力还比较低，对物理知识的理解、判断、分析、推理常常表现出一定的主观性、片面性和表面性，要能够理解磁流体发电机，必须具备一定的抽象思维能力，在物理观念上要有一个更新。二、原理透析如图1所示是磁流体发电机的原理图，它由磁场、平行金属板、等离子体等组成，其中A 、B 两平行金属板的面积为S ，相距为d ，板间磁场的磁感应强度为B ，等离子气体的电阻率为ρ，喷入气体速度为v ，正负离子电量为q ，板外电阻为R 。（设该电路为纯电阻电路，欧姆定律能够适用。） 1．将立体图转化为平面图为了便于理解画出侧视图，如图2所示。 2．分析等离子体的受力情况等离子体以一定的速度喷入磁场，正离子受到向上的洛仑兹力而偏转聚集到A 板上，使A 板带正电，负离子受到向下的力偏转聚集到B 板上， R

磁流体发电机的原理及应用

磁流体发电机的原理及应用刘升随着人们对环保要求的提高，人们逐渐淘汰火力发电，转向其他更环保的发电方式。磁流体发电就是其中一种。本文就磁流体发电的基本原理的几种理想模型进行分析，并结合实际生产将理想模型实际化，简要地阐述了磁流体发电机的发展前景和所面临的问题和一些不成熟解决方法。首先介绍一下磁流体发电机。磁流体发电机，又叫等离子发电机，是根据电磁感应原理，用导电流体，例如空气或液体，与磁场相对运动而发电的一种设备。磁流体发电，是将带电的流体(离子气体或液体)以极高的速度喷射到磁场中去，利用磁场对带电的流体产生的作用，从而发出电来。下面简单介绍一下磁流体发电机的原理和理想模型电动势、电功率推导。如图所示，在外磁场中的载流导体除受安培力之外，还会在与电流、外磁场垂直的方向上出现电荷分离，而产生电势差或电场，称其为霍尔效应。若载流导体为导电的流体粒子，以很高的速度射入磁场，就可在两极板间产生电动势。从微观角度来说，当一束速度是v 的粒子进入磁场强度为B 的磁场一段时间后，粒子所受的电场力和洛伦兹力相等 Bv E Bvq Eq == 这时，粒子进入磁场后不再发生偏转，它所产生的电动势 Bvd Ed ==ε 这样就形成了磁流体发电机的原型。利用下图进行理想模型电动势、电功率的推导。我们可以将运动的粒子可看成一根根切割磁力线的导电棒，根据法拉第电磁感应定律，会在棒两端产生动生电动势，如下图所示：霍尔效应示意图 —

为了方便求解，假设0v 在运动过程中不变，其中p F 是外界的推力，A F 是安培力。 () 2 2 2 02 2 02 00max 0r R R d v B r R R v F p r R d v B F F I r R d Bv r R I R dKq Bv I p Kq I d Bv BId F F L L L L p L A p L L L A p += +=+= =<+= += ======饱和饱和饱和时，当外接电阻是 ε εε 所以利用磁流体发电，只要加快带电流体的喷射速度，增加磁场强度，就能提高发电机的功率。实际情况下，考虑等离子体本身的导电性质，输出功率需要乘以一定的系数，工业上常用的公式是：()k -1Bk 40v P σ=.其中参数的参考值是： 7 .0~6.0,1000, 6~5,20~101 01 =≈==--k ms v T B Sm σ 作为一种新型高效清洁的发电方式，磁流体发电机有着很广阔的前景。磁流体发电机没有运动部件，结构紧凑，起动迅速，环境污染小，有很多优点。特别是它的排气温度高达2000℃，可通入锅炉产生蒸汽，推动汽轮发电机组发电。这种磁流体－蒸汽动力联合循环电站，一次燃烧两级发电，比现有火力发电站的热效率高10－20%，节省燃料30%，是火力发电技术改造的重要方向。伴随它的优点而产生了一大堆技术难题。磁流体发电机中，运行的是温度在三、四千度的导电流体，它们是高温下电离的气体。为进行有效的电力生产，电离了的气体导电性能还不够，因此，还要在其中加入钾、铯等金属离子。但是，当这种含有金 d 电动势、电功率模型原理图

磁流体分离技术在环保领域的应用

磁流体分离技术在环保领域的应用赵毕清（单位：西北工业大学应用物理系陕西西安 710129）摘要：介绍了磁流体的基本特性；磁流体分离技术的原理；详述了磁流体分离技术在节能环保领域的应用；提出磁流体分离技术的应用前景展望。关键词：磁流体分离技术磁流体应用 —————————————————————————————————————— 引言：磁流体的研究开始于20 世纪30 年代末。1965 年,美国将其应用于宇宙服的磁性密封。1945 年比利时人Vermefiven T 应用水的磁化处理锅炉用水,并且获得了专利。20 世纪中叶起,美国、原苏联及日本等国掀起了“磁处理研究”热潮。磁分离技术首先应用于选矿和瓷土工业。20 世纪60 年末,前苏联开始用磁凝聚法处理钢铁厂的除尘废水。1970 年美国研究用磁絮凝法处理钢铁、食品、化工和造纸等工业废水。纽约的倍谢姆钢铁厂安装了磁分离设备。1974 年瑞典等国开始用磁盘法处理轧钢废水。1976 年日本用磁盘法处理平炉、转炉除尘污水,均取得良好效果。1977 年美国和日本等国用高梯度磁过滤器处理钢铁工业废水,在滤速达170 mPh 的情况下,出水悬浮物< 15 mgPL 。近几年来,我国在这方面的研究也很活跃。近年来环境问题成为全球关注的焦点，我国也提出建设节能环保型社会的目标。基于磁流体研究的磁分离技术越来越成熟，在节能环保方面的应用越来越广泛。磁流体：磁流体是由平均10nm 左右的铁磁性或亚铁磁性微粒表面包覆一层界面活性剂分子，均匀分散在基液中构成的，其组成如图1 示。载液可以是水、煤油、石蜡油等。磁流体在重力场和磁场作用下是稳定而不沉积的。这是由于处于重力场或磁场中的磁粒子的热能和重力能、磁场能处于同一数量级上。并且，裹覆在磁粒子表面的表面活性剂具有聚合链。因此，分子间的空间排斥阻止了磁粒子的接触，从而避免了因范德华力引起的粒

磁流体密封的磁场有限元分析

https://www.360docs.net/doc/c36194245.html, 磁流体密封的磁场有限元分析孙明礼，李德才，何新智，白博海北京交通大学机电学院，北京（100044） E-mail ：sunmingli1@https://www.360docs.net/doc/c36194245.html, 摘要：介绍了磁性液体密封的理论，并应用ANSYS 有限元分析软件对一个三槽四齿密封结构进行磁场有限元分析，通过对计算结果进行的分析和讨论，结果表明，转轴侧极齿两侧磁场强度差决定密封装置的密封能力；密封间隙不宜超过0.3mm 。关键词：磁流体；密封；磁场中图分类号：TH136 文献表示码：A 1 引言磁流体密封是近年来迅速发展起来的一项新技术，具有1）严密的密封性2）不可测量的泄漏率3）长寿命4）可靠性高 + 5）没有污染6）能承受高转速7）最佳的扭矩传递8）低的粘性摩擦9）磁性流体密封即使在中断运行时，也不像弹性密封在停机期间，受增塑和驰豫的影响等优点。可以在高速下运行，尤其在旋转轴密封中具有独特的优越性[1]。磁流体密封原理是利用永久磁铁在转轴和极齿间的密封间隙内产生强磁场，将磁性流体固定在密封间隙内，形成液体0形密封环，磁场力和外界压差相平衡而实现介质密封。但目前普遍采用的磁流体密封结构其密封间隙很小，间隙内的磁场很难直接测量，一般通过解析方法进行近似计算，这样就很难了解间隙磁场的实际分布情况。邹继斌、Sama 等对磁流体密封的磁场问题进行了计算[2-4]，本文利用ANSYS 软件对密封间隙内的磁场进行深入分析。 2 密封理论根据磁性流体力学分析，对旋转轴密封，磁性流体内部压强为： ()H p MdH r gh C φρ=+++∫（1）式中，M 表示磁性流体的磁化强度；H 表示磁场强度；ρ表示磁性流体密度；g 表示重力加速度；φ( r)表示与转速、磁极形状及半径有关的函数，转速为零时，φ( r)=0；h 表示磁性流体深度；C 表示由边界条件确定的积分常数。设低压边和高压边磁性流体与被密封介质的分界面分别为1和2，当考虑分解面上介质跃变引起的应力跃变时，则磁性流体密封压差公式为： 2 1 2121()()() H H p MdH r r g h h φφρ?=+?+?∫ 0211 ()2 t t M M μ?? （2）式中， M t 为磁化强度的切向分量，r 为半径. 一般地，外磁场较强，磁流体饱和磁化．M=Ms(磁性流体的饱和磁化强度)。式 (2)右边第五项可以忽略不计，且重力远小于磁场力，因而密封压差可以近似地表示为： 2121()()()s p M H H r r φφ?=?+? （3）如果是磁性流体静止密封，式（3）密封压差可进一步简化为： 21()s p M H H ?=? （4）由（4）式可知，在磁性流体饱和磁化强度一定的情况下，只有尽量提高ΔH 的值才能有效提高密封压差[3-6]。 3 静态磁场分析在ANSYS 的前处理器中创建磁流体密封的物理环境。采用plan53单元并将此单元的的k3选项修改为对称，将磁流体密封的三维轴对称问题简化为二维平面问题。极靴和转轴的材料分别为电工纯铁和45＃钢，永磁材料为N40型的Nd-Fe-B 。由于磁性流体的

磁流体密封在真空炉上的应用

磁流体密封在真空炉上的应用一、目的、意义及必要性：随着科技的发展和人们环境意识的提高，密封问题被放到很高的位置，磁流体密封作为一种新型密封方式——无泄露、无摩擦、结构简单、易维修，符合现代倡导的绿色生产、清洁生产等特点，已受到越来越多的关注。对于磁流体密封在真空炉上应用还原电动机的应有工作环境，杜绝叶轮电机爆燃事故，作为真空炉的资深制造企业，为公司产品在市场的占有率，积极采用新技术，研发新产品的科技含量的基础上，创出华翔公司的特有品牌，明确展示华翔公司真空炉的特点和优势，为客户着想，创卓越产品。二、国内外现状、水平和发展趋势：近年来，国内外真空设备发展迅猛。在许多回转动密封装置上，磁流体密封得到了广泛的应用，例如在单晶硅炉、真空钎焊炉、真空熔炼炉、化学气相沉积、离子镀膜、液晶再生等真空设备的密封，以及高温高压设备及对环境要求较高的设备的密封。从而提高产品质量，获得很好的经济效益。并且，磁流体的应用现已扩展到机械、电子、能源、化工、冶金、船舶、航天、遥测、仪表、印刷、环保、卫生、医疗等诸多领域, 在密封、冷却、润滑、医学、发动机、压缩机、换能器、计量阀、造影剂、生物学、精密研磨、阻尼减振、矿物分离、油水分离、快速印刷、定向淬火、执行元件、磁畴观察、各向异性以及其它方面有着新的应用, 是唯一具有工业实用价值的液体磁性智

能化功能材料。由于我国的磁流体密封技术起步相对较晚，同发达国家相比，仍有较大差距，尚有相当多的工程技术人员不了解此技术，要进行多方面的学习研究。有必要抢先在真空炉上展示和试验性采用。磁流体密封是一项不断发展并逐步走向成熟和完善的技术。只要用户有更高的应用要求，再生产厂家和用户的密切配合下，这项技术的应用领域将不断拓展，同时也将给生产厂家和用户带来可观的经济效益。三、课题总体目标及研究内容目前公司在这项技术的试验性采用过程中对这一问题进行过匹配性技术研究，通过磁流体这种密封方式是否适合本公司的要求。同时前期已经有行业内企业存在启动采用这项技术的动作。四、技术可行性分析：首先，磁流体密封是由3部分组成：固体铁磁体微粒(Fe3O4);包覆着微粒并阻止其相互凝聚的表面活性剂(稳定剂)；载液(溶媒)。此密封技术是在磁性流体的基础上发展而来的，当磁流体注入磁场的间隙时，它可以充满整个间隙，形成一种“液体的O型密封圈”。其次，磁流体密封的工作原理是圆环形永久磁铁，极靴和转轴所构成的磁性回路，在磁铁产生的磁场作用下，把放置在轴与极靴顶端缝隙间的磁流体加以集中，使其形成一个所谓的“O”形环，将缝隙通道堵死而达到密封的目的。这种密封方式可用于转轴是磁性体和转轴是

磁流体的原理

磁流體的原理磁流体的概念及其组成产品说明磁流体的概念及其组成：磁流体又称磁液或铁流体，是一种对磁场敏感可流动的液体磁性材料。是由磁性纳米颗粒，经过特殊处理均匀分散到液体当中与其混合而成的一种固液相混的胶状液体。它既具有液体的流动性，又具有磁性。磁流体由三部分组成：磁性微粒、基液（也叫载液）、表面活性剂（也叫分散剂、稳定剂或表面涂层）。产品名称:工作原理特性命名法安装注意事项产品说明一、磁流体密封技术的工作原理：磁流体密封技术是在磁流体的基础上发展起来的。当磁流体注入到高性能的永久磁铁、导磁性能良好的极靴及主轴所构成的磁回路中时，由于磁极齿尖处磁场力最强，磁流体集中于齿尖处，在密封间隙内形成一系列液体“O”型密封环，将密封间隙充满而达到密封的效果。如上图所示：试验表明，每级密封环一般可以承受0.15-0.25个大气压，总耐压能力近似为各级耐压能力之和。真空用密封装置一般设计压力为2.5个大气压，完全能够满足真空密封的需要。二、磁流体密封的特性： 1、严密的密封性：包围着主轴的磁流体能够对空气、水气、烟雾等进行严密的稳定的动、静密封。 3、寿命长、可靠性高：因磁流体的基液是一种惰性、稳定、低蒸气压的二酯基有机材料，挥发量极低，可以说密封的寿命取决于支撑旋转轴的轴承的寿命。 4、无磨损：这种密封是非接触式密封（极靴和主轴不直接接触），无机械部件的接触和磨损。 5、无污染性：由于密封装置本身不存在机械磨损，磁流体饱和蒸气压极低，因而即使用在高真空状态下使用也不会产生污染。 6、低阻尼和高速旋转能力：磁流体极低的粘滞阻力和磁流体密封装置无需接触密封圈的结构，决定了它的稳定操作和高速转动。三、磁流体密封传动装置命名法：轴类型：实心轴（S）、空心轴（K）、多轴（D）。机座类型：法兰式（F）、套筒式（T）、悬臂式（X）。冷却方式：无水冷（W）、带水冷（Z）。负荷状态：普通负荷（P）、重负荷（Z）。运动状态：旋转（略）、往复（W）。示例：S F 030 Z P——表示实心轴法兰式轴径为φ30带水冷普通负荷的磁流体密封传动装置。

磁流体密封

磁流体密封第1章绪论 1.1选题的背景和意义磁流体也叫磁液或铁流体，它是将磁性微粒掺入到载液中是一种对磁场敏感、可流动的液体磁性材料。磁流体自问世以来，在研磨、抛光、润滑、减振、冷却等领域逐步被人们所认识，磁流体在密封领域的应用也逐渐受到人们的重视。磁流体密封是借助磁流体在磁场的作用下形成的磁流体密封环对气体、液体进行密封，由于它和密封轴之间是通过磁流体进行接触密封，因而避免了密封轴与密封件之间的直接摩擦，降低了附加载荷。在旋转轴密封中具有其它密封方式不可比拟的优点：无泄露、无磨损、结构简单、寿命长，受到国内外学者和工程技术人员的重视，在工业、国防等领域具有重要的意义。磁流体密封在低压气体密封中的应用较为简单，因为密封压力低，所需的密封级数较少、密封间隙也可以选的比较大，所以容易实现。同时由于密封级数少，故密封装置的轴向尺寸限制较少，密封间隙大，其他诸如转速、磁极齿型等因素对密封装置的密封能力影响也较小，往往可以采用模糊的理论公式或经验公式对密封装置进行设计，就能满足使用的需要。随着密封压力的升高，磁流体密封耐压公式在磁流体密封装置的设计中越来越重要，它的理论水平直接决定了密封装置的性能。传统密封理论公式存在一些缺陷，比如密封力的来源不明确，计算复杂，适用范围小等等，这就不能很好的满足磁流体高压密封设计的需要。因此，应用新的、合理的密封耐压公式对旋转轴高压密封装置的设计是很必要的。磁流体在气体密封中的应用已经很多，但是在液体密封中的应用较少，本文将磁流体密封技术应用于船舶艉轴密封中，并采用新的耐压公式，计算出密封装置的参数，设计出密封实验装置，进行了具体实验，取得了大量的数据。最后利用实验数据，分析对船舶艉轴磁流体密封的主要影响因素，可为今后进行磁流体密封装置的设计提供一定的帮助。 1.2国内外磁流体密封技术的发展现状 1.2.1磁流体简介磁流体是由超微细磁粉在液体（载体）中稳定分散而形成的能流动、有超顺磁性的胶体，它无剩磁和矫顽力，可通过磁进行控制，在磁场作用下形成具有磁性的流体，其密封膜承压能力与磁场强度成正比。因此磁流体是阻塞密封比较理

磁流体密封装置使用说明

磁流体密封装置使用说明 1．灰尘和溶剂（水、油、酒精、丙酮、氟利昂等）不能侵入磁流体密封装置； 2．泄漏检查使用氦质谱检漏仪进行； 3．不得加上超出规定的压力，真空场合时加压1kg/cm2，加压场合时，只能加压到技术说明规定的压力为止； 4．磁流体密封装置的转轴在静止时，对真空腔抽真空或真空中长时间停止后再运转时，会导致真空压力上升，这个是磁流体密封装置的固有现象，可以通过提早起动等措施来消除； 5．水冷产品使用时，需使用常温、压力为1-3kg/cm2的水，冷却水可以使用普通的自来水(氯离子200mg/L，铁离子0.3mg/L)。此外，装置内不能结水，因为这样会导致轴承生锈，从而使回转不良。 Vacuum Feedthroughs Operation Instructions 1. Prevent dust and solvents (water, oil, alcohol, acetone, Freon, etc) contaminating the vacuum feedthroughs. 2. Using Helium mass spectrum leak detector to detect the leakage rates. 3. It can not be loaded too much pressure beyond its maximal permitted pressure. At the vacuum occasion, it is permitted to load 1 kg/cm2; at the pressurizing occasion, it is only permitted to pressurize within the range of technology allowing. 4. If vacuumizing the vacuum-chamber when the shaft of vacuum feedthrough is at rest or the vacuum feedthruogh begins to work after long-time stopping in vacuum, it may cause a rise in vacuum pressure. This is a connatural phenomenon of vacuum feedthroughs, which can be avoided through advanced startup. 5. When it needs water cooling, the cooling water should be of normal temperature and 1-3 kg/cm2 pressure, which could be ordinary tap water (chlorine ion 200 mg/L, iron ion 0.3mg/L). Besides, water can not exist in the inner parts of vacuum feedthroughs which may cause rust of bearing and circumrotating failure.

磁流体密封

磁流体密封磁流体就是以液体形式存在的磁性材料，它是由粒径约为10nm的强磁性粒子，通过表面吸附界面活性剂分子而稳定分散于合适基液中所形成的一种胶态体系。根据所含的磁性粒子不同，可分为铁氧体系、金属系和氮化铁系3类。根据基液的不同可为水基、油基、醚基和酯基。磁流体是功能材料中的一支新秀，它既具有磁性又具有流动性, 在重力和磁力作用下能够保持稳定, 不会出现沉淀或分层现象。与其他液体相比，磁流体具有以下特点： (1) 在外加磁场下, 有悬浮在载体中的能力。 (2) 既具有液体的流动性, 又具有固体磁性材料的特性, 有感应磁通的能力。 (3) 调节外加磁场强度, 可以改变磁流体的表观比重和粘度, 能使磁性的固体稳定地悬浮在其中。 (4) 超声波在磁流体中传播时, 其速度以及衰减与外磁场有关, 并显示各向异性。它的介电常数也是各向异性的。光通过稀释的磁流体时, 或磁流体的薄层时, 会产生光的双折射现象。当磁化时, 使相对于磁场方向具有光的各向异性, 具有高的折射率。此外, 在交变磁场中还具有磁粘滞现象。 (5) 在垂直磁场的作用下, 会自发地形成稳定的波峰。 (6) 对外加磁场的响应速度快, 撤去外磁场后,磁流体中的磁性粒子很快呈现无规则分布 ,即在无外加磁场时, 磁流体本身是不显磁性的。 (7) 磁流体在外加磁场的作用中, 将流向并固定在磁场强度高的一方。对磁流体的研究起源于50 年代,标志是美国的Papell 在1963 年获得的第一个磁流体制备专利,并于1965 年在美国的NASA 航天产品的密封中获得成功应用。自此引发了对这种新型材料的研究开发和应用,并不断的取得新的进展,一步步的从实验室迈向实用化。70 年代我国开始进行磁流体的基础研究和应用探索。磁流体最通常的制备方法是借助于共同沉淀法制得粒度约为10nm 的磁铁矿之类铁氧体之后,吸附以界面活性剂,然后分散于油或水中即制成磁流体。新近又开发成功了将比铁氧体饱和磁化强应更大的纳米金属铁粉分散于液体中的磁流体,它是在水中添加粒径大的正离子或负离子(取代界面活性剂) 而将铁磁性纳米颗粒分散于液体中的离子性磁流体。当前,在磁流体中分散的铁磁性颗粒仅限于10nm 左右的大小,但可以通过改变所分散的铁磁性微粉和分散介质溶剂的性质来适应其各种用途。如果作为铁磁性微粉采用感温性铁氧体时可作磁流体泵和热泵使用;溶剂采用液态金属时则可制备成导电性磁流体;溶剂采用弹性橡胶时可制成磁性橡胶;如果采用气体作为介质还可制成磁性气体。目前,应用最广的典型用途便是磁流体密封,还有利用磁流体的重力分选技术,以及加速度计等方面均已实用化。磁流体的应用现已扩展到机械、电子、能源、化工、冶金、船舶、航天、遥测、仪表、印刷、环保、卫生、医疗等诸多领域, 在密封、冷却、