книги из ГПНТБ / Повх, И. Л. Магнитная гидродинамика в металлургии

С целью надежного измерения периодически меняю­ щейся интенсивности у-излучения (с частотой до 50 Гц) в схему интегрирующего контура прибора СРП-2 внес­ ли изменения, позволившие уменьшить в 40 раз посто­ янную .времени интегрирующего контура. Сигнал сни­ мался с интегрирующего контура блока счета и записы­ вался на фотоленту шлейфового осциллографа Н-700 в виде периодической функции угла поворота поплавка. Одновременно с сигналом через каждую 0,1 с отметчи­ ком времени наносились на ленту риски.

Методика измерения стационарной угловой скорости вращения ртути сводилась к следующим операциям: ус­ танавливался определенный ток в обмотках статора, за­ давалась выдержка порядка 3—5 мин в зависимости от величины силы тока для установления стационарного режима вращения, затем в течение 5—<10 с осуществля­

жидкой ртути на неподвижный ртутный столб мгновен­ но накладывалось магнитное поле. Процесс разгона за-

111

гшсывался при .помощи поплавка с 60Со и описанной вы­ ше схемы. Запись велась до постоянного значения угло­ вой скорости, которое устанавливалось через 45 с.

112

,Экспериментальные данные обработаны в координа­

тальной скорости по радиусу и высоте сосуда при раз­ личной величине индукции вращающегося магнитного поля. Исследования проводились на установке, пред­ ставляющей собой трехфазный неявнополюсный с одной, парой полюсов статор, в расточке которого устанавли­ вался сосуд со ртутью диаметром 0,1 м и длиной 0,4 м. В крышке сосуда имелось 9 отверстий, расположенных по радиусу с шагом 6,5 мм, через которые вводили двух­

водой, приводимом во вращение электродвигателем. По­

статора показало, что магнитное поле однородно по ра­

ния [85], соответствующий измеренному диапазону ско­ ростей. Видно, что в довольно широком диапазоне чисел

показало, что у торцов есть двойной ламинарный слой, причем толщина примыкающего к торцу подслоя очень

ИЗ

мала (порядка 0,01), в то время как толщина второго (внутреннего) слоя достигает 0,3 полудлины сосуда для малых чисел Гартмана, уменьшаясь с ростом этого па-

Рнс. 49. Радиальные профили скорости при На А , равном:

Д —2,26; О—8,15; 0 —12,7

сти резко изменяется, приобретая почти линейный xapaicтер, что, очевидно, связано с турбулизацией вращающе­ гося потока.

114

Глава I V

МГД-СЕПАРАЦИЯ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СПОСОБАХ СЕПАРАЦИИ

Как видно из выражений (6) — (7), разделение раз­ личных материалов может быть осуществлено в элект­ рическом, в магнитном и в скрещенных электрическом и магнитном полях.

При сепарации в электрическом поле используют главным образом различие составляющих материалов по электропроводности, диэлектрической проницаемости, электризации трением и адгезии (прилипанию) [68,69],

Магнитный метод обогащения полезных ископаемых основан на использовании различия магнитных свойств,

.подлежащих разделению компонентов материала [68]. Сепарация материалов в скрещенных электрическом

имагнитном полях или МГД-сепарация может быть осу­ ществлена для материалов, отличающихся по плотности

ипо электропроводности.

Следует отметить, что способ МГД-сепарации, с од­ ной стороны, обладает всеми достоинствами способа се­ парации в тяжелых средах, такими как высокая произ­ водительность, большая четкость разделения материа­ лов даже при небольшом различии в их плотности или электропроводности. С другой стороны, способ МГД-се­ парации лишен недостатков, присущих способу обога­ щения в тяжелых средах. Поскольку при МГД-сепара­ ции в качестве рабочей жидкости используются элект­ ролиты, вязкость которых практически не отличается от вязкости воды, процесс обогащения легко регулируется и позволяет обогащать более дисперсные материалы. Кроме того, к преимуществам МГД-сепараторов необхо­ димо отнести отсутствие подвижных частей, возмож­ ность гибкого управления процессом, возможность реге­ нерации рабочей жидкости.

Весьма перспективным представляется применение МГД-сепараторов в металлургии для улавливания метал­ ла из шлака при выпуске его из печей и для непрерыв­ ной очистки металла от шлака и включений.

'В настоящее время сепарация осуществляется в ста-

116

Цйонарных отстойниках. Однако этот процесс обла­ дает очень низкой производительностью и не всегда приводит к желаемым результатам.

2. ПОВЕДЕНИЕ ЧАСТИЦ В ПРОВОДЯЩЕЙ ЖИДКОСТИ ПРИ НАЛИЧИИ СКРЕЩЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

И МАГНИТНОГО ПОЛЕЙ

Изменение удельного веса проводящей жидкости в скрещенных электрическом и магнитном полях приво­ дит к увеличению или уменьшению скорости осаждения (всплывания) взвешенных в жидкости частиц.

таких как строение и свойства двойного слоя на поверх­ ности, возникновение сил в двойном слое под действием электрического и магнитного полей и т. д. [34].

Влияние скрещенных электрического и магнитного полей на поведение частицы можно проследить на сле­ дующем простейшем примере.

Рассмотрим движение одиночной твердой сфериче­ ской частицы произвольной проводимости, находящейся

где т — масса частицы; р — выталкивающая сила;

/г ='1 — при Стоксовом законе обтекания; п = 2 — при Ньютоновом законе обтекания.

Выражения для скорости, пути, ускорения и времени разгона частицы до 99% установившейся скорости, по­ лученные при решении уравнения ('198), приведены в табл. 3.

Для выяснения влияния электромагнитных сил на поведение частиц интересующие нас величины в табл. 3 представлены в безразмерном виде. Причем они опре­

ускорение частицы линейно растут с увеличением удель­ ного веса жидкости, тогда как время разгона частицы

117