Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.abitu.ru/en2002/closed/viewwork.html?thesises=145 Дата изменения: Fri May 5 15:24:48 2006 Дата индексирования: Tue Oct 2 03:24:55 2012 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: lunar module

Исследование анизотропии теплопроводности магнитной жидкости с
мелкодисперсным наполнителем в магнитном поле.
Гудимчук Никита, 11 класс
Диканский Юрий Иванович, профессор, доктор физико-математических наук
Россия, г. Ставрополь, Государственное образовательное учреждение
дополнительного образования детей «Центр творческого развития и
гуманитарного образования для одаренных детей «Поиск»»

Магнитные жидкости - ультрадисперсные коллоиды ферро- и
ферримагнетиков в настоящее время привлекают внимание исследователей в
связи с проявлением ими ряда свойств в магнитном и электрическом полях. В
частности, известно, что в магнитном поле в магнитных жидкостей наблюдается
анизотропия ряда свойств - оптических, электрических и др. В некоторых
теоретических работах показано, что воздействие магнитного поля должно
изменять теплопроводность магнитных жидкостей, что могло бы найти
применение в теплотехнике. В то же время, об обнаружении существенной
зависимости коэффициента теплопроводности магнитных жидкостей от
напряженности магнитного поля до настоящего времени не сообщалось.
В настоящей работе рассматривается зависимость теплопроводности
композиционной жидкой среды, представляющей собой магнитную жидкость с
мелкодисперсным немагнитным наполнителем. В качестве немагнитного
наполнителя использовались графитовая пыль, размер частиц которой
составлял порядка нескольких микрометров. При воздействии на магнитную
жидкость с мелкодисперсным немагнитным наполнителем магнитного поля,
вследствие намагничивания магнитной жидкости омывающей немагнитные частицы
последние приобретают дипольные моменты, направленные против внешнего поля.
Наличие индуцированных магнитных моментов у частиц приводит к их
взаимодействию и объединению в цепочечные структуры, т.е. к созданию
структурной анизотропии. Так как теплопроводность включений значительно
превосходит теплопроводность магнитной жидкости, то процессы их
структурообразования[pic] должны приводить к изменению теплопроводности
всей среды. Действительно, при совпадении направления теплового потока с
направлением внешнего магнитного поля, для теплопроводности такой жидкости
можно получить:
[pic] ,
Здесь (а, (ж - коэффициенты теплопроводности частицы и жидкости, nz -
коэффициент деполяризации, (а - объемная концентрация частиц.

Коэффициент деполяризации определяется выражением:
[pic],
где r =[pic] - отношение длины к диаметру стержня.
Увеличение магнитного поля приводит к удлинению агрегатов, и, как
следствие, уменьшению деполяризующего фактора. Следовательно, с увеличением
напряженности магнитного поля, совпадающего по направлению с градиентом
температуры, должен наблюдаться рост коэффициента теплопроводности,
обусловленный увеличением длины цепочечных агрегатов.
С целью подтверждения этого вывода были проведены экспериментальные
исследования коэффициента теплопроводности композиционной магнитной
жидкости с мелкодисперсным графитовым наполнителем. Исследования
проводились на тонких слоях образцов методом относительного плоского слоя.
При этом однородное магнитное поле, создаваемое катушками Гельмгольца,
было направлено в одном случае перпендикулярно слою магнитной жидкости, а
во втором - вдоль его поверхности.
Оказалось, что действие магнитного поля, направленного вдоль градиента
температуры, действительно приводит к увеличению теплопроводности
исследуемой среды, при этом разница между теплопроводностью без магнитного
поля и при максимальном поле составила 17%. В случае же направления
перпендикулярно тепловому потоку коэффициент теплопроводности уменьшается,
причем теплопроводность среды при наибольшем поле отличается от
теплопроводности без поля на 11 %.
Анализ экспериментально полученных зависимостей коэффициента
теплопроводности от напряженности магнитного поля позволил заключить о
качественном согласии выводов теории и результатов эксперимента.
Таким образом, в работе показана возможность создания на основе
магнитных жидкостей устройств и элементов с управляемыми теплофизическими
свойствами, в частности, с управляемым с помощью магнитного поля
коэффициентом теплопроводности.