CN102841606A - 一种基于顺磁性流体的气体行为控制方法 - Google Patents

一种基于顺磁性流体的气体行为控制方法 Download PDF

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雷作胜
张利杰
陈超越
金效兴
阳小华
任忠鸣
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Abstract

本发明涉及基于顺磁性液体的气体行为控制方法。具体为：a.将充满顺磁性液体气体通道容器置于磁场中；b.从磁场发生装置距离较近一端气体通道容器中吹入气体；c.上述气体在磁压力作用下运动到两磁场发生装置中间磁场强度最小的轴线的位置处来；d.使磁场发生装置和气体通道容器发生水平方向的相对运动；e.上述气体发生相应的移动，最终运动到两个磁场发生装置中间磁场强度最小的轴线处来；f.上述气体在顺磁性液体中形成的气泡的移动情况同磁场发生装置与气体通道容器相对运动情况满足一定的关系，实现气体由进气口进去后有选择的出气口处某个出口出气。本发明方法新颖、结构简单实用，在冶金工程及泡沫材料科学领域都有广阔的科学和应用价值。

Description

一种基于顺磁性流体的气体行为控制方法
技术领域
本发明涉及一种基于顺磁性流体的气体行为控制方法，属于气体输出控制方法领域。在冶金工程及泡沫材料科学领域都有广阔的科学和应用价值。
背景技术
在冶金工程和材料科学中的泡沫材料制备领域，都涉及到气液两相流问题。比如在连铸技术中，对结晶器进行吹氩气，可改变结晶器内流场并能防止水口的堵塞以及泡沫材料研究方面，尤其是泡沫金属制备中，吹气发泡法作为最常用的方法，都涉及到了气体吹入在液体中的运动行为，然而在气泡在液态流体中的运动行为的控制方面的研究却很是不足。如果能精确调控气泡在液态流体中的运动行为，将对多个学科带来重要的发展动力，有着广阔的科学研究和应用价值。
发明内容
针对现有研究的不足，本发明的目的是提供一种基于顺磁性流体的气体行为控制方法。提出在施加外部磁场作用下气体通过装有顺磁性流体的容器通过控制外磁场位置或是容器的位置，实现对气体流向的控制，对在冶金工程及泡沫材料制备等领域中气泡的行为控制方面有借鉴意义。因此本发明在多领域中有着重要的科学研究和应用价值。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
基于顺磁性液体的气体运动控制方法，其特征在于采用的设备包括：位置可控制的磁场发生装置（1）和充满顺磁性液体气体通道容器（2），操作步骤为：
a.       将充满顺磁性液体气体通道容器置于两相同磁极倾斜一定角度相向放置的磁场发生装置（1）形成的磁场中；
b.      从磁场发生装置（1）距离较近一端气体通道容器（2）中吹入一定流量的气体；
c.       自然情况下，吹入气体通道容器的气体在磁压力作用下运动到两磁场发生装置（1）中间磁场强度最小的轴线的位置处来；
d.      水平整体调节磁场发生装置或气体通道容器（2）的相对位置使磁场发生装置（1）和气体通道容器（2）发生水平方向的相对运动；
e.       吹入容器中的气体发生相应的移动，最终运动到两个磁场发生装置（1）中间磁场强度最小的轴线处来，实现水平方向向右移动；
f.        气体在顺磁性液体中形成的气泡的移动情况同磁场发生装置（1）与气体通道容器（2）相对运动情况满足一定的关系，实现气体由进气口（3）进去后有选择的出气口（4）处某个出口出气，从而实现气体运动的控制。
对所述外加磁场可以是永磁体产生的静磁场也可以是通直流电螺线圈产生的电磁场，所述的两磁极倾斜角度一水平线为基准，分别在0o~90o和-90o~0o之间。
所述顺磁性流体具有选择性，可以是一种超顺磁性的铁磁流体(frrofluid)，是由纳米级的磁性颗粒、基体溶液及活性剂组合而成；也可以是具有顺磁性的其他流体如氯化锰(MnCl2)、金属钆的盐溶液硝酸钆、氯化钆(Gd(NO3)3、GdCl3)等。
所述气体行为控制是指在本方法下容器内气体始终从两磁体的中间磁场强度最小的轴线上流过，这样移动磁体或容器即使两者发生相对运动，容器内气体形成的气泡会自动移动到处于中间磁场强度最小的轴线位置上的“通道”上，进而从另一端流出。 
本发明与现有技术相比较，具有显而易见的突出实质性特点：比如本发明结构新颖，方法独特，具有很高的潜在的科学研究和应用价值。
附图说明
图1是本发明涉及的装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述，
实施实例1
参见图1所示，基于顺磁性液体的气体行为控制方法，其特征在于采用的设备包括：两个位置可控制的外磁场施加装置（1）和一个充满顺磁性流体气体通道容器（2），操作步骤为：
a.       将充满顺磁性液体气体通道容器置于两相同磁极倾斜一定角度相向放置的磁场发生装置（1）形成的磁场中；
b.      从磁场发生装置（1）距离较近一端气体通道容器（2）中吹入一定流量的气体；
c.       自然情况下，吹入气体通道容器的气体在磁压力作用下运动到两磁场发生装置（1）中间磁场强度最小的轴线的位置处来；
d.      水平整体调节磁场发生装置或气体通道容器（2）的相对位置使磁场发生装置（1）和气体通道容器（2）发生水平方向的相对运动；
e.       吹入容器中的气体发生相应的移动，最终运动到两个磁场发生装置（1）中间磁场强度最小的轴线处来，实现水平方向向右移动；
f.        气体在顺磁性液体中形成的气泡的移动情况同磁场发生装置（1）与气体通道容器（2）相对运动情况满足一定的关系，实现气体由进气口（3）进去后有选择的出气口（4）处某个出口出气，从而实现气体运动的控制。
本实施实例中，对所述外加磁场选择两块强磁性的钕铁硼（NdFeB）永磁体，将两组磁铁N极相对并分别倾斜一定角度，本实例选择±5o。对于顺磁性流体本实例选择水基的磁性流体，按照上述步骤将以一定流量将空气吹入磁流体容器中，气泡自动运动到永磁体中间磁场强度最小的轴线位置上，移动磁体气泡随之移动扔处于中间磁场强度最小的轴线位置，直到从出口处流出。
实施实例2
本实施例与实施例一的技术方案基本相同，不同之处在于：
本实施实例中，对所述外加磁场选择两块强磁性的钕铁硼（NdFeB）永磁体，将两组磁铁N极相对并分别倾斜一定角度，本实例选择±10o。对于顺磁性流体本实例选择煤油基的磁性流体，按照上述步骤将以一定流量将空气吹入磁流体容器中，气泡自动运动到永磁体中间磁场强度最小的轴线位置上，移动磁体气泡随之移动扔处于中间磁场强度最小的轴线位置，直到从出口处流出。
上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.基于顺磁性液体的气体运动控制方法，其特征在于采用的设备包括：位置可控制的磁场发生装置（1）和充满顺磁性液体气体通道容器（2），操作步骤为：
a.将充满顺磁性液体气体通道容器置于两相同磁极倾斜一定角度相向放置的磁场发生装置（1）形成的磁场中；
b.从磁场发生装置（1）距离较近一端气体通道容器（2）中吹入一定流量的气体；
c.自然情况下，吹入气体通道容器的气体在磁压力作用下运动到两磁场发生装置（1）中间磁场强度最小的轴线的位置处来；
d.水平整体调节磁场发生装置或气体通道容器（2）的相对位置使磁场发生装置（1）和气体通道容器（2）发生水平方向的相对运动；
e.吹入容器中的气体发生相应的移动，最终运动到两个磁场发生装置（1）中间磁场强度最小的轴线处来，实现水平方向向右移动；
f.气体在顺磁性液体中形成的气泡的移动情况同磁场发生装置（1）与气体通道容器（2）相对运动情况满足一定的关系，实现气体由进气口（3）进去后有选择的出气口（4）处某个出口出气，从而实现气体运动的控制。
2.根据权利要求1所述的基于顺磁性液体的气体行为控制方法，其特征在于外磁场为静磁场，是由永磁体产生，或是由通直流电的线圈产生，表面磁感应强度在10-3~103T之间;要求施加两个场源，并且磁场同极相向倾斜一定角度设置。
3.根据权利要求1或2所述的基于顺磁性液体的气体行为控制方法，其特征在于，两磁场发生装置（1）倾斜角度以水平线为基准，分别在0o~90o和-90o~0o之间。
4.根据权利要求1所述的基于顺磁性液体的气体行为控制方法，其特征在于所述的顺磁性液体，是具有由铁磁性纳米颗粒、基体及活性剂组成的超顺磁性的铁磁流体（ferrofluid）或是具有顺磁性的其他流体如氯化锰(MnCl2)、金属钆的盐溶液硝酸钆、氯化钆(Gd(NO3)3、GdCl3)等。
5.根据权利要求1所述的基于顺磁性液体的气体行为控制方法，其特征在于所述的气体是氩气、氮气、氢气中任一种单一纯净气体或者其他混合气体。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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