RU2686826C1 - Магнитострикционный теплоноситель - Google Patents
Магнитострикционный теплоноситель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2686826C1 RU2686826C1 RU2018111098A RU2018111098A RU2686826C1 RU 2686826 C1 RU2686826 C1 RU 2686826C1 RU 2018111098 A RU2018111098 A RU 2018111098A RU 2018111098 A RU2018111098 A RU 2018111098A RU 2686826 C1 RU2686826 C1 RU 2686826C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coolant
- microparticles
- magnetostrictive
- mri
- heat
- Prior art date
Links
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims abstract description 30
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims abstract description 8
- -1 polyethylsiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 6
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910001117 Tb alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910001279 Dy alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 44
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 13
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 5
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 17
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000001995 intermetallic alloy Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 8
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 7
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 1-Octanol Chemical compound CCCCCCCCO KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 3
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 description 2
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical class [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 150000001867 cobalamins Chemical class 0.000 description 1
- 229940010007 cobalamins Drugs 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000002226 simultaneous effect Effects 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- VLCLHFYFMCKBRP-UHFFFAOYSA-N tricalcium;diborate Chemical class [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] VLCLHFYFMCKBRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
- C09K5/10—Liquid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
- H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/047—Alloys characterised by their composition
- H01F1/053—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
- H01F1/0536—Alloys characterised by their composition containing rare earth metals sintered
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N35/00—Magnetostrictive devices
- H10N35/80—Constructional details
- H10N35/85—Magnetostrictive active materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к магнитореологическим теплоносителям для теплообменных холодильных и кондиционерных установок и систем. Магнитореологический теплоноситель состоит из жидкости, выбранной из спиртов, многоатомных спиртов, воды, их смесей, полиэтилсилоксанов, и микрочастиц интерметаллического магнитострикционного сплава тербия, диспрозия и железа состава: Tb(0,30-0,44) Dy(0,15-0,30) Fe(0,30-0,50) концентрации 0,1-1,6 мас. %. Указанные микрочастицы изготовлены в виде чешуек размером от 5 до 64 мкм по длине и от 3 до 20 мкм по толщине. Изобретение обеспечивает повышение теплопроводности теплоносителя при интенсификации процесса теплообмена. 1 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к области теплообмена и теплообменной техники, а именно к теплоносителям (хладоносителям) для холодильных установок и систем, а также для систем кондиционирования, обогрева и создания комфортной среды в зданиях и сооружениях.
Известны магнитореологические жидкости (МРЖ) на основе дисперсной магнитной фазы микрочастиц, например карбонильного железа, покрытых поверхностно активным веществом(ПАВ) в состоянии коллоидного раствора [1-2].
По патенту RU 2414764 [1] МРЖ имеет узко ограниченное применение в устройствах с высокими значениями напряжения сдвига и низкими скоростями перетока, например, в амортизаторах, сцеплениях, тормозах и управляющих механизмах и не подходит для регулирования потока теплоносителя и его теплопроводности в системах хладоснабжения, кондиционирования или отопления при существенных расходах и скоростях циркуляции в контуре теплоносителя.
По патенту RU 2624113 [2] (прототип) известен магнитореологический теплоноситель (МРТ) для холодильных и кондиционерных систем, состоящий из жидкости, выбранной из ряда спиртов, многоатомных спиртов, кремнийорганических веществ, содержащей мелкодисперсный компонент из магнитного материала, поверхность которого обработана поверхностно-активным веществом (ПАВ), где мелкодисперсный компонент из магнитного материала представляет собой микрочастицы карбонильного железа с размером каждой микрочастицы в одной плоскости не более 15 мкм при толщине не более 10% от линейного размера в плоскости, причем количество мелкодисперсного компонента в теплоносителе составляет от 0,05 до 2,5 мас. %.
Известный МРТ до некоторой степени улучшает расходную характеристику потока теплоносителя и повышает его теплопроводность, в особенности, при наличии магнитного поля, причем оптимальным является одновременное воздействие постоянного и переменного магнитных полей, например, по патенту РФ №2644900 [3].
Однако результат реализации известного технического решения по МРТ невелик в случае совокупного использования магнитострикционного эффекта с известным составом МРЖ. Коэффициент магнитострикции для карбонильного железа весьма низок и близок к 1,5×10-6. В этой связи известный состав МРТ имеет ограниченное применение.
Известный МРТ не позволяет достичь повышенных значений теплопроводности магнитореологического теплоносителя в системах охлаждения и кондиционирования объектов различного назначения.
Указанных недостатков лишен предлагаемый новый теплоноситель магнитореологический с магнитострикционными свойствами -магнитострикционный теплоноситель (МСТ).
Согласно источникам [4 и 5], известно, что замороженная или полимеризованная ферромагнитная жидкость, находящаяся в совокупности воздействия постоянного (подмагничивающего) и переменного магнитных полей, может служить источником упругих колебаний с частотой переменного поля, что может быть использовано для генерации электромеханических колебаний с использованием эффекта магнитострикции.
Известное техническое решение касается замороженной или полимелизованной жидкости с магниточувствительными частицами, что неприемлемо для потоков теплоносителя в контурах холодильных установок и систем, а также систем кондиционирования, обогрева и создания комфортной среды в зданиях и сооружениях.
В новом техническом решении авторами предложен жидкий магнитореологический теплоноситель с магнитострикционными свойствами - магнитострикционный теплоноситель (МСТ), содержащий микрочастицы материала, обладающего большой магнитострикцией до 1,0×10-3 для использования в теплотехнике холодильных и кондиционерных систем и схем тепло - хладоснабжения объектов и сооружений и др.
Следует отметить, что магнитострикционный эффект заключается в изменении размеров ферромагнитных тел под действием магнитного поля. Это справедливо и для магнитострикционных микрочастиц или группы микрочастиц, в особенности с размерами не менее размеров магнитных доменов. На практике обычно используют линейную магнитострикцию, связанную с изменением линейного размера магнитострикционного материала с частотой колебаний прилагаемого переменного магнитного поля.
При одновременном приложении постоянного смещающего поля и переменного возбуждающего магнитного поля результирующее поле меняется в некоторых пределах, от максимального до минимального значения не меняя направления. Результирующая деформация -источник электромеханических колебаний, пульсирует около некоторого среднего значения с частотой, равной частоте возбуждающего магнитного поля. При этом частота деформации магнитострикционного элемента соответствует частоте прилагаемого переменного магнитного поля, а амплитуда деформации увеличивается. Электромеханические магнитострикционные колебания лежат в пределах до 100 КГц [6].
Уникальные магнитные свойства и способности обладать большой магнитострикцией характерны для некоторых видов редкоземельных металлов и их сплавов, например: Tb и Dy; TbFe2 и DyFe2.
Для разработки нового магнитострикционного теплоносителя авторы изобретения эмпирическим образом подобрали интерметаллический сплав на основе тербия, диспрозия и железа. Микрочастицы сплава были использованы в качестве магнитострикционного наполнителя в новом теплоносителе для организации эффективного теплообмена в холодильных и кондиционерных системах. Выбор обоснован доступностью материала по технологии изготовления, по техническим параметрам, величине его магнитострикции и по стоимости.
Иные материалы и сплавы, из упомянутых ранее, близки по показателям магнитострикции к выбранному сплаву, но сложны и дороги в получении и изготовлении, обладают заметной хрупкостью и при эксплуатации в частотном режиме расширение - возвратное сжатие подвержены частичному растрескиванию и разрушению структуры, вследствие чего, они ограничены в применении.
Эффект большой магнитострикции у некоторых металлов и их сплавов обусловлен особенностями строения атомов этих элементов, имеющих не полностью заполненные электронами оболочки d и f и обладающих соответственно большими значениями магнитных моментов. Причем для редкоземельных элементов, обладающих большим магнетизмом, характерны незаполненные f оболочки.
Эффект сильного магнетизма и способности к магнитострикции, у этих элементов по сравнению с любыми другими металлами увеличивается за счет упорядоченного размещения атомов в кристаллической решетке редкоземельного металла и наличия эффективного магнитного поля решетки.
Монокристаллы Tb и Dy имеют обычно гексогональную решетку, которая может трансформироваться в том числе и в сплавах с другими металлами в тригональную, но чаще в объемно центрированную кубическую решетку при этом происходит смешение структур решеток отдельных элементов. Переходы состояния решеток являются фазовыми переходами второго рода. Они сопровождаются в нашем случае появлением эффекта большой магнитострикции, которая в полной мере проявляется при приложении переменного магнитного поля.
Основной технической задачей изобретения была разработка нового магнитострикционного теплоносителя (МСТ) с увеличенной теплопроводностью, содержащего микрочастицы материала, обладающего большой магнитострикцией.
Поставленная цель достигалась путем создания смеси жидкости - теплоносителя выбранного из ряда спиртов, многоатомных спиртов, воды и их смесей, кремнийорганических веществ, содержащей микрочастицы мелкодисперсные из магнитного материала, поверхность которых обработана поверхностно-активным веществом, причем микрочастицы изготовлены из магнитострикционного материала - интерметаллического сплава тербия, диспрозия и железа в следующих массовых соотношениях, мас. % Tb (0,30-0,44) Dy (0,15-0,30) Fe (0,30-0,50) в виде чешуек размером от 5 до 64 мкм и толщиной от 3 до 20 мкм, с концентрацией их в теплоносителе от 0,1 до 1,6 мас. %.
Микрочастицы магнитореологического теплоностеля (МРТ) и магнитострикционного теплоносителя (МСТ) покрывали от их слипания в конгломерат ПАВ на основе кобаламинов или цинковым комплексом фосфоновой кислоты Nа2ZnОЭДФ, или составами на основе кремнийорганических солей силикатов кальция, а также боратов кальция.
Сравнение работоспособности теплоносителей и их технических характеристик (МРТ по прототипу и МСТ по новому решению) в обоих случаях проводили путем сопоставления теплопроводности при равном расходе МРТ и МСТ. Сравнение значений теплопроводности МРТ и МСТ проводили в точке тестирования с напряженностью постоянного магнитного поля 500 Э, переменного магнитного поля 450 Э при его частоте 95 Гц для всех заявленных видов жидкого теплоносителя. Эмпирически, в результате экспериментов установлено, что новый МСТ теплоноситель обладает лучшей теплопроводностью по сравнению с известным МРТ теплоносителем.
Источником улучшения теплопроводности нового МСТ по сравнению с известным МРТ является боле эффективное и быстрое преобразование ламинарного течения теплоносителя в турбулентное, в особенности, в пограничном слое теплоноситель - материал теплообменника в теплообменном оборудовании.
Как следствие, интенсифицируется процесс теплообмена и повышается значение теплопроводности. Колебания частиц карбонильного железа в МРТ носят выраженный механический характер, в то время как колебания частиц магнитострикционных в МСТ носят комбинированный характер - результат взаимодействия механических колебаний и магнитострикционных колебаний, связанных с линейной магнитострикцией, которые носят ударно-волновой характер. Все это позволяет повысить эффективность МСТ по сравнению с МРТ в части увеличения теплопроводности теплоносителя.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом по сравнению с прототипом изложена и прослеживается в примерах реализации нового МСТ теплоносителя, содержащего микрочастицы материала - интерметаллического сплава, обладающего большой магнитострикцией. Кроме того, результаты экспериментов сведены в таблицу и представлены ниже.
Многочисленные эксперименты по подбору состава нового теплоносителя (МСТ) и его тестированию по теплопроводности по сравнению с МРТ - прототипом проводили при температурах от-30° С до +10° С на стендовой установке с использованием стандартных измерительных приборов. В сводной таблице обобщены и приведены усредненные данные по экспериментам в диапазоне рабочих температур от -5° С до +5° С, комфортных для организации технологического кондиционирования и создания умеренного холода. За границами этого температурного диапазона наблюдаются аналогичные соотношения параметров реализации нового магнитострикционного теплоносителя (МСТ) в сравнении с МРТ-прототипом.
Сравнение МСТ и МРТ по теплопроводности проводили в равных температурных условиях окружающей среды и теплоносителя. МСТ по новому техническому решению и МРТ по прототипу формировали на основе жидкости-носителя выбранной из ряда спиртов, например, октанол, многоатомных спиртов, воды и их смесей, например водный раствор пропиленгликоля, кремнийорганических веществ, например, полиэтилсилоксана, с одинаковыми теплофизическими характеристиками жидкой основы для МРТ и МСТ.
В качестве мелкодисперсного компонента из магнитного материала в МСТ по новому техническому решению использовали микрочастицы магнитострикционного интерметаллического сплава тербия, диспрозия и железа в следующих массовых соотношениях компонентов, мас. % Tb (0,30-0,44) Dy (0,15-0,30) Fe (0,30-0,50), изготовленные в виде чешуек размером от 5 до 60 мкм при толщине от 3 до 20 мкм, с концентрацией их в теплоносителе от 0,1 до 1,6 мас. %.
Примеры реализации нового МСТ по сравнению с МРТ - прототипом для нижней, усредненной и верхней границ технических параметров теплоносителей.
Пример 1. Брали жидкий теплоноситель в виде полиэтилсилоксана с минимальным значением компонентов наполнителя магнитострикционных микрочастиц, покрытых ПАВ, мас. % Tb (0,30) Dy (0,15) Fe (0,30) интерметаллического сплава с размером чешуйчатых частиц 5 мкм при толщине 3 мкм с концентрацией их в теплоносителе 0,1 мас. %.
Параллельно брали аналогичный жидкий теплоноситель с минимальным значением компонентов наполнителя микрочастиц -карбонильного железа по прототипу, покрытых аналогичным ПАВ, с размером не более 15 мкм, например, 7 мкм в одной плоскости при толщине не более 10% от линейного размера, например, 0,7 мкм с концентрацией 0,05 мас. % и проводили замеры теплопроводности МРТ и МСТ теплоносителей в точке тестирования в одинаковых условиях эксперимента.
Пример 2. Брали жидкий теплоноситель в виде полиэтилсилоксана со средним значением компонентов наполнителя магнитострикционных микрочастиц, покрытых ПАВ, мас. % Tb (0,37) Dy (0,23) Fe (0,4) интерметаллического сплава с размером чешуйчатых частиц 32 мкм при толщине 12 мкм с концентрацией их в теплоносителе 1,0 мас. %.
Параллельно брали аналогичный жидкий теплоноситель со средним значением компонентов наполнителя микрочастиц - карбонильного железа, покрытых ПАВ по прототипу с размером не более 15 мкм, например, 10 мкм в одной плоскости при толщине не более 10% от линейного размера, например, 1,0 мкм с концентрацией 1,5 мас. % и проводили замеры теплопроводности МРТ и МСТ теплоносителей в точке тестирования в одинаковых условиях эксперимента.
Пример 3. Брали жидкий теплоноситель в виде полиэтилсилоксана с максимальным значением компонентов наполнителя магнитострикционных микрочастиц, покрытых ПАВ, мас. % Tb (0,44), Dy (0,30) и Fe (0,50) интерметаллического сплава с размером чешуйчатых частиц 64 мкм при толщине 20 мкм с концентрацией их в теплоносителе 1,6 мас. %.
Параллельно брали аналогичный жидкий теплоноситель с максимальным значением компонентов наполнителя микрочастиц-карбонильного железа, покрытых ПАВ, по прототипу с размером не более 15 мкм, например, 15 мкм в одной плоскости при толщине не более 10% от линейного размера, например, 1,5 мкм с концентрацией 2,5 мас. % и проводили замеры теплопроводности МРТ и МСТ теплоносителей в точке тестирования в одинаковых условиях эксперимента.
В качестве ПАВ брали цинковый комплекс фосфоновой кислоты.
Аналогично примерам 1-3 получены результаты экспериментов для теплоносителей на основе жидкости-носителя выбранной из ряда спиртов, например, октанол, многоатомных спиртов, воды и их смесей, например водный раствор пропиленгликоля и др. для МРТ и МСТ.
Все данные по теплопроводности представлены в сводной таблице.
Видно, что значения теплопроводности МСТ превышают аналогичные технические характеристики для МРТ в диапазоне заявленных параметров нового теплоносителя.
Снижение технических характеристик-параметров МСТ по компонентному составу магнитострикционных микрочастиц ниже заявленных: в интерметаллическом сплаве, например, в мас. % Tb (0,27) Dy (0,12) Fe (0,27), размера микрочастиц 4 мкм, при толщине 2,8 мкм, и их концентрации в жидком носителе 0,05 мас. % приводит к уменьшению значений теплопроводности до уровня прототипа.
Объясняется это падением магнитострикционной составляющей в колебаниях микрочастиц в МСТ при дроблении их слоя до размеров менее магнитного домена, что приводит к сближению значений теплопроводности к МРТ с микрочастицами карбонильного железа.
Увеличение технических характеристик-параметров МСТ по компонентному составу магнитострикционных микрочастиц больше заявленных в интерметаллическом сплаве, например, в мас. % Tb (0,47) Dy (0,35) Fe (0,55), размера микрочастиц 68 мкм, при толщине 25 мкм, и их концентрации в жидком носителе 1,8 мас. % приводит к уменьшению значений теплопроводности до уровня прототипа.
Причиной данного эффекта частично является наложение и взаимоподавление магнитострикционных колебаний близлежащих микрочастиц при повышении их содержания в жидком носителе, кроме того, избыток микрочастиц приводит к их частичному выпадению в осадок и нарушению структуры магнитного поля в структуре теплоносителя.
Источники информации
1. Патент RU 2414764
2. Патент RU 2624113
3. Патент RU №2644900
4. Ватутин Э.И. и др. Некоторые результаты моделирования процесса генерации упругих волн переменным магнитным полем в магнитоупорядоченных композитах. Сборник научных трудов "Сварка и родственные технологии в машиностроении и электронике" (2002).
5. Патент RU 328153
6. Справочник химика 21. Магнитострикционный эффект.Chem21.info.
Примечание:
• МСТ- магнитострикционный теплоноситель; МРТ - магнитореологический теплоноситель;
• Минимальный, усредненный и максимальный составы компонентов для МСТ и МРТ приведены в примерах;
• Режимы проведения экспериментов приведены на стр. 5 и 6 содержания.
Claims (1)
- Магнитореологический теплоноситель для теплообменных холодильных и кондиционерных систем, состоящий из жидкости, выбранной из ряда спиртов, многоатомных спиртов, воды и их смесей, полиэтилсилоксанов, содержащей мелкодисперсные частицы из магнитного материала, поверхность которых обработана поверхностно-активным веществом, отличающийся тем, что мелкодисперсные микрочастицы представляют собой интерметаллический магнитострикционный сплав тербия, диспрозия и железа состава: Tb(0,30-0,44) Dy(0,15-0,30) Fe(0,30-0,50), причем микрочастицы изготовлены в виде чешуек размером от 5 до 64 мкм по длине и от 3 до 20 мкм по толщине, с содержанием в указанной жидкости в концентрации 0,1-1,6 мас. %.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018111098A RU2686826C1 (ru) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Магнитострикционный теплоноситель |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018111098A RU2686826C1 (ru) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Магнитострикционный теплоноситель |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2686826C1 true RU2686826C1 (ru) | 2019-04-30 |
Family
ID=66430547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018111098A RU2686826C1 (ru) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Магнитострикционный теплоноситель |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2686826C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2821399C2 (ru) * | 2021-04-20 | 2024-06-24 | Кабусики Кайся Тосиба | Частица магнитного хладоаккумуляторного материала, хладоаккумулирующее устройство, холодильник, криогенный насос, сверхпроводящий магнит, аппарат магнитно-резонансной томографии, аппарат ядерного магнитного резонанса, установка для выращивания монокристаллов методом вытягивания в магнитном поле и устройство для повторной конденсации гелия |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2177124C1 (ru) * | 2000-05-29 | 2001-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Перспективные магнитные технологии и консультации" | Рабочее тело магнитной холодильной машины на основе магнитных полиядерных комплексов |
| RU2293261C2 (ru) * | 2002-01-18 | 2007-02-10 | Коносима Кемикал Ко., Лтд | Регенеративный материал и регенератор на основе оксисульфида редкоземельного металла |
| RU2315391C2 (ru) * | 2004-12-28 | 2008-01-20 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Устройство и способ для прецизионной обработки |
| US20160305692A1 (en) * | 2009-08-25 | 2016-10-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Rare-earth regenerator material particles, and group of rare-earth regenerator material particles, refrigerator and measuring apparatus using the same, and method for manufacturing the same |
| RU2624113C2 (ru) * | 2015-07-07 | 2017-06-30 | Михаил Леонидович Галкин | Магнитореологический теплоноситель и способ его применения |
| RU2016110855A (ru) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | Михаил Леонидович Галкин | Способ обработки магнитореологической жидкости-теплоносителя |
-
2018
- 2018-03-28 RU RU2018111098A patent/RU2686826C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2177124C1 (ru) * | 2000-05-29 | 2001-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Перспективные магнитные технологии и консультации" | Рабочее тело магнитной холодильной машины на основе магнитных полиядерных комплексов |
| RU2293261C2 (ru) * | 2002-01-18 | 2007-02-10 | Коносима Кемикал Ко., Лтд | Регенеративный материал и регенератор на основе оксисульфида редкоземельного металла |
| RU2315391C2 (ru) * | 2004-12-28 | 2008-01-20 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Устройство и способ для прецизионной обработки |
| US20160305692A1 (en) * | 2009-08-25 | 2016-10-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Rare-earth regenerator material particles, and group of rare-earth regenerator material particles, refrigerator and measuring apparatus using the same, and method for manufacturing the same |
| US20170299231A1 (en) * | 2009-08-25 | 2017-10-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Rare-earth regenerator material particles, and group of rare-earth regenerator material particles, refrigerator and measuring apparatus using the same, and method for manufacturing the same |
| RU2624113C2 (ru) * | 2015-07-07 | 2017-06-30 | Михаил Леонидович Галкин | Магнитореологический теплоноситель и способ его применения |
| RU2016110855A (ru) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | Михаил Леонидович Галкин | Способ обработки магнитореологической жидкости-теплоносителя |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ПОЛИТОВА Г. А. и др. Влияние гидрирования на магнитные и магнитоупругие свойства соединений Tb 0,27 Dy 0,73 Fe 2 и Tb 0,27 Dy 0,73 Со 2 с компенсированной магнитной анизотропией. - Физика твердого тела, 2005, т. 47, N 10, с. 1834-1838. * |
| ПОЛИТОВА Г. А. и др. Влияние гидрирования на магнитные и магнитоупругие свойства соединений Tb 0,27 Dy 0,73 Fe 2 и Tb 0,27 Dy 0,73 Со 2 с компенсированной магнитной анизотропией. - Физика твердого тела, 2005, т. 47, N 10, с. 1834-1838. ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО НАУЧНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ. - Магнитные фазовые переходы. Сборник трудов XII международного семинара 7 сентября 2017 г. Махачкала, 2017, с.23-84. * |
| ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО НАУЧНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ. - Магнитные фазовые переходы. Сборник трудов XII международного семинара 7 сентября 2017 г. Махачкала, 2017, с.23-84. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2821399C2 (ru) * | 2021-04-20 | 2024-06-24 | Кабусики Кайся Тосиба | Частица магнитного хладоаккумуляторного материала, хладоаккумулирующее устройство, холодильник, криогенный насос, сверхпроводящий магнит, аппарат магнитно-резонансной томографии, аппарат ядерного магнитного резонанса, установка для выращивания монокристаллов методом вытягивания в магнитном поле и устройство для повторной конденсации гелия |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bahiraei et al. | Flow and heat transfer characteristics of magnetic nanofluids: a review | |
| Shliomis | Magnetic fluids | |
| Sundar et al. | Nanodiamond-Fe3O4 nanofluids: preparation and measurement of viscosity, electrical and thermal conductivities | |
| Nkurikiyimfura et al. | Heat transfer enhancement by magnetic nanofluids—a review | |
| Sedlacik et al. | A dimorphic magnetorheological fluid with improved oxidation and chemical stability under oscillatory shear | |
| Charles et al. | Ferromagnetic liquids | |
| Rahim et al. | Thermal conductivity enhancement and sedimentation reduction of magnetorheological fluids with nano-sized Cu and Al additives | |
| Yildirim et al. | Experimental study on heat transfer of the magnetorheological fluids | |
| US20190214173A1 (en) | An apparatus for transferring heat from a heat source to a heat sink | |
| Aydın et al. | The effects of particle mass fraction and static magnetic field on the thermal performance of NiFe2O4 nanofluid in a heat pipe | |
| Ibiyemi et al. | Influence of temperature and magnetic field on rheological behavior of ultra-sonicated and oleic acid coated cobalt ferrite ferrofluid | |
| Amani et al. | The efficacy of magnetic field on the thermal behavior of MnFe2O4 nanofluid as a functional fluid through an open-cell metal foam tube | |
| Gao et al. | Investigating control of convective heat transfer and flow resistance of Fe3O4/deionized water nanofluid in magnetic field in laminar flow | |
| RU2686826C1 (ru) | Магнитострикционный теплоноситель | |
| Phor et al. | Self-cooling by ferrofluid in magnetic field | |
| Tabrez et al. | Impact of ferromagnetic nanoparticles on magnetized Eyring–Powell nanofluid flow subject to magnetic dipole | |
| Tetuko et al. | The effect of magnetic nano-fluids (Fe 3 O 4) on the heat transfer enhancement in a pipe with laminar flow | |
| Pisuwala et al. | Contribution of magnetic nanoparticle in thermal conductivity of flake-shaped iron particles based magnetorheological (MR) fluid | |
| Upadhyay et al. | Thermal conductivity of flake-shaped iron particles based magnetorheological suspension: Influence of nano-magnetic particle concentration | |
| Dikansky et al. | Temperature Dependences of the Magnetic Susceptibility of Water-Based Magnetic Fluids | |
| Ito et al. | MR fluid of liquid gallium dispersing magnetic particles | |
| Liu et al. | Stability, electronic structures, and mechanical properties of Fe–Mn–Al system from first-principles calculations | |
| Chithralekha et al. | The study on ultrasonic velocities of CoxFe3-xO4 nanoferrofluid prepared by co-precipitation method | |
| Samsam-Khayani et al. | NUMERICAL INVESTIGATION OF THE EFFECTS OF A CONSTANT MAGNETIC FIELD ON THE CONVECTIVE HEAT TRANSFER OF A WATER-BASED NANOFLUID CONTAINING CARBON NANOTUBES AND Fe 3 O 4 NANOPARTICLES IN AN ANNULAR HORIZONTAL TUBE IN A LAMINAR FLOW REGIME | |
| Pant | A trivalent ferrite ferrofluid compound’s rheological response to angular frequency, magnetic induction and shear induction of chain clusters |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210329 |