Охлаждение намагничивающегося шара в магнитной жидкости

Искендеров, Халаддин Джангир-оглы

Охлаждение намагничивающегося шара в магнитной жидкости тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

Искендеров, Халаддин Джангир-оглы АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Ставрополь МЕСТО ЗАЩИТЫ

2000 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.14 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Охлаждение намагничивающегося шара в магнитной жидкости»

Автореферат диссертации на тему "Охлаждение намагничивающегося шара в магнитной жидкости"

.. ; На правах рукописи^*,«-

| РГВ од : 28 ВОЯ 21100

Искендеров Халаддин Джангир-оглы

ОХЛАЖДЕНИЕ НАМАГНИЧИВАЮЩЕГОСЯ ШАРА В МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ

I :

01.04.14 - теплофизика и молекулярная физика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ставрополь - 2000

Работа выполнена на кафедре технологии и сопротивления материг Ставропольской государственной сельскохозяйственной академии

Научный руководитель доктор физико-математических наук, профе

Симоновский Александр Яковлевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профе

Несис Ефим Израилевич

кандидат технических наук Фёдоров Олег Леонидович

Ведущая организация Институт механики МГУ, г.Москва

Защита состоится 30 июня 2000 г. в 14е2 часов на заседании диссерта; онного совета Д 064.11.03 Северо-Кавказского государственного техничес го университета по адресу:

355038, Ставрополь, пр. Кулакова, 2, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СевКавГТУ.

Автореферат разослан 29 мая 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Кожевников В.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы. Магнитная жидкость - это новый магнитный материал. Современные магнитные жидкости получены методами физической химии в виде коллоидных растворов магнитных частиц однодоменного размера, обладающих постоянным магнитным моментом. В последние годы возрос интерес к практическому использованию коллоидных магнитных жидкостей, что связано с их магнитоуправляемостыо, и, помимо этого, наличием всех свойств обычных жидкостей. Уникальные свойства магнитных жидкостей позволяют создавать современные новые и оригинальные технологии и устройства с неожиданными конструктивными решениями. Магнитные жидкости нашли широкое применение в различных отраслях медицины, науки и техники. До 80-х годов теплообмен при кипении магнитных жидкостей был одним из наименее изученных направлений в теплофизике магнитных жидкостей. В эти годы был поднят вопрос о применении магнитных жидкостей в качестве охлаждающих сред для оптимизации высокотемпературных технологических процессов, таких, например, как закалка стали.

Настоящая работа направлена на разработку теплофизических основ новых -методов эффективного управления термической обработкой изделий шарообразной формы. В этом и состоит актуальность исследований, приведенных в работе.

Настоящая диссертация выполнялась в Ставропольской государственной сельскохозяйственной академии в 1993-2000 годах в соответствие с планом научно-исследовательских работ академии. В течении ряда лет работа поддерживалась грантами РФФИ №94-01 -00402а, №96-01-01747, №99-01-01057.

Цель работы - изучить влияние магнитного поля на процессы охлаждения намагничивающихся шаров различного диаметра в магнитных жидкостях различного состава от различных начальных температур нагрева шаров.

Для этого были поставлены следующие основные задачи:

- изучить влияние состава магнитных жидкостей на характер распределения осадка расслоившейся магнитной жидкости по поверхности шара и по характеру осадка оценить температурные интервалы различных режимов кипения магнитной жидкости на разных участках поверхности шара;

- осуществить экспериментальное и теоретическое моделирование впервые обнаруженных локальных паровых образований - паровоздушных полостей, окружающих экваториальную часть поверхности намагничивающегося шара, охлаждаемого в магнитной жидкости;

- провести эксперименты по изучению интенсивности охлаждения различных точек поверхности шара в магнитной жидкости в магнитном поле;

- найти распределение температуры в объеме шара в различные моменты

времени охлаждения в магнитной жидкости путем решения задачи теплопроводности при граничных условиях, заданных из эксперимента;

- определить локальные и интегральные (средние по поверхности) показатели теллопереноса при охлаждении шаров различных диаметров в магнитной жидкости в магнитных полях различной напряженности;

- провести закалку стальных шаров, определить локальную твердость и исследовать локальные изменения микроструктуры в различных точках поверхности шаров, закаленных в магнитной жидкости.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- впервые в результате прямых визуальных наблюдений за распределением осадка расслоившейся магнитной жидкости по поверхности охлаждаемых в магнитной жидкости шаров найдено, что на поверхности горячего шара, погруженного в магнитную жидкость, образуется след паровоздушной полости, опоясывающей экваториальную часть поверхности шара;

- проведен анализ распределения сил магнитного поля, действующих на магнитную жидкость вблизи поверхности шара, позволивший объяснить природу образования локальной паровой полости, опоясывающей экваториальную часть поверхности шара, охлаждаемого в магнитной жидкости;

- впервые проведено экспериментальное и теоретическое моделирование процесса образования паровоздушной полости в объеме магнитной жидкости вблизи экваториальной части поверхности охлаждаемого шара путем наблюдения за поведением свободной поверхности магнитной жидкости, примыкающей к поверхности холодного шара при включенном магнитном поле;

- впервые экспериментально установлено, что интенсивность охлаждения различных точек поверхности шара в магнитной жидкости зависит от координат соответствующих точек поверхности и от величины приложенного магнитного поля, а также показано, что это различие обусловлено распределением давления, действующего на магнитную жидкость в окрестности различных точек поверхности шара;

- решена задача о распределении температуры в шаре, подвергнутом охлаждению в магнитной жидкости, при граничных условиях, найденных из экспериментов, и определены локальные и интегральные показатели интенсивности теплообмена шаров с магнитной жидкостью;

- впервые осуществлена закалка стальных шаров, изготовленных из шарико подшипниковой стали 111X15, в магнитной жидкости и экспериментально пока зано, что в процессе закалки в магнитной жидкости путем изменения величинь приложенного магнитного поля можно управлять фазовым составом и твердо стью на различных участках поверхности закаливаемых стальных шаров.

На защиту выносятся:

- результаты экспериментального изучения влияния состава магнитны;

жидкостей на характер распределения осадка расслоившейся магнитной жидкости на разных участках поверхности шаров в широких температурных интервалах охлаждения;

- результаты экспериментального и теоретического моделирования обнаруженных паровых полостей, закономерно, в соответствии с распределением магнитного поля в системе, расположенных в окрестности экваториальной части поверхности шара, охлаждаемого в магнитной жидкости в магнитном поле;

- результаты теоретического анализа распределения давления в магнитной жидкости, показавшего, что в окрестности одних точек поверхности шара на окружающую шар магнитную жидкость действуют силы, прижимающие ее к поверхности шара, а в окрестности других точек - отталкивающие магнитную жидкость от поверхности шара;

- результаты экспериментов по изучению интенсивности охлаждения различных точек поверхности шара, охлаждаемого в магнитной жидкости в магнитных полях различной интенсивности, при начальных температурах нагрева выше и ниже точки Кюри материала шара;

- результаты изучения распределения нестационарного поля температур шара, охлаждаемого в магнитной жидкости в магнитных полях различной интенсивности, а так же результаты расчетов локальных и интегральных показателей теплообмена шаров различного размера с магнитной жидкостью;

- результаты экспериментов по изучению фазового состава и механических характеристик стальных шаров, изготовленных из шарикоподшипниковой стали, закаленных в магнитной жидкости в магнитных полях различной интенсивности.

Практическая ценность полученных результатов. Экспериментально выявлено, что при использовании магнитной жидкости в качестве закалочной среды и проведении локально-неоднородного охлаждения удается получать локально-неоднородную структуру и разную твердость на различных участках поверхности стальных шаров, закаленных в магнитных жидкостях, без существенных остаточных деформаций, что является основанием для решения важной технической задачи - осуществления бездеформационной закалки с управляемым распределением структуры и твердости в диапазоне 50-63 ед. НБ.С шарообразных гел, применяемых в различных областях техники.

Достоверность полученных результатов подтверждается: применением три проведении измерений стандартных приборов и оборудования; статистиче-:кой обработкой результатов экспериментов; качественным совпадением результатов расчетов, проведенных по известным физико-математическим моделям, с многочисленными экспериментальными данными.

Личное творческое участие автора. Лично автором разработано и изготовлено основное и вспомогательное экспериментальное оборудование, проведе-

ны все эксперименты. Автор принимал участие в обсуждении и подготовке i публикации работ.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались н научных конференциях СГСХА, г.Ставрополь, 1994-2000 гг.; Seventh Internationa Conference on Magnetic Fluids, Bhavnagar, India, 1995; International Symposium oi Microsystems, Intelligent Materials and Robots, Sendai, Japan, 1995; 7-й Междуна родной конференции по магнитным жидкостям г.Плес, 1996 г.; Russian-Japanes Joint Seminar "The Physics and Modeling of Intelligent Materials and their Applies tions", Moscow, 1996; на Всероссийской научной конференции "Физико-химичес кие проблемы нанотехнологий", Ставрополь, 1997 г.; III научной конференци преподавателей, аспирантов и студентов Ставропольского Университета "Акту альные проблемы современной науки", Ставрополь, 1997 г.; 8-й Международно Плесской конференции по магнитным жидкостям, г.Плес, 1998 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 гла! заключения. Содержит 124 страницы, в том числе 1 таблицу, 41 рисунок, списо литературы из 105 наименований.

Содержание диссертационной работы.

Во введении излагается актуальность, сформулирована цель работы и ос новные положения, выносимые автором на защиту. Приводится краткая характе ристика основных научных результатов и их практической ценности.

В первой главе приведен аналитический обзор работ, в которых изучаете теплообмен при кипении магнитных жидкостей и охлаждение твердых тел в мш нитных жидкостях.

Вторая глава посвящена изучению влияния магнитного поля и составо магнитных жидкостей на протекание различных режимов кипения магнитно жидкости на различных участках поверхности шара в широких температурны интервалах. Для удобства характеристики различных областей поверхности шар в п.2.1 вводятся понятия "полюсов" и "экватора" шара. "Полюсами" называютс точки шара, в окрестности которых внешняя нормаль к поверхности шара сс ставляет с направлением вектора внешнего магнитного поля Но угол 0 (0 - поля{ ный угол сферической системы координат, начало которой выбрано в центре ш; ра), равный 0° или 180°. "Экватором" называется линия пересечения шара с пло( костью, проходящей через его центр и перпендикулярной вектору Но, для коте рой угол 6 = 90°. Магнитная жидкость - непрозрачная среда и применение трад! ционных оптических методов наблюдения за сменой режимов кипения магни-ной жидкости на поверхности шара невозможно. Однако, известно, что магни: ная жидкость при соприкосновении с нагретой поверхностью расслаивается и о<

тавляет на поверхности осадок. Поэтому для характеристики режимов кипения магнитной жидкости в различных температурных интервалах охлаждения использовали нетрадиционный метод, при котором о режиме кипения судили по структуре осадка расслоившейся магнитной жидкости на поверхности шара, охлаждение которого прерывалось при различных температурах. Изучение режимов кипения магнитной жидкости на различных участках поверхности шара в различных температурных интервалах охлаждения проводилось на экспериментальной установке, схема которой приведена на рис.1. Намагничивающийся шар 1 диаметром 14,2 мм укреплялся на немагнитном цилиндрическом штоке 2 и нагревался в трубчатой электропечи 3. Шток 2 мог двигаться вертикально по направляющим 4. Конструкция штока позволяла при его опускании и поднятии фиксировать положение точек поверхности охлаждаемого шара в определенном положении относительно направления вектора приложенного магнитного поля. Охлаждение шара проводилось в магнитной жидкости, заполнявшей немагнитный цилиндрический контейнер 5, размещенный между полюсами электромагнита б. Величина магнитного поля в зазоре между полюсами электромагнита Но в описываемых экспериментах составляла 68 кА/м. Неоднородность магнитного поля не превышала 5%. Температура шара измерялась термопарой, помещенной в его центре. Запись показаний термопары осуществлялась светолучевым осциллографом 7. Шар нагревался до температуры 700°С. Затем при включенном магнитном поле погружался в магнитную жидкость для охлаждения. Охлаждение прерывалось быстрым удалением шара из охлаждающей жидкости. Состояние поверхности шара после удаления его из магнитной жидкости, фиксировалось фотокамерой. Для исключения влияния остаточной намагниченности образца при каждом измерении использовался отдельный размагниченный шар. Для исключения влияния загрязнения поверхности шаров они обрабатывались 10%-ным спиртовым раствором. Для изучения влияния состава магнитных жидкостей на характер протекания различных режимов кипения магнитных жидкостей на поверхности шара эксперименты проводились с четырьмя типами магнитных жидкостей на водной основе с различными концентрациями дисперсной фазы, различным составом поверхностно-

Рис.1.

активных веществ и различными магнитными восприимчивостями. плотностью и вязкостью. Жидкость 1 имела абсолютную магнитную проницаемость |.1а = (1,8 ± 0.3)- 10"6Гн/м. плотность р = 1,19 • 10' кг/м', кинематическую вязкость v = 4.07-10'hм7с. ЖидкостьII - и, = (2.5 ± 0,4)1Гн/м, р = 1,21 • 103 кг/м\ v - 3,99 • 10"" м~/с. Жидкость III - ^=(1,6 ± 0,3)-Ю^Гн/м. р = 1,24- 105 кг/м3, v = 2,28 • 10"6 м2/с. Жидкость IV получалась путем разбавления жидкости И водой в соотношении один к двум без внесения стабилизатора. Эксперименты показали, что в интервале температур 700-400°С вся поверхность шара, удаленного из магнитной жидкости, была свободна от осадка расслоившейся магнитной жидкости. То есть при этих температурах вся поверхность шара была отделена от жидкости слоем пара - протекал пленочный режим кипения жидкости. При температуре 400°С на полюсах шара наблюдали хаотически распределенный по поверхности осадок расслоившейся магнитной жидкости, из чего делалось заключение о переходном режиме кипения магнитной жидкости на полюсах шара при данной температуре. Для примера наблюдаемого в экспериментах распределения осадка расслоившейся магнитной жидкости на различных участках поверхности шара, на рис.2 приведена фотография образца, охлаждение которого проводилось в магнитной жидкости II и прерывалось при температуре ~200°С. Вектор магнитного поля в процессе охлаждения образца, приведенного на фотографии, располагался в плоскости рисунка и был направлен слева направо. Из рисунка видно, что при температурах поверхности шара на его полюсах образуется плот-

ный гелеобразный осадок расслоившейся магнитной жидкости, испещренный кавернами от формирующихся пузырьков пара. На основании этого делалось заключение о том, что на полюсах шара при данной температуре протекал пузырьковый режим кипения магнитной жидкости. На экваторе шара видна светлая сужающаяся книзу полоска поверхности, свободная от осадка расслоившейся магнитной жидкости. На этой части поверхности шара паровая пленка продолжала существовать и при температурах -200°С - режим кипения оставался пленочным. Только при температурах поверхности шара, близких к точке кипения жидкости (~Ю0°С), на описанной полоске в узком интервале температур происходила быстрая смена пленочного кипения на переходный и далее на пузырьковый режим кипения. Последующее охлаждение шара по всей поверхности происходило уже в режиме однофазной конвекции. Основной результат данного раздела заключается в том, что характер протекания различных режимов кипения магнитной жидкости существенно зависел от ее состава. В частности, пленочный режим кипения жидкостей различного состава мог сопровождаться обильным выпадением осадка расслоившейся магнитной жидкости на поверхность шара или протекать

Рис.3

Рис.4

без выпадения осадка Однако, во всех исследованных составах магнитных жидкостей температурные интервалы различных режимов кипения магнитных жидкостей на разных участках поверхности шара оказались примерно одинаковыми, несмотря на различие механизмов переноса тепла. Это объясняется тем, что все магнитные жидкости, применяемые в эксперименте, были приготовлены на основе воды. Поведение магнитных жидкостей при высоких температурах во многом определяется поведением жидкой основы магнитной жидкости - воды - при высоких температурах. В экспериментах в пределах точности наблюдений не было обнаружено различия температурных интервалов режимов кипения магнитной жидкости на полюсах шара и обычной воды. Главное отличие, определяемое взаимодействием магнитной жидкости с магнитным полем, заключается в существовании устойчивой паровой пленки на экваторе шара при несвойственных пленочному режиму кипения температурах поверхности нагревателя. В п.2.2 приводятся результаты экспериментального моделирования формы паровых полостей, образующихся в магнитной жидкости в окрестности экваториальной части поверхности шара. Для этого на оси симметрии цилиндрической кювеггы, выполненной из немагнитного материала, устанавливался ферромагнитный шар диаметром 22,5 мм. Кювета размещалась в пространстве между полюсами электромагнита. При включенном магнитном поле Но = 79,6 кА/м к поверхнбсти шара подавались порции магнитной жидкости. Характер распределения свободной поверхности магнитной жидкости при различных ее объемах в окрестности

шара фиксировался фотокамерой при виде сверху. На рис.3 приведена фотография шара без магнитной жидкости. На последующих рисунках (рис.4-7) представлен шар, окруженный объемами магнитной жидкости 0,4; 0,56; 15; 40 см3 соответственно. Вектор магнитного поля Но, приложенного к системе, располагался в плоскости фотографий и был направлен слева направо. Эксперименты показали, что малые объемы магнитной жидкости сосредотачивались на полюсах шара

Рис.7

в виде эллипсоидальных образований (рис.4,5). В средней части рис.4 и 5 видна свободная от магнитной жидкости область поверхности шара, имеющая форму кольца. При увеличении объема магнитной жидкости в кювете эллипсоидальные образования на полюсах шара увеличивались в объеме и начинали растекаться по дну кюветы, оставляя свободными от магнитной жидкости области дна кюветы подковообразной формы в окрестности экватора шара (рис.6). При еще большем объеме магнитной жидкости в кювете левое и правое от шара придонные скопления магнитной жидкости смыкались, формируя в окрестности экватора шара воздушные полости (рис.7). Следы воздушных полостей на дне кюветы на рис.7 видны в виде белых пятен выше и ниже шара. Как показали эксперименты, по мере увеличения объема магнитной жидкости в кювете, возникающая у экватора шара воздушная полость приобретала форму тора, опоясывающего экваториальную часть шара, далее уменьшалась в размерах, и наконец, при больших объемах жидкости в кювете вырождалась. В п.2.3 приводятся результаты теоретического моделирования наблюдаемой в экспериментах п.2.2 картины распределения свободной поверхности магнитной жидкости в окрестности холодного шара. Получено уравнение, описывающее форму свободной поверхности магнитной жидкости вблизи поверхности намагничивающегося шара, помещенного во внешнее однородное магнитное поле Но

(б^М 2Н2 + рУг2cos2 <pjsin2е -

О)

f R3 RM -2cpgrcosq>sin6-n2M2Ho[l+4— + — j +c2 =0

Здесь Но - магнитная постоянная; Ms - намагниченность насыщения магнитной жидкости; g - ускорение силы тяжести; г, ср, б - координаты точки свободной поверхности магнитной жидкости в сферической системе координат; R - радиус шара; с - константа. Начало отсчета принятой в уравнении (1) сферической системы координат находится в центре шара На рис.8-10 приводятся полученные расчетом по уравнению (1) графики распределения свободной поверхности магнитной жидкости в окрестности намагничивающегося шара, найденные

при значениях константы с: рис.8 - • IV Ц • Ц>,

Рис.9

рис.9 - 03*/б-*-Ц-Ц,, рис.10 - ОЗ/6-ц.-Ч-Ц, соответственно. Графики распределения свободной поверхности магнитной жидкости, приведенные на рис.8-10, представляют собой сечения свободной поверхности магнитной жидкости вертикальной плоскостью, проходящей через центр шара. На рис.8-10 вводится прямоугольная декартова система координат, масштаб которой по осям получается естественным образом из масштаба шара, сечение которого изображено в центре рисунка и заштриховано косой штриховкой. Найденные расчетом распределения свободной поверхности магнитной жидкости (рис.8, 9, 10) находятся в хорошем качественном соответствии с распределениями, наблюдавшимися в экспериментах п.22 - рис.4, 6, 7 соответственно. Прерывистой штриховкой на графиках показана область, занятая магнитной жидкостью. Расчеты показали, что при больших объемах магнитной жидкости, окружающей шар, в окрестности экватора шара в объеме магнитной жидкости образуется тороидальная воздушная полость (рис.10). Незаштрихованные области графиков, прилегающие к шару в верхней и в нижней частях рис.10 - сечения воздушной поло ста вертикальной плоскостью, проходящей через центр шара. В п2А для объяснения образования тороидальной воздушной полости вблизи экваториальной части поверхности шара проводился анализ сил магнитного поля, действующих на магнитную жидкость, окружающую поверхность шара Дано объяснение механизмам образования осадка расслоившейся магнитной жидкости на поверхности горячего шара. Полученные формулы позволили сделать следующие выводы относительно поведения магнитной жидкости при погружении в нее намагничивающегося шара при наличии магнитного поля. Если шар холодный и магнитное поле равно нулю, жидкость всюду соприкасалась с поверхностью шара и давление в жидкости на поверхности шара было распределено равномерно. При включении магнитного поля и его увеличении давление в магнитной жидкости в окрестности полюсов шара увеличивалось, а в окрестности экватора шара уменьшалось. В достаточно сильных магнитных полях давление в области экватора могло уменьшиться до нуля. При этом жидкость могла оторваться от поверхности шара: в этой области вблизи поверхности шара формировалась воздушная полость в случае холодного шара или паровая полость в случае горячего шара. При погружении в жидкость шара, нагретого до температуры ~700°С, жидкость взрывообразно вскипала и вокруг шара возникала паровая прослойка -при этом протекал пленочный режим кипения жидкости. В результате действия магнитных сил происходило перераспределение давления в магнитной жидкости

на поверхности паровой пленки. В окрестности полюсов шара давление становилось больше, чем в окрестности экватора. При этом паровая прослойка вытеснялась из областей в окрестности полюсов шара в область в окрестности экватора. Е достаточно сильных магнитных полях паровая прослойка могла быть вытеснена полностью из областей в окрестности полюсов шара и магнитная жидкость соприкасалась с горячей поверхностью. В момент соприкосновения вновь происходило вскипание жидкости и образование паровой пленки, и вновь магнитные силы прижимали магнитную жидкость к поверхности шара в окрестности полюсов За время охлаждения такой контакт жидкости с поверхностью шара происходив неоднократно. И каждый раз в момент контакта магнитная жидкость расслаивалась и выпадала в виде осадка на поверхность шара в зоне контакта. В паровук рленку за счет конвективных потоков пара вовлекались магнитные частицы бе-оболочки поверхностно-активных веществ (ПАВ), которая разрушалась при повышении температуры. Частицы без оболочки ПАВ слипались в намагничивающиеся агрегаты. Под действием магнитных сил частицы и агрегаты в окрестности полюсов шара в результате диффузии перемещались к поверхности и налипали т нее, образуя хлопьеобразный осадок. Кроме того, магнитные частицы в паровом слое, находились в броуновском движении и соударялись с поверхностью шара осаждаясь на ней. В окрестности экватора давление жидкости на паровую пленк} оказывалось недостаточно, чтобы прижать ее к поверхности шара и толщина пленки возрастала - соприкосновения жидкости с шаром и ее расслоения не происходило. Именно этим и объясняется наличие светлой полосы в экваториальной области поверхности шара, наблюдавшейся в экспериментах п.2.1.

В третьей главе диссертации приводятся результаты экспериментального изучения влияния магнитного поля на интенсивность охлаждения различных точек поверхности шара, влияния размеров и начальной температуры нагрева шара на интенсивность его охлаждения в магнитной жидкости. В п3.1 описаны результаты экспериментов по изучению влияния магнитного поля на распределение температуры по поверхности шара в процессе его охлаж-, дения в магнитной жидкости. Схема экспериментальной установки и методика проведения измерений соответствовали приведенным в п.2.1. Шар диаметром 44 мм, выполненный из ферромагнитной стали, с установленными на его поверхности шестью спаями хромель-копелевых термопар представлен на фотографии (рис. 11). Диаметр электродов термопар составлял 0,5 мм. Схема расстановки спаев термопар на поверхности шара показана на рис.12. Точки 1—4 лежат на внешней границе горизонтального сечения шара, проходящего через его центр. Рис. 11.

в=*5Г'

Точки 1 и 5 лежат на границе вертикального диаметрального сечения шара, проходящего через его центр. Для установки термопары 7 вблизи экватора шара вдоль его вертикальной оси было выполнено несквозное отверстие диаметром 1,5 мм. Спай термопары 7 устанавливался в теле шара на расстоянии 1 мм от его поверхности. Электроды термопар для изоляции разводились по каналам керамической соломки, уложенной внутри немагнитного направляющего штока диаметром 20 мм. Температура нагрева шара составляла 500°С и выбиралась таким образом, чтобы процесс охлаждения шара сопровождался всеми режимами кипения магнитной жидкости, в соответствие с данными экспериментов, описанных в п.2.1. Ошибка измерения температуры в описываемых экспериментах не превышала 5-7°С. Для обеспечения постоянства начального магнитного состояния шар перед каждым охлаждением помещался в переменное магнитное поле для размагничивания. Для оценки систематической погрешности измерений, связанной с различием инерционных свойств датчиков температуры, охлаждение шара проводилось в медленно охлаждающем воздухе и в быстро охлаждающей воде. Эксперименты по охлаждению шара в воде и в воздухе показали, что инерционность используемых в эксперименте термопар существенно не различалась, и с помощью используемых термопар можно было регистрировать изменения температуры поверхности шара, происходящие со скоростью до 3000 град/с. Охлаждение шара в магнитной жидкости происходило медленнее, чем в воде. Поэтому различия в показаниях термопар при охлаждении в магнитной жидкости, наблюдаемые в экспериментах, не могли быть связаны с различием их инерционности. В результате предварительных экспериментов определялся доверительный интервал. Погрешность измерений не превышала 10% при доверительной вероятности 0,9. Эксперименты по охлаждению шара в магнитной жидкости без магнитного поля показали, что в пределах ошибок измерений охлаждение по всей поверхности шара происходило равномерно. Однако, уже слабое магнитное поле (~ 5 кА/м) приводило к различию в интенсивности охлаждения различных точек поверхности шара. Эти различия увеличивались с ростом интенсивности приложенного магнитного поля. Для примера, на рис.13 приведена характерная осциллограмма охлаждения различных точек поверхности шара, полученная при его охлаждении в магнитной жидкости в магнитном поле 58 кА/м. На осциллограмме по вертикальной оси отложена температура, по горизонтальной оси - время охлаждения. Номера кривых

на рис.13 соответствуют номерам точек расстановки спаев термопар на поверхности шара (рис.12). Из рис.13 следует, что наиболее интенсивно охлаждалась точка 4, расположенная на полюсе шара. Наиболее медленно охлаждались точки 1 и 5, расположенные на экваторе шара. Под интенсивностью охлаждения здесь и далее понимается наклон касательной к кривой охлаждения. В п3.2 приводятся результаты экспериментального изучения влияния начальной температуры нагрева шара , на характер его охлаждения в магнитной жидкости в магнитном поле. На рис.14 представлены кривые изменения температуры различных точек поверхности шара при охлаждении его в магнитной жидкости в магнитном поле 58 кА/м от начальной температуры 800°С. Номера кривых на рис.14 соответствуют номерам точек расстановки спаев термопар на поверхности шара (рис.12). Из рис.14 видно, что в течение первых десяти секунд охлаждения интенсивность отвода тепла от всех точек поверхности шара не различалась в пределах ошибок измерений. Это объясняется тем, что температура 800°С выше точки Кюри материала шара Поэтому при погружении шара с температурой 800°С в магнитную жидкость в начальный момент времени охлаждения шар находился в парамагнитном состоянии и не искажал внешнего магнитного поля. В результате на магнитную жидкость не действовали силы магнитного поля. Толщина паровой пленки, окружающей шар, в этом случае в пределах флуктуадионных колебаний границы раздела пар-жидкость была одинаковой вдоль всей поверхности шара, что приводило к одинаковой интенсивности отвода тепла от различных точек поверхности шара. Как показали эксперименты, при охлаждении шара от температур, меньших температуры Кюри материала шара, его охлаждение с самого начала происходило существенно по-иному. Это было показано ранее на рис.13, где представлены кривые охлаждения различных точек поверхности шара от начальной температуры 500°С. На рис.15 приведены кривые охлаждения различных точек поверхности шара, полученные при охлаждении его от начальной температуры 300°С. Номера кривых на рис.15 соответствуют номерам точе? расстановки спаев термопар на поверхности шара (рис.12). Из рис.15 видно, что при охлаждении шара от начальной

Рис.13

Рис.14

температуры 300°С, как и при охлаждении его от начальной температуры 500°С (рис.13), уже с самого начала охлаждения интенсивность отвода тепла от различных точек поверхности шара существенно различается. Наиболее интенсивно охлаждаются точки, расположенные на полюсах шара (точка 4). Наиболее медленно охлаж- Рис.15

даются точки, расположенные на экваторе шара (точки 1 и 5). Такой ход кривых изменения температуры со временем различных точек поверхности шара при охлаждении его от начальных температур, меньших температуры Кюри материала шара, объясняется тем, что уже в самом начале охлаждения шар был сильно намагничен и искажал внешнее магнитное поле. Поэтому, в окрестности различных точек поверхности шара на магнитную жидкость действовали силы магнитного поля различной величины и направления. В окрестности полюсов шара на магнитную жидкость действовали силы, прижимающие ее к поверхности шара, еоо-В этих точках толщина парового слоя уменьшалась. Теплоотвод от этих точек увеличивался. В окрестности экватора гоо шара на магнитную жидкость действовали силы, отталкивающие ее от поверхности шара. Здесь толщина парового слоя возрастала, что и затрудняло отвод тепла от этих точек поверхности. В пЗЗ изучалось влияние размеров 400 шара на интенсивность охлаждение его центральной точки в магнитной жидкости в магнитных полях различной интенсивности. Для этого в центре шара устанавливался спай хромель-алюмеле-вой термопары. Нагрев образцов проводили до температуры 700°С. На 400 рис.16-18 представлены кривые изменения температуры центров шаров диаметром 19, 14,2 и 8 мм соответственно при охлаждении их в магнитной жидкости IV. Кривые 1-5 соответствуют

400

€00

200

600

приложенным магнитным полям 0, 39, 68, 122 и 170 кА/м. Из рисунков следует, что с уменьшением диаметра шара степень влияния магнитного поля на интенсивность охлаждения его центральной точки ослабевает. В работе дается объяснение наблюдаемому явлению.

В четвертой главе приводятся результаты изучения распределения температуры в объеме охлаждаемого в магнитной жидкости шара и исследование параметров теплопереноса для различных режимов охлаждения шаров различных диаметров. В п.4.1 из решения задачи теплопроводности получено распределение температуры в объеме шара диаметром 44 мм при граничных условиях, найденных из экспериментов п.3.1 в виде распределений температуры по поверхности шара в различные моменты времени охлаждения. Поле температур шара принималось симметричным относительно оси шара, совпадающей по направлению с направлением вектора приложенного внешнего магнитного поля. Решение нестационарного уравнения теплопроводности, записанного в сферической системе координат, искалось численно методом конечных разностей. По результатам расчетов построены рафики распределения температуры по радиусу шара для различных значений полярного угла и графики распределения температуры по значениям полярного угла в различных заглубленных сферических слоях объема шара. Расчетами было показано, что для времен охлаждения шара диаметром 44 мм ~0Д6 с уже на глубине около 1 мм возмущения температурного поля, наблюдаемые на поверхности шара в эксперименте, связанные с неоднородностью охлаждения, затухали. Это соответствует показаниям термопары 7, заглубленной на 1 мм в тело шара. По найденному из решения задачи теплопроводности дискретному нестационарному полю температур в шаре диаметром 44 мм определены величины тепловых потоков. По значениям тепловых потоков на поверхности шара найдены коэффициенты теплоотдачи - локальные - в точках установки спаев термопар. Для шаров диаметром 19, 14,2 и 8 мм, охлаждаемых в магнитной жидкости в магнитных полях различной интенсивности, найдены эффективные (средние по поверхности) коэффициенты теплоотдачи на основе методов регулярного режима. Для примера, на рис.19 представлены графики зависимости коэффициентов теплоотдачи от темпера- «ооо туры стенки шара диаметром 44 мм

6000

для двух точек его поверхности. Кривые 1 и 2 соответствуют зависимостям 4ооо

величины коэффициента теплоотдачи

_ 2000 • от температуры стенки шара Tw на экваторе и на полюсе шара Из рисунка 0 видно, что более высокими коэффи- 3 циенты теплоотдачи были в точках,

расположенных на полюсах шара. В л.4.4 приводятся результаты изучения влияния магнитного поля на механические свойства и фазовый состав стальных шаров. ?акапенных в магнитной жидкости в магнитных полях различной интенсивности. Как отмечалось выше, результаты изучения процессов охлаждения шара в магнитной жидкости могуг являться основой при разработке нового вида термической обработки стальных шаров в магнитной жидкости. Наиболее распространенными изделиями машиностроения, имеющими форму шара, являются различные части шарниров многих деталей машин и механизмов - шаровые опоры автомобилей, шарнирные соединения изделий робототехники и т.п., где они работают при различной нагрузке на разные части поверхности. Стальные шарики применяются и при изготовлении шарикоподшипников. Не ставя задачи оптимизации технологии термической обработки какого-либо конкретного изделия машиностроения шарообразной формы, в экспериментах, проведенных в данной работе, решалась задача, имеющая общее значение для многих изделий машиностроения шарообразной формы. В результате проведенных исследований было выяснено влияние неоднородного охлаждения шаров в магнитной жидкости в приложенном магнитном поле на их структуру и механические свойства на разных участках поверхности шаров, а так же на величину остаточных деформаций. В качестве исследуемых образцов были выбраны шары диаметром 16,7 мм, изготовленные из шарикоподшипниковой стали ШХ15. В соответствие с нормативными данными, нагрев шаров под закалку осуществляли до температуры 860°С с десятиминугной выдержкой для выравнивания температуры по сечению образца и для завершения фазовых превращений во всем его объеме. Охлаждение проводили в воде, в масле и в магнитной жидкости IV без магнитного поля и в магнитных полях различной интенсивности. Образцы нагревали в лабораторной электропечи. Охлаждение образцов проводили в магнитной жидкости, заполнявшей немагнитный цилиндрический контейнер диаметром 54 мм и высотой 150 мм, установленный между полюсами электромагнита. Объем магнитной жидкости, заполнявшей немагнитный цилиндрический контейнер, составлял 230 см"'. Температура магнитной жидкости перед началом каждого охлаждения устанавливалась на уровне 24°С. Перед закалкой образцы подвергались отжигу (нагреву в большой электропечи до температуры 875°С с последующим охлаждением образцов вместе с печью до комнатной температуры). Измерения твердости проводили на твердомере Роквелла типа ТК-2 по ткаче HRC. Ошибка измерений не превышала 3%. Микротвердость изучали с помощью прибора ПМТ-3 путем вдавливания алмазной пирамиды. Ошибка измерений не превышала 5%. Для исследования микроструктур образцов применяли горизонтальный металлографический микроскоп МИМ-8М. Измерения осгагочных деформаций образцов проводили с помощью индикаторов часового типа ИЧ-1. точность измерения линей-

ных размеров у которых не хуже 0,005 мм. Расположение точек измерения твердости на поверхности шара приведено на схеме рис.20. Точки 1-6 на рис.20 расположены на поверхности шара в плоскости его экваториального сечения через каждые 30°. Точки Г-4 расположены на поверхности шара в плоскости его горизонтального диаметрального сечения также через каж- э в

дые 30°. На основании измерений были по- Рис.20

строены графики распределения твердости по поверхности шара в экваториальной его части и в горизонтальном диаметральном его сечении. Для примера на рис.21 представлены результаты измерения твердости в точках поверхности шара, расположенных в плоскости горизонтального диаметрального сечения (точки 1'-4 на схеме рис.20), полученные в результате закалки шара в традиционных закалочных средах - в воде, в масле (кривые 1 и 2 соответственно) и в магнитной жидкости в магнитных полях 0; 16,8; 31 и 58 кА/м (кривые 3,4, 5 и 6 соответственно). По вертикальной оси графика

отложена твердость по шкале НЯС, по горизонтальной оси отложены номера точек поверхности шара. Номера точек на графике расставлены на равных рас- 45 стояниях друг от друга, так как на 1' 2 3 4

поверхности шара их отделяли равные Рис.21

длины дуг линии пересечения шаровой поверхности и горизонтальной диаметральной плоскости шара. Из рисунка видно, что твердость образцов, закаленных в воде, в масле и в магнитной жидкости без магнитного поля равномерно распределена по поверхности шара. Твердость, достигаемая при закалке в магнитной жидкости без магнитного поля, лежит в средней части интервала твердостей, достигаемых закалкой в воде и в масле. Твердость поверхности шаров, закаленных в магнитной жидкости, с увеличением интенсивности приложенного магнитного поля монотонно возрастает от точки 1, расположенной на экваторе шара, до точки 4, расположенной на полюсе шара. Увеличение твердости поверхности шара от экватора к полюсу вполне объясняется увеличением интенсивности охлаждения точек поверхности шара в указанном направлении, как это было показано в главе 2. На рис.22 приведена фотография микроструктуры шара, подвергнутого закалке в традиционной закалочной среде - в воде. Структура состоит из круглых белых включений - карбидов хрома, темных больших пятен - троостита, серый

фон - мартенсит. Соответствующие значения мик-ротвердостей этих структурных составляющих: троостита - 340 кг/мм2, мартенсита - 1200 кг/мм2. Структура шаров, закаленных в другой традиционной закалочной среде — в масле, мало отличается от структуры стальных шаров, закаленных в воде. Однако, структурные составляющие троо-стит и мартенсит обладают несколько меньшей Рис.22

микротвердостью — 473 кг/мм2 и 766 кг/мм2 соответственно. При закалке шаров в магнитной жидкости без включения магнитного поля были достигнуты микротвердости мартенситных и трооститных включений, близкие по величине к полученным при закалке в воде. Мартенсит имел микротвердость 1180 кг/мм2, троо-стит — 512 кг/мм2. Следует подчеркнуть, что при закалке стальных шаров в воде, в масле и в магнитной жидкости без включения магнитного поля микротвердость и характерные составляющие микроструктуры стали были равномерно распределены по поверхности шара. Измерения показали, что магнитное поле значительно влияет на характер фазовых превращений в стали, охлаждаемой в магнитной жидкости. На рис.23 приведена микроструктура стального шара, полученная в результате закалки его в магнитной жидкости в магнитном поле 58 кА/м, выделенная в окрестности полюса шара. Структура стали - мартенсит с растворенными в ней карбидами хрома (крупные белые включения в структуре). Микротвердость мартенсита составляла 1700 кг/мм2.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Впервые показано, что одновременно на различных участках поверхности шара могут сосуществовать различные режимы кипения магнитной жидкости -пленочный, переходный и пузырьковый. Участки поверхности шара, на которых реализуются различные режимы кипения магнитной жидкости, распределены регулярно по поверхности шара - в соответствие с распределением магнитного поля в окрестности шара.

2. Найдено, что при охлаждении намагничивающегося шара в магнитной жидкости в магнитном поле в широком температурном интервале охлаждения в объеме окружающей шар магнитной жидкости возникает паровая полость, опоясывающая экваториальную часть поверхности шара, и проведено экспериментальное и теоретическое моделирование этой полости.

3. Показано, что при включенном магнитном поле интенсивность охлаждения точек поверхности, расположенных на полюсах шара, существенно выше, нежели интенсивность охлаждения точек, расположенных на экваторе шара.

4. Проведен анализ распределения давления в магнитной жидкости в окрестности поверхности намагничивающегося шара в магнитном поле, с помощью которого было дано объяснение возникновению паровой полости, опоясывающей экваториальную часть поверхности шара, и различной интенсивности отвода тепла от различных точек поверхности шара при его охлаждении в магнитной жидкости в магнитном поле. Показано, что в окрестности полюсов шара силы магнитного давления прижимают магнитную жидкость к поверхности шара. На этих участках поверхности шара происходит интенсификация теплообмена за счет утончения парового слоя. В экваториальной области шара силы магнитного давления стремятся оттолкнуть магнитную жидкость от поверхности шара. Здесь либо паровая пленка становится толще при пленочном режиме кипения, либо при более низких температурах образуется локальная паровая полость, затрудняющая теплообмен.

5. Установлено влияние начальной температуры нагрева шара на интенсивность охлаждения различных точек его поверхности в магнитной жидкости в магнитном поле и изучено влияние размеров шаров на интенсивность охлаждения их центральной точки в магнитной жидкости в магнитных полях различной интенсивности. Показано, что при охлаждении ферромагнитного шара в магнитной жидкости в магнитном поле от начальной температуры выше точки Кюри материала шара охлаждение различных точек его поверхности происходит с одинаковой интенсивностью в пределах первых десяти секунд охлаждения. При охлаждении шара от начальных температур ниже точки Кюри уже в первые доли секунды охлаждение различных точек поверхности шара происходит с разной интенсивностью. Найдено, что с уменьшением размеров шаров влияние магнитного поля на интенсивность их охлаждения существенно снижается.

6. Решена задача о распределении температуры в шаре диаметром 44 мм при охлаждении его в магнитной жидкости в магнитном поле при граничных условиях, взятых из экспериментов, и показано, что искажения температурного поля шара, вносимые неоднородным охлаждением его поверхности в магнитной жидкости, быстро убывают в направлении к центру шара Определены локальные для шара диаметром 44 мм и эффективные (средние по поверхности) для шаров меньшего диаметра коэффициенты теплоотдачи при охлаждении их в магнитной жидкости в магнитных полях различной интенсивности. Показано, что коэффициенты теплоотдачи на полюсах шара диаметром 44 мм значительно выше, чем на экваторе шара. Найдено, что с уменьшением диаметров шаров при их охлаждении в магнитной жидкости влияние магнитного поля на эффективные коэффициенты теплоотдачи уменьшается.

7. Проведена закалка стальных шаров, выполненных из стали LLLX15, в магнитной жидкости в магнитных полях различной интенсивности и найдено, что при термической обработке стальных шаров в магнитной жидкости можно добиваться различных механических свойств и различной микроструктуры на разных участках поверхности шаров, что представляет несомненный технологический интерес при производстве шариков в шарикоподшипниковой промышленности, в технологии производства различного рода шарнирных соединений в общем машиностроении и в робототехнике, где используются шаровые соединения, работающие в условиях действия различных нагрузок на разных участках поверхности.

СПИСОК РАБОТ

1. Gogosov V.V., iskanderov Kh.D., Kiryushin V.V., Simonovskii A.Ya. New results on Heat and Mass Transfer in Magnetic Fluids. // Proceedings of the International Symposium on Microsystems. Intelligent Material and Robots.- Sendai.Japan.-1995.-P.279-280.

2. Gogosov V.V., Iskanderov Kh.D., Kiiyushin V.V., Simonovskii A.Ya. Magnetuc Field on heat transfer. At cooling sphere in magnetic fluid. // Abstracts of the Seventh , International conference on magnetic fluids.- ICMF - VI. Bhavnagar. India.-1995.-P.257-258.

3. Гогосов B.B., Искендеров Х.Д., Кирюшин B.B., Симоновский А .Я. Режимы охлаждения намагничивающегося шара в магнитных жидкостях в приложенном магнитном поле. // VII Международная Плесская конференция по магнитным жидкостям.- Россия, Плес.- 1996.- С.99-100.

4. Гогосов В.В., Искендеров Х.Д., Кирюшин В.В., Симоновский А .Я. Эксперименты по охлаждению поверхности намагничивающегося шара в магнитных жидкостях. Теоретическое описание распределения температуры внутри шара. // VII Международная Плесская конференция по магнитным жидкостям.- Россия. Плес.-1996.- С. 101 -102.

5. Gogosov V.V., Iskanderov Kh.D., Kiiyushin V.V., Simonovskii A.Ya. Investigation of Heat Transfer at Cooling of the Solid Sphere in the Magnetic Fluid. // Russian -Japanese joint seminar "The Physics and Modeling of Intelligent Materials and their Applications". Book of Abstract.- Moscow.1996,- P.45.

6. Гогосов B.B., Искендеров Х.Д., Кирюшин B.B., Симоновский А.Я. Теплообмен шара с магнитной жидкостью. Физико-химические и прикладные проблемы магнитной жидкости. // Сборник научных трудов. Ставрополь. Изд-во СГУ.,1997. C.167-I75.

7. Гогосов В.В., Искендеров Х.Д., Симоновский А.Я. Закалка стальных шаров в магнитной жидкости. VIII Международная Плесская конференция по магнит-

ным жидкостям. //Сборник научных трудов. Россия. Плес.-1998,- С.236.

8. Гогосов В.В., Искендеров Х.Д., Кирюшин В.В., Симоновский А.Я. Охлаждение намагничивающегося шара в магнитных жидкостях при наличии магнитного поля. // Труды математического института им. В.А.Стеклова. Современные методы механики сплошных сред. Сборник статей. "Наука". МА-ИК."Наука/ Интерпериодика" том 233.-1998,- С.74-82.

9. Gogosov V.V., Iskanderov Kh.D., Kiryushin V.V., Simonovskii A.Ya. Cooling of a Magnetizable Ball in Magnetic Fluids in the Presence of a Magnetic Field. Proceedings of the Steclov Institute of Mathematics. Vol.223,1998. - P.66-74.

10. Гогосов B.B., Искендеров Х.Д., Кирюшин В.В., Симоновский А.Я. Влияние магнитного поля и типов магнитных жидкостей на тепломассоперенос при охлаждении намагничивающегося шара в магнитных жидкостях. Эксперимент и его объяснение. Магнитная гидродинамика.-1999.- Т.36. № 1.- С.52-68.

11. Гогосов В.В., Искендеров Х.Д., Кирюшин В.В., Симоновский А.Я. Распределение поля температур на поверхности и внутри намагничивающегося шара при его охлаждении в магнитной жидкости в приложенных магнитных полях Эксперимент и численные решения. // Магнитная гидродинамика - 1999. - Т.35 N22. - С.184-194.

12. Гогосов В.В., Искендеров Х.Д., Симоновский А.Я. Влияние величины магнитного поля и размеров намагничивающихся шаров на изменение интенсивности их охлаждения в магнитных жидкостях со временем. // Магнитная гидродинамика- 1999. - Т.35, №2. - С. 179-183.

ЗАКАЗ №464 ТИРАЖ ЮОэкз П.л. 1.2 СтГСХА

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Искендеров, Халаддин Джангир-оглы

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТЕПЛООБМЕН ПРИ КИПЕНИИ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Механизмы влияния магнитного поля ,на процессы теплообмена при кипении магнитных жидкостей.

1.2. Теплообмен тел цилиндрической формы при охлаждении в магнитной жидкости.

1.3. Теплообмен пластины с магнитной жидкостью

1.4. Закалка сталей в магнитной жидкости.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ ПАРОВОЙ ПОЛОСТИ В ОКРЕСТНОСТИ ЭКВАТОРИАЛЬНОЙ ЧАСТИ ПОВЕРХНОСТИ НАМАГНИЧИВАЮЩЕГОСЯ ШАРА, ОХЛАЖДАЕМОГО В МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ.

2.1. Влияние магнитного поля и составов магнитных жидкостей на температурные интервалы различных режимов кипения магнитной жидкости на разных участках поверхности шара

2.2. Экспериментальное моделирование формы паровой полости, опоясывающей экваториальную часть поверхности шара, с использованием образца, находящегося при комнатной температуре

2.3. Теоретический анализ формы воздушной полости, возникающей в объеме магнитной жидкости в окрестности экваториальной части поверхности холодного шара

2.4. Распределение сил, действующих в магнитной жидкости, окружающей намагничивающийся шар, в магнитном поле.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕВА, РАЗМЕРОВ ШАРА И ВЕЛИЧИНЫ ВНЕШНЕГО ПРИЛОЖЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЕЙ ПОВЕРХНОСТИ И СЕРДЦЕВИНЫ ШАРА.

3.1.Распределение температуры на поверхности шара при его охлаждении в магнитной жидкости в приложенных магнитных полях. Эксперимент.

3.2. Влияние температуры нагрева шара на характер его охлаждения в магнитной жидкости в магнитных полях различной интенсивности.

3.3. Влияние размеров шара на интенсивность его охлаждения в магнитной жидкости в магнитных полях различной интенсивности.

ГЛАВА 4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО СЕЧЕНИЮ ШАРА, ОХЛАЖДАЕМОГО В МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ В МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ РАЗЛИЧНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ И ПАРАМЕТРЫ ТЕПЛОПЕРЕНОСА ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ ОХЛАЖДЕНИЯ ШАРА В МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ

4.1. Решение задачи о распределении температуры в объеме намагничивающегося шара, охлаждаемого в магнитной жидкости.

4.2. Результаты численного моделирования распределения температуры по сечению ферромагнитного шара, охлаждаемого в магнитной жидкости.

4.3. Локальные и эффективные значения параметров теплопереноса при охлаждении намагничивающегося шара в магнитной жидкости

4.4. Механические свойства и фазовый состав

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ат - температуропроводность С- объемная телоемкость тела с - константа

Б - площадь поверхности шара п ~ функция распределения температуры в шаре т- магнитная сила

§ - ускорение силы тяжести Я - напряженность магнитного поля

Н0 - напряженность внешнего приложенного магнитного поля Н(ГЕг,Нв - полярная, радиальная и азимутальная компоненты магнитного поля в сферической системе координат 1, к - индексы к - константа 1 - длина пластины М - намагниченность М5 - намагниченность насыщения

Мп - нормальная к поверхности составляющая вектора намагниченности ш - темп охлаждения п - единичный вектор нормали р - давление ра - давление в магнитной жидкости вдали от шара ру - давление в ненамагничивающейся среде Я - радиус шара

Кь 1^2 - главные радиусы кривизны г, г - радиус-вектор, полярная координата

Т - температура

Т\у ~ температура стенки

Т] - температура жидкости

Тт - коэффициенты многочленов Лежандра

X - толщина пластины

V - объем

V - скорость движения жидкости х, у, г - декартовы координаты а - коэффициент теплоотдачи у - краевой угол

8|к - символ Кронекера

9 - полярный угол в сферической системе координат ц - магнитная проницаемость иа - абсолютная магнитная проницаемость л.5р - магнитная проницаемость шара

Ро ~ магнитная постоянная

V - кинематическая вязкость жидкости р - плотность

Р1 - плотность жидкости (Т - поверхностное натяжение т - время охлаждения ф - полярный угол

X - магнитная восприимчивость жидкости

V - оператор Гамильтона

Принятые сокращения ПАВ - поверхностно-активные вещества

Введение диссертация по физике, на тему "Охлаждение намагничивающегося шара в магнитной жидкости"

Магнитная жидкость - это удивительный и загадочный новый материал. В 50-х годах ученые пытались получать магнитоуправ-ляемые материалы с использованием порошков ферромагнетиков. Создание магнитных жидкостей относится к середине 60-х годов. Современные магнитные жидкости получены методами физической химии в виде коллоидных растворов магнитных частиц однодоменного размера, обладающих постоянным магнитным моментом. В последние годы возрос интерес к практическому использованию коллоидных магнитных жидкостей. Это связано с их магнитоуправляемостью, и, помимо этого, всеми свойствами обычных жидкостей. Уникальные свойства магнитных жидкостей позволяют создавать современные новые и оригинальные устройства с неожиданными конструктивными решениями. Магнитные жидкости нашли широкое применение в различных отраслях медицины, техники, машиностроения, науки и т.д. В медицине магнитные жидкости применяются при операциях, для локальной доставки лекарств, лечения злокачественных опухолей. С помошню магнитных жидкостей можно добиться существенного улучшения условий работы отдельных узлов машин, таких как уплотнения, в механизмах передачи движения, демпферах, подшипниках и других ответственных деталях машиностроения. Магнитные свойства, которыми обладают магнитные жидкости обусловлены дисперсной фазой ферри- или ферромагнетиков. Дисперсионная среда в магнитных жидкостях используется в зависимости от назначения магнитных жидкостей. Магнитные жидкости изготавливаются на основе минеральных и синтетических масел, воды, углеводородных, кремнийорганических и фторорганических носителей. Для устойчивости магнитных компонентов используется стабилизирующая среда в разных случаях разная. Это зависит от вида основы, магнитной фазы и назначения магнитной жидкости. Наиболее широкое распространение, как стабилизирующие среды, нашли жирные кислоты.

Своеобразие магнитной жидкости заключается в сочетании нереализуемых в других материалах свойств, таких как текучесть и сильная магниточувствительность. Магнитоуправляемость магнитных жидкостей является ключевым свойством. Ученые разных стран мира около 40 лет интенсивно экспериментально и теоретически изучают магнитные жидкости. Этому свидетельствует ежегодно проводимые различные международные конференции, связанные с проблемами магнитных жидкостей. Исследуется воздействие магнитного поля на процессы образования агрегатов частиц в магнитных жидкостях, магнитные, оптические, тепло- и массообменные процессы, в частности, на диффузию магнитных частиц, кондуктивный и конвективный механизмы теплообмена. До 80-х годов теплообмен в магнитных жидкостях при кипении был одним из наименее изученных направлений в теплофизике магнитных жидкостей. Вначале 80х годов был поднят вопрос о применении магнитных жидкостей в качестве охлаждающих сред для оптимизации высокотемпературных технологических процессов, таких, например, как закалка стали.

Настоящая работа направлена на разработку теплофизических основ наиболее эффективных методов закалки изделий шарообразной формы.

Как известно, закалка - это распространенная в технике форма термической обработки веществ, приводящая вследствие их предварительного нагрева и последующего весьма быстрого охлаждения к закреплению структурных состояний, несвойственных данному веществу при обычной температуре.

Цель закалки заключается в том, что при нагреве до определенных температур в материале происходят своеобразные фазовые превращения; при последующем кратковременном охлаждении не успевают развиться процессы, приводящие к равновесному состоянию и вещество при используемой температуре остается закаленным, иначе говоря, в неравновесном состоянии переохлаждения.

В качестве технологического процесса промышленное применение имеет закалка металлических сплавов (чаще всего стали), при которой повышается их твердость.

Изменения свойств вещества в результате закалки бывают весьма значительными. Так, например, твердость отожженной углеродистой инструментальной стали, содержащей 1,2% углерода, повышается при закалке от 200 до 600 (по Бринеллю).

Следует отметить, что способность стали подвергаться закалке, стала известна человечеству примерно 3000 лет назад. Более двух тысяч лет результаты закалки связывали исключительно со свойствами закалочной жидкости: одним жидкостям приписывали закаливающие способности, другим - нет.

Только в 1868 году Д.К. Чернов открыл существование «критических точек», то есть температур, при которых происходит скачкообразное изменение фазового состояния вещества. На основе этого открытия Д.К. Чернов разработал теорию закалки.

Дальнейшее развитие технологии закалочных процессов связано со многими именами выдающихся ученых. К настоящему времени металловедение - это огромная отрасль знаний. В последние два десятилетия в области закалки появляются и в последующем всесторонне изучаются теплофизические процессы охлаждения твердых тел в магнитных жидкостях.

Здесь особую роль сыграла работа В.В Чеканова и А.Я. Симоновского по применению в качестве закалочных сред различных магнитных жидкостей. Как будет ясно из последующего изложения, управление магнитным полем процессами охлаждения намагничивающихся шаров в магнитной жидкости открывает новые перспективы для создания регулируемой закалки деталей шарообразной формы. Сказанное и определяет актуальность проводимых в диссертации исследований.

00402а, №96-01-01747, №99-01-01057.

Для этого были поставлены следующее основные задачи:

- найти распределение температуры в объеме шара в различные моменты времени охлаждения в магнитной жидкости путем решения задачи теплопроводности при граничных условиях, заданных из эксперимента ;

- определить локальные и интегральные (средние по поверхности) показатели теплопереноса при охлаждении шаров различных диаметров в магнитной жидкости в магнитных полях различной напряженности;

Научная новизна работы состоит в следующем:

- впервые осуществлена закалка стальных шаров, изготовленных из шарикоподшипниковой стали ШХ15, в магнитной жидкости и экспериментально показано, что в процессе закалки в магнитной жидкости путем изменения величины приложенного магнитного поля можно управлять фазовым составом и твердостью на различных участках поверхности закаливаемых стальных шаров.

На заифсту выносятся:

- результаты экспериментального изучения влияния состава магнитных жидкостей на характер распределения осадка расслоившейся магнитной жидкости на разных участках поверхности шаров в широких температурных интервалах охлаждения;

Практическая ценность полученных результатов. Экспериментально выявлено, что при использовании магнитной жидкости в качестве закалочной среды и проведении локально-неоднородного охлаждения удается получать локально-неоднородную структуру и разную твердость на различных участках поверхности стальных шаров, закаленных в магнитных жидкостях, без существенных остаточных деформаций, что является основанием для решения важной технической задачи - осуществления бездеформационной закалки с управляемым распределением структуры и твердости в диапазоне 50-63 ед. HRC шарообразных тел, применяемых в различных областях техники.

Достоверность полученных результатов подтверждается: применением при проведении измерений стандартных приборов и оборудования; статистической обработкой результатов экспериментов; качественным совпадением результатов расчетов, проведенных по известным физико-математическим моделям, с многочисленными экспериментальными данными.

Личное творческое участие автора. Лично автором разработано и изготовлено основное и вспомогательное экспериментальное оборудование, проведены все эксперименты. Автор принимал участие в обсуждении и подготовке к публикации работ.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на научных конференциях СГСХА, г.Ставрополь, 1994-2000 гг.; Seventh International Conference on Magnetic Fluids, Bhavnagar, India, 1995; International Symposium on Microsystems, Intelligent Materials and Robots, Sendai, Japan, 1995; 7-й Международной конференции по магнитным жидкостям г.Плес, 1996 г.; Russian-Japanese Joint Seminar "The Physics and Modeling of Intelligent Materials and their Applications", Moscow, 1996; на Всероссийской научной конференции "Физико-химические проблемы нанотехноло-гий", Ставрополь, 1997 г.; III научной конференции преподавателей, аспирантов и студентов Ставропольского Университета "Актуальные проблемы современной науки", Ставрополь, 1997 г.; 8-й Международной Плесской конференции по магнитным жидкостям, г.Плес, 1998 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения. Содержит 124 страницы, в том числе 1 таблицу, 41 рисунок, список литературы из 105 наименований.

Заключение диссертации по теме "Теплофизика и теоретическая теплотехника"

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Впервые показано, что одновременно на различных участках поверхности шара могут сосуществовать различные режимы кипения магнитной жидкости - пленочный, переходный и пузырьковый. Участки поверхности шара, на которых реализуются различные режимы кипения магнитной жидкости, распределены регулярно по поверхности шара - в соответствие с распределением магнитного поля в окрестности шара.

6. Решена задача о распределении температуры в шаре диаметром 44 мм при охлаждении его в магнитной жидкости в магнитном поле при граничных условиях, взятых из экспериментов, и показано, что искажения температурного поля шара, вносимые неоднородным охлаждением его поверхности в магнитной жидкости, быстро убывают в направлении к центру шара. Определены локальные для шара диаметром 44 мм и эффективные (средние по поверхности) для шаров меньшего диаметра коэффициенты теплоотдачи при охлаждении их в магнитной жидкости в магнитных полях различной интенсивности. Показано, что коэффициенты теплоотдачи на полюсах шара диаметром 44 мм значительно выше, чем на экваторе шара. Найдено, что с уменьшением диаметров шаров при их охлаждении в магнитной жидкости влияние магнитного поля на эффективные коэффициенты теплоотдачи уменьшается.

7. Проведена закалка стальных шаров, выполненных из стали

Ill

ШХ15, в магнитной жидкости в магнитных полях различной интенсивности и найдено, что при термической обработке стальных шаров в магнитной жидкости можно добиваться различных механических свойств и различной микроструктуры на разных участках поверхности шаров, что представляет несомненный технологический интерес при производстве шариков в шарикоподшипниковой промышленности, в технологии производства различного рода шарнирных соединений в общем машиностроении и в робототехнике, где используются шаровые соединения, работающие в условиях действия различных нагрузок на разных участках поверхности.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Искендеров, Халаддин Джангир-оглы, Ставрополь

1. Фертман В. Е. Магнитные жидкости : Справочное пособие. -Минск: Высш. шк., 1988. - 184с.

2. Такетоми С., Тикадзуми С. Магнитные жидкости : Пер. с японск. М.: Мир, 1993. - 272с.

3. Розенцвейг P.E. Феррогидродинамика : Пер.с англ.- M.: Мир,1989.- 356 е., ил.

4. Баштовой В.Г., Берковский Б.М., Вислович А.Н. Введение в термомеханику магнитных жидкостей. М. : ИВТАН, 1985. -188 с.

5. Бибик Е.Е. Реология дисперсных систем.-Л.: Изд-во Ле-нингр. ун-та, 1981-72 с.

6. Берковский Б.М., Медведев В.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости. М.: Химия, 1989. - 240 с.

7. АС №985076 СССР. Закалочная среда./ Ставропольский пединститут: авторы изобретения В.В. Чеканов, А.Я. Симоновский. Заявл.26.05.81, №3294878/22-02; опубл. 30.12.82 // Б.И.,1982, №48

8. Несис Е.И. Кипение жидкостей. М.: Наука,1973.-280 с.

9. Зигель Р. Теплообмен в условиях ослабленной гравитации // Успехи теплопередачи. М., 1970. - С.162-259.

10. Несис Е.И., Чеканов В.В. Основные проблемы физики кипения и пути интенсификации теплообмена при фазовом превращении // Тепломассообмен. V.- Минск, 1976. - Т.З.,41 С.32-40.

11. Симоновский А.Я., Верховский С.Н. Об измерении частоты парообразования при кипении магнитной жидкости. // Тезисы докладов IV конференции по магнитным жидкостям. Иваново, 1985. С.94-95.

12. Симоновский А.Я., Верховский С.Н. Вопросы теплообмена при кипении магнитной жидкости на малой поверхности нагрева в неоднородном магнитном поле. // Электрификация и автоматизация с. х. Производства.: Тр. Ставроп. СХЦ. -Ставрополь, 1984. - С.29-37.

13. Блум Э.Я., Майоров М.М., Цеберс А.О. Проблемы теплообмена при кипении намагничивающихся жидкостей // Тепломассообмен IV. - Минск, 1980. - Т.IV - 4.1. - С.59-65.

14. Берро Л.Г., Симоновский А.Я., Чеканов В. В. Вопросы теплообмена при кипении ферромагнитной жидкости в магнитном поле // Тепломассообмен. -VI. Минск, 1980. - Т.IV.-4.1. - С.53-58

15. Мартынов С.И. Пленочное кипение магнитной жидкости в поле прямолинейного проводника с током. // Магнитная гидродинамика. 1984. - № 1. - С.25-28.

16. Мартынов С.И., Тактаров Н.Г. О кипении намагничивающихся жидкостей в магнитных полях. // Материалы II Всесоюзной школы-семинара по магнитным жидкостям. М., 1981. -С.39.

17. Стругов В.Г., Чеканов В.В. Особенности теплообмена при кипении магнитных жидкостей. // Теплофизика и гидрогазодинамика процессов кипения и конденсации. Рига, 1982. 1. Т.1. С.37-38.

18. Мартынов С.И., Налетова В.А. Образование и движение пузырьков в намагничивающейся жидкости в магнитном поле. // Теплофизика и гидродинамика процессов кипения и конденсации. Рига, 1982. - Т.1. - С.53.

19. Гогосов В.В., Аванесов С.Ю., Авдеева O.A., Клименко М.Ю., Симоновский А.Я. Явление Лейденфроста в магнитных жидкостях. // 8-я Международная Плесская конф. по магнитным жидкостям: Сб. науч. тр. -Плес, 1998. С.124-126.

20. Симоновский А.Я., Чеканов В.В. Нестационарный теплообмен цилиндра при кипении магнитной жидкости. // Материалы II Всесоюзной школы-семинара по магнитным жидкостям. / М. : Изд-во Московского Университета, 1981. С.48-49

21. Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. М. : ГИТТЛ, 1954, 250 с.

22. Симоновский А.Я. Теплоперенос при закалочном охлаждении в магнитной жидкости. // Магнитная гидродинамика, 1988.- №2. С.67-72.

23. Симоновский А.Я., Верховский С.Н. О локальных параметрах охлаждения цилиндра в магнитной жидкости. // Тезисы докладов IV Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям.- Т.2. Иваново, 1985. - С.96-97.

24. Симоновский А.Я., Кадников C.B. Температурное поле цилиндра при закалке в магнитной жидкости. // Тезисы докладов V Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. -Т.2 М., 1988. - С.82-83.

25. Гогосов В.В., Кирюшин В.В., Симоновский А.Я. Управление тепло- и массопереносом в магнитных жидкостях. 1. Распределение температуры при охлаждении цилиндра в магнитной жидкости. // Магнитная гидродинамика. 1994.1. Т.30, №2. С.163-170.

26. Гогосов В.В., Кирюшин В.В., Симоновский А.Я. Управление тепло- и массопереносом в магнитных жидкостях. 2. Распределение термических напряжений при охлаждении цилиндра в магнитной жидкости. // Магнитная гидродинамика. -1994. Т.30, №2. - С.171-178.

27. Гогосов В.В., Симоновский А.Я. О локально-неоднород-ном охлаждении при закалке в магнитной жидкости. // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. М., 1989. - С.3-12.

28. GogosovV.V., Simonovskii A.Ya. Heat and mass transfer in magnetic fluids. The First Japan CIS Joint Seminar on Electromagnetomechanics in Structures.// The Japan Society of Applied Electromagnetics - Tokyo, Japan.- 1992. -P.26-28.

29. Gogosov V.V., Simonovskii A.Ya., Smolkin R.D. Quenching and Separation in magnetic fluids. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. North - Holland - 1990. -№ 85. - P.227-232

30. Верховский C.H., Миркин JI.И., Симоновский А.Я. Структура и свойства сталей после управляемой закалки в магнитной жидкости. / / Физика и химия обработки материалов. 1990. № 2. - С.127-132.

31. Баштовой В.Г., Волкова О.Ю., Рекс А.Г. Влияние ориентации магнитного поля на процесс теплопереноса при кипении магнитных жидкостей. // Магнитная гидродинамика. 1992. - №2. - С.27-31.

32. Волкова О.Ю., Рекс А.Г. Теплоотдача цилиндра магнитной жидкости с потоком пузырьков газа. // Тезисы докладов VI Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. М., 1991. - Т.1. - С.80-81.

33. Bashtovoi V.G., Poginnitskaya S.G., Reks A.G. and Volkova O.Yu. Controlled heat transfer in two-component mag-netofluids systems. //J. of Magnetism and Magnetic Materials. 1993. - №122 - P.309-311.

34. Баштовой В.Г., Берковский Б.М., Рекс А.Г. Управление кипением магнитных жидкостей. // Труды Института тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова АН БССР. Минск, 1990.1. С.3-8 .

35. Bashtovoi V.G., Challant G. And Volkova O.Yu. Boiling heat transfer in magnetic Materials. 1993. - № 122.-P.305-308.

36. Гогосов В.В., Гришанина О.А., Кирюшин В.В., Симоновский

37. А.Я. Теплообмен пластины с магнитной жидкостью вблизи поверхности пластины. // 1-я Международная Плесская конф. по магнитным жидкостям: Сб. науч. тр. -Плес, 1996. -С.103-104.

38. Гришанина O.A., Симоновский А.Я. Явления тепломассопере-носа при закалочном охлаждении в магнитной жидкости. / / Механизация сельскохозяйственного производства. Сборник научных трудов СГСХА. Ставрополь, 1997. - С.45-49.

39. Гришанина O.A., Симоновский А.Я. Фигуры равновесия свободной поверхности магнитной жидкости вблизи поверхности пластины. // Механизация сельскохозяйственного производства. Сборник научных трудов СГСХА. Ставрополь, 1997. -С.67-73.

40. Гогосов В.В., Гришанина O.A., Кирюшин В.В., Симоновский А.Я. Теоретическое описание форм свободной поверхности магнитной жидкости, окружающей намагничивающуюся пластину во внешнем магнитном поле. // Магнитная гидродинамика, 1998. № 1. - С.50-57.

41. Милн-Томсон JI.M. Теоретическая гидродинамика. М. : Мир, 1964. 655 с.

42. Кобаско H.H. Закалка стали в жидких средах под давлением. Киев: Наукова думка, 1980. 208 с.

43. Гуляев JI.M. Металловедение. М.: Высшая школа. 1989. -563 с.

44. Лахтин Ю.М. Термическая обработка стали. Основы теории и технологии. М.: Машиностроение, 1973. - 69 с.

45. Петраш Л.В. Закалочные среды.-М.:Машгиз, 1959. 111 с.

46. Бернштейн М.Л. Закалка стали в магнитных полях. М.: Машгиз, 1959. 102 с.

47. Гогосов В.В., Симоновский А.Я., Коробова H.H. Использование магнитной жидкости в качестве закалочной среды. // Механизация и автоматизация производства. 1990. № 6. -С.34-35.

48. Верховский С.Н., Елизаров O.A., Симоновский А.Я., Бар-белко A.A. Повышение долговечности пальцев гусеницы тракторного двигателя. // Тезисы докладов краевой научно-практической конференции молодых ученых. Ставрополь, 1983. - С.94-95.

49. Верховский С.Н., Симоновский А.Я. Изменение твердости и микроструктуры углеродистых сплавов при закалке в магнитной жидкости. // Материалы III Всесоюзной школы-семинара по магнитным жидкостям. Плес, 1983. -С.50-53.

50. Симоновский А.Я. Формирование пристенного кипящего слоя и структурные превращения в стали при закалке в магнитной жидкости. Тезисы докладов XII Рижского совещания по магнитной гидродинамике. Саласпилс, 1987. - С.219-222.

51. Bashtovoi V.G.,Chernobai V.A., Nguyen Auyet Thang. Experimental study of heat transfer control in rectangular channel with magnetofluid coating. J. of Magnetism and Magnetic Materials. 1993. - № 122. -P.294-296.

52. Волкова О.Ю. Нестационарные процессы теплообмена при закалке в магнитных жидкостях под воздействием магнитного поля. // Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. Минск, 1993. 17 с.

53. Ильин И.Н., Турлайс Д.П., Ротбаум Я.М. О взаимном влиянии в системе «твердое тело-жидкость» в процессе длительного кипения при неизменном тепловом потоке // Кипение и конденсация, Рига, 1979, С.60-67.

54. Турлайс Д.П. Механизм взаимодействия кипящей жидкости с поверхностью теплообмена в процессе длительного кипения: Автореф. дис. . канд. техн. наук.- Каунас., 1987. 20 с.

55. Гогосов В.В., Искандеров Х.Д., Кирюшин В.В., Симоновский А.Я. Теплообмен шара с магнитной жидкостью. // Физико-химические и прикладные проблемы магнитных жидкостей. Сб. науч. тр. / СГУ. Ставрополь, 1997. - С.167-175.

56. Gogosov V.V., Iskanderov Kh.D., Kiryushin V.V., Simonov-skii A.Ya. Cooling of a Magnetizable Ball in Magnetic Fluids in the Presence of a Magnetic Field. Proceedings of the Steclov Institute of Mathematics. Vol.223, 1998.- P.66-74.

57. Скрипов В.П. Метастабильная жидкость. М.: Наука, 1972.- 312 с.

58. Седов Л.И. Механика сплошной среды. М. : Наука, 1983. -Т.1; 1984 Т.2.

59. Стреттон Д.А. Теория электромагнетизма. М.-Л.:ГИТТЛ, 1948. 539 с.

60. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред.-М.: Наука, 1982.- 620 с.

61. Гогосов В.В., Искандеров Х.Д., Симоновский А.Я. Влияние величины магнитного поля и размеров намагничивающихся шаров на изменение интенсивности их охлаждения в магнитных жидкостях со временем. // Магнитная гидродинамика -1999. Т.35, №2. - С.179-183.

62. Гогосов В.В., Искандеров Х.Д., Симоновский А.Я. Закалка стальных шаров в магнитной жидкости. / 8-я Международная Плесская конф. по магнитным жидкостям: Сб. науч. тр. -Плес, 1998. С.236.

63. Металловедение и термическая обработка стали: Справ, изд. 3-е изд., перераб. и доп. В 3-х т. / Основы термической обработки. Т. 2 / Под. ред. M.JI. Бернштейна, А.Г. Рахщтадта. М.: Металлургия, 1983. - 368 с.

64. Вонсовский C.B. Магнетизм. М.: Наука, 1971. - 1032 с.

65. Беляев Н.М., Рядно A.A. Методы теории теплопроводности. Учеб. пособие для вузов. В 2-х частях. - М. : Высшая школа, 1982.

66. Теория тепломасообмена: Учебник для вузов / С.И. Исаев, И.А. Кожинов и др.; Под ред. А.И. Леонтьева. М. : Высшая школа, 1979. - 495 е., ил.

67. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. 2-е изд., перераб. и доп. - М.-Л.: Машгиз, 1962. - 456 е., илл.

68. Арфкен Г. Математические методы в физике. Перевод с англ. М.: Атомиздат, 1970. 708 с.

69. Металловедение и термическая обработка стали: Справочник. М.: Машиностроение, 1983. - 352 с.

70. Блантер М.Е. Теория термической обработки стали. М. : Металлургия, 1984. - 328 с.

71. Блантер М.Е. Металловедение и термическая обработка. -М.: МАШГИЗ, 1963. 416 с.

72. Гуляев А.П. Металловедение. 5-е изд. перераб. М. : Металлургия, 1977. 647 с.

73. Раузин Я.Р. Термическая обработка хромистой стали. Изд. 4-е. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1978. 277 с.

74. Самохоцкий А.И., Кунявский М.Н. Лабораторные работы по124металловедению и термической обработке металлов. М. : Машиностроение, 1981. 184 с.

75. Металлография. Учебник для вузов. Лившиц Б.Г. М. : Металлургия, 1990. - 236 с.

76. Масленников Ф.И. Лабораторный практикум по металловедению. М.: Машгиз. - 1961. - 268 с.

77. Металлография железа. М.: Металлургия, 1972. - Т.1-3.

78. Глинер Б.М. Определение механических и технологических свойств металлов. М.: Машгиз, 1959. - 156 с.

79. Болховитинов Н.Ф., Болховитинова E.H. Атлас нормальных микроструктур металлов и сплавов. М.: Машгиз, 1965. -96 с.

80. Богомолова H.A. Практическая металлография. М., Высшая школа, 1978. 271 с.