Исследование капиллярного подъёма магнитной жидкости при воздействии неоднородного магнитного поля

,

где и – индуктивности пустой катушки и катушки, надетой на образец, соответственно, измеренные мостовым методом. Координата катушки индуктивности относительно нижнего конца трубки измерялась по милли

метровой шкале с ошибкой не более 0,5 мм. Считая величину пропорциональной концентрации магнитной фазы на соответствующем расстоянии от нижнего конца трубки, оказалось возможным по результатам описанных измерений судить о распределении магнитной фазы вдоль оси пористого материала.

На рисунке 3 графически представлены результаты экспериментов, проведённых для трёх песчаных образцов с различным размером песчинок (различного уровня пористости) в отсутствии внешнего магнитного поля после пятнадцати минут пребывания нижнего конца трубки в резервуаре с магнитной жидкостью. На рисунке 4 показаны результаты, полученные после пятнадцатиминутного пребывания образца в неоднородном магнитном поле. На рисунках 5, 6 и 7 представлены те же результаты для каждого образца в отдельности.

Сложный характер изучаемой зависимости не позволил сколько-нибудь уверенным образом осуществить аппроксимацию полученных результатов. По всей видимости, этого невозможно сделать в принципе, поскольку получаемые таким образом кривые несут в себе информацию об индивидуальных особенностях структуры каждого конкретного образца.

Полученные результаты позволяют делать выводы о возможности использования описанной методики для оценки объёмного содержания капиллярных каналов в пористых материалах. Для этого введём эффективную намагниченность пропитанного магнитной жидкостью объёма, равную измеренной намагниченности образца в целом и связанную с намагниченностью магнитной жидкости следующим образом:

,

где - объём заполненных магнитной жидкостью капилляров, - общий объём образца, - намагниченность магнитной жидкости. Поскольку в слабых полях намагниченность МЖ связана с её восприимчивостью линейным соотношением , то перепишем последнее равенство в виде:

.

Таким образом, для доли заполненного магнитной жидкостью объёма, то есть для доли объёма, приходящегося на капилляры, получим:

.

Определяя магнитную проницаемость соотношением

,

окончательно получим:

, (4)

где - индуктивность катушки, заполненной магнитной жидкостью, - коэффициент заполняемости катушки.

По всей видимости, разработанный метод оценки относительного объёмного содержания капилляров пористых материалов может иметь весьма широкое значение, например, в области геологоразведки, поскольку известно, что одним из признаков наличия залежей нефти является определённая пористость близлежащих пород [106].

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ДИАМЕТРА КАПИЛЛЯРОВ ПО ИЗМЕРЕНИЮ СКОРОСТИ КАПИЛЛЯРНОГО ПОДЪЁМА МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ ПРИ ПОМОЩИ МАГНИТНЫХ И ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ

Кроме изложенного выше метода оказалась возможной разработка методики оценки размеров капилляров по скорости подъёма в них магнитной жидкости.

Оценить среднюю скорость движения жидкости, поднявшейся по капилляру радиусом на некоторую высоту , можно на основании закона сохранения энергии:

,

где - работа сил трения в единице объёма, - скорость движения мениска в нижней точке капилляра, - его скорость на высоте .

Найдём работу сил трения. Очевидно, что средняя сила трения на пути подъёма по капилляру МЖ, определяется его размерами, вязкостью магнитной жидкости и объёмом боковой поверхности столба жидкости, который равномерно возрастает по мере подъёма мениска:

,

где - площадь сечения капилляра, - коэффициент динамической вязкости МЖ, - средняя скорость подъёма жидкости.

Поскольку работа сил трения в этом случае может быть представлена выражением

,

то работа в единице объёма будет, очевидно, равна:

.

 Скачать реферат