Температурное дорегулирование вязкостных характеристик рабочей среды магнитореологических систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Температурное дорегулирование вязкостных характеристик рабочей среды магнитореологических систем

К.В. Найгерт

В данной статье рассмотрена инженерная проблема, связанная с повышением температуры рабочей среды магнитореологических систем и конструктивные методы ее решения. Автором был приведен пример конструкции проточной системы термостатирования рабочей среды магнитореологического привода, а также вариант ее включения в контур магнитореологического привода, дающий возможность осуществлять температурное дорегулирование вязкостных характеристик рабочей среды магнитореологического привода на входе рабочей среды в проточную полость магнитореологического дросселя. Приведенный метод позволяет осуществлять температурное дорегулирование вязкостных характеристик рабочей среды магнитореологических систем также и в сочетании с другой магнитореологической аппаратурой.

Ключевые слова: магнитореологический дроссель, термостатирование рабочей среды, магнитореологические системы, термоэлектрические элементы Пельтье, ферромагнетики.

Одной из основных проблем, которые возникают при эксплуатации магнитореологических систем является нагрев рабочей среды и обмоток электромагнитов, управляющих потоком магнитореологической жидкости. Это является следствием физических явлений трансформации и сохранения энергии. При воздействии электромагнитного поля на частицы ферромагнетика происходит повышение их кинетической энергии, а за счет взаимодействия магнитных частиц с частицами жидкости носителя повышается кинетическая энергия жидкости носителя, следовательно, происходит рост кинетической энергии рабочей среды в целом, часть которой рассеивается в виде тепла. Также при прохождении токов через обмотку электромагнита происходит трансформация энергии и часть электрической энергии переходит в тепловую энергию.

При термостатирования подобных систем в зависимости от их конструктивных особенностей возможно, индивидуальное термостатирование каждого блока обмоток электромагнитов, управляющих потоком магнитореологической жидкости или совместное термостатирование всех обмоток электромагнитов, управляющих потоком магнитореологической жидкости по средством отвода тепла от обмоток термостатированной рабочей средой. Также при необходимости возможна комбинация термостатирования рабочей среды и отдельное термостатирование обмоток электромагнитов. При термостатировании рабочей среды применимо, как проточное охлаждения жидкости, так и термостатирование бака. В данной исследовательской работе было отдано предпочтение проточному охлаждению рабочей среды, так как возможен произвольный выбор места включения в контур магнитореологического привода подобной системы охлаждения при ее монтаже, что позволяет контролировать заданную температуру на требуемом участке привода. Также установка систем проточного термостатирования рабочей среды в контур магнитореологического привода перед магнитореологической гидроаппаратурой позволяет производить дорегулирования вязкостных характеристик рабочей среды, тем самым облегчая контроль параметров потока по средствам магнитного поля.

В представленной исследовательской работе применялась система проточного термостатирования рабочей среды включенная в контур магнитореологического привода перед магнитореологическим дросселем. Данный вариант включения системы термостатирования рабочей среды в магнитореологический привод облегчает поддержания требуемых параметров расхода магнитореологической жидкости через дроссель и позволяет проводить дорегулирования параметров расхода по средствам контроля и изменения вязкостных характеристик жидкости носителя, тем самым повышая энергоэффективность магнитореологической системы. Принципиальная гидравлическая схема исследовательского стенда с описанным выше вариантом включения системы проточного термостатирования рабочей среды в контур магнитореологического привода изображена на рис. 1.

магнитореологический привод рабочий проточный

Рис.1. Гидравлическая схема исследовательского стенда: 1 - бак, 2 - насос, 3 - теплообменник, 4 - дроссель магнитореологический.

В качестве системы проточного термостатирования рабочей среды магнитореологического привода использован латунный змеевик, охлаждаемый при помощи пирамидки сложенной из термоэлектрических элементов Пельтье, помещенных на медно-алюминиевый радиатор с активным воздушным охлаждением. Данная система термастатирования за счет создания минусовых температур на поверхности контакта верхнего термоэлектрического элемента Пельтье и змеевика позволяет достаточно быстро охлаждать до требуемых температур проходящий сквозь змеевик объем рабочей жидкости. Также данная система является регулируемой. Регулирование температуры осуществляется по средствам изменения характеристик управляющего электрического контура термоэлектрических элементов Пельтье или электродвигателя кулера. Изображение системы проточного термостатирования рабочей среды магнитореологического привода применяемой в исследовательском стенде приведено на рис. 2.

Рис. 2. Система проточного термостатирования рабочей среды.

Кроме уже перечисленных выше преимуществ представленной системы проточного термостатирования рабочей среды, данная система обладает еще рядом достоинств. Этими достоинствами являются ее автономность, так система проточного термостатирования рабочей среды основанная на элементах Пельтье может работать от любых источников постоянного тока 12В для кулера и 10-12В для термоэлектрических элементов Пельтье и не требует создания условий подвода и циркуляции охлаждающей среды. Кроме того, данная система термостатирования обладает достаточно большой мощностью около 500Вт при крайне небольших линейных габаритах и весе. При необходимости возможна выборочная установка систем проточного термостатирования перед требуемыми магнитореологическими компонентами, входящими в систему и индивидуальное регулирование температурного режима каждого из них. Особенно целесообразно это для систем в состав которых входят магнитодинамические насосы, что дает возможность термостатировать рабочую среду для иных магнитореологических компонентов, входящих в состав системы без негативного эффекта понижения кинетической энергии рабочей среды за счет снижения ее температуры на входе в проточную полость магнитодинамического насоса. Также возможно включение подобных систем термостатирования каскадом для повышения скорости достижения требуемой температуры рабочей среды.

Следующими достоинствами подобных систем проточного термостатирования рабочей среды являются невысокая стоимость компонентов и простота сборки.

В заключении хотелось бы отметить необходимость применения индивидуальных систем термостатирования обмоток электромагнитов, управляющих потоком магнитореологической жидкости если конструктивные особенности применяемой магнитореологической аппаратуры не позволяют осуществлять охлаждения по средствам отвода тепла рабочей средой, так как это увеличивает срок службы блоков электромагнитного управления, а также повышает надежность и прецизионность магнитореологической системы.

Список литературы

1. Елесин В.Ф., Физика фазовых переходов М: МИФИ, 1997.

2. Кучеров В.Г., Теплофизические свойства водонефтяных эмульсий и методика их расчета для условий сбора и подготовки нефти: Дисс.канд. техн. наук: 25.00.17,- Москва, 1987 - 141 с.

3. Такетоми С., Тикадзуми С., Магнитные жидкости - М.: Мир, 1993.

4. Фитцер Э., Углеродные волокна и углекомпозиты - М: Мир, 1988.

5. Фукс Г.И., Вязкость и пластичность нефтепродуктов. - Москва - Ижевск, 2003.

Размещено на Allbest.ru