一种研究磁性液体传热性能的实验装置,适用于对磁性液体传热性能的研究实验。该装置包括:左极靴(7)的左端面和上端面安装第一左水嘴(8-1)、第二左水嘴(8-2),右极靴(10)的右端面和上端面安装第一右水嘴(11-1)、第二右水嘴(11-2),螺栓(12)和第一螺母(15)将夹具(13)与右极靴组件连接,夹具(13)套在导杆(14)上,垫片(16)和第二螺母(17)将导杆(14)固定在底板(2)中,底板(2)上放置温控电热板(3),温控电热板(3)上端面放置导磁板(5),导磁板(5)与极靴端面之间注入磁性液体(6),通过数字温度计(4)读数变化研究磁性液体传热性能。该装置结构简单,装配方便。
1.一种研究磁性液体传热性能的实验装置,其特征在于:构成该装置包括:第一垫脚(1-1)、第二垫脚(1-2)、第三垫脚(1-3)、底板(2)、温控电热板(3)、数字温度计(4)、导磁板(5)、磁性液体(6)、左极靴(7)、第一左水嘴(8-1)、第二左水嘴(8-2)、永磁铁(9)、右极靴(10)、第一右水嘴(11-1)、第二右水嘴(11-2)、螺栓(12)、夹具(13)、导杆(14)、第一螺母(15)、垫片(16)、第二螺母(17);构成该装置的各部分之间的连接:所述第一垫脚(1-1)安装在底板(2)上的螺纹孔a中,所述第二垫脚(1-2)安装在底板(2)上的螺纹孔b中,所述第三垫脚(1-3)安装在底板(2)上的螺纹孔c中;将导杆(14)安装在底板(2)上的孔d中,通过垫片(16)和第二螺母(17)将导杆(14)固定在底板(2)中;所述第一左水嘴(8-1)安装在左极靴(7)左端面处,第一左水嘴(8-1)和左极靴(7)之间通过螺纹连接;所述第二左水嘴(8-2)安装在左极靴(7)上端面处,第二左水嘴(8-2)和左极靴(7)之间通过螺纹连接。上述装配过程形成左极靴组件;所述第一右水嘴(11-1)安装在右极靴(10)右端面处,第一右水嘴(11-1)和右极靴(10)之间通过螺纹连接;所述第二右水嘴(11-2)安装在右极靴(10)上端面处,第二右水嘴(11-2)和右极靴(10)之间通过螺纹连接。上述装配过程形成右极靴组件;所述永磁铁(9)安装在左极靴组件的右端面处,所述右极靴组件安装在永磁铁(9)的右端面处;将夹具(13)卡到右极靴组件的右端面上的凸台中,用螺栓(12)和第一螺母(15)将夹具(13)和右极靴组件连接到一起。上述装配过程形成滑动组件;所述滑动组件上的夹具(13)套在导杆(14)上,夹具(13)和导杆(14)之间通过螺纹连接;所述温控电热板(3)安装在底板(2)的上端面处,所述导磁板(5)安装在温控电热板(3)的上端面处;在滑动组件的左极靴(7)和右极靴(10)与导磁板(5)之间注入磁性液体(6),将数字温度计(4)的温度测点粘贴在与磁性液体接触的导磁板上壁面。
2.根据权利要求1所述的一种研究磁性液体传热性能的实验装置,其特征在于:所述第一垫脚(1-1)、第二垫脚(1-2)、第三垫脚(1-3)分别安装在底板(2)上的螺纹孔a、b、c中,用来调节底板(2)位置的水平。
3.根据权利要求1所述的一种研究磁性液体传热性能的实验装置,其特征在于:所述左极靴(7)、永磁铁(9)和右极靴(10)为矩形块,永磁铁(9)安装在左极靴组件的右端面处和右极靴组件的左端面处;将夹具(13)卡到右极靴组件的右端面上的凸台中形成滑动组件;滑动组件上的夹具(13)和导杆(14)之间通过螺纹连接,调节滑动组件和导磁板(5)之间的间隙。技术领域
本发明涉及一种探究磁性液体传热性能的实验装置,适用于对磁性液体密封传热特性的研究实验。
背景技术
磁性液体密封具有零泄漏、长寿命、高可靠性等优点,因而在密封领域获得了广阔的应用。然而随着航空、军工、能源、电力等行业的发展,对密封提出了越来越高的要求,例如对密封的旋转轴的线速度要求越来越高。而磁性液体密封应用于高速旋转密封时将会引起摩擦耗散变大、磁性液体发热量变大,温度升高,从而导致磁性下降,粘度减小,基载液挥发量变大,影响密封性能和寿命。可见,高线速度条件下磁性液体发热严重,是制约磁性液体在高线速度密封领域应用的关键因素。进行磁性液体传热性能的研究对解决磁性液体高速旋转密封难题,推广磁性液体在航空、军工等领域的高速旋转密封的应用具有非常重要的意义。对于普通液体的传热特性主要研究其对流换热,然而磁性液体作为一种新型的功能材料在传热特性方面有着其特有的性质。磁性液体在磁场作用下表现出各向异性,其传热性能的好坏受磁场的影响很大,故传统的研究液体传热特性的实验装置无法满足磁性液体传热特性的研究。而专门针对磁性液体传热特性研究的实验装置鲜有报道,已经有的装置也存在着结构复杂、操作不便等问题。本发明提出了一种研究磁性液体传热性能的实验装置,该装置能够在相同的实验条件下,通过测量磁场作用下不同磁性液体在密封间隙内的温度来研究不同磁性液体的传热性能,成功满足了对磁性液体传热特性的研究需求,为解决磁性液体高速旋转密封难题具有很高的价值。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是,设计出一种研究磁性液体传热性能的实验装置,使之操作简单、可靠,方便的研究磁性液体传热性能的优劣。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种研究磁性液体传热性能的实验装置,构成该装置包括:第一垫脚、第二垫脚、第三垫脚、底板、温控电热板、数字温度计、导磁板、磁性液体、左极靴、第一左水嘴、第二左水嘴、永磁铁、右极靴、第一右水嘴、第二右水嘴、螺栓、夹具、导杆、第一螺母、垫片、第二螺母;构成该装置的各部分之间的连接:所述第一垫脚安装在底板上的螺纹孔a中,所述第二垫脚安装在底板上的螺纹孔b中,所述第三垫脚安装在底板上的螺纹孔c中;将导杆安装在底板上的孔d中,通过垫片和第二螺母将导杆固定在底板上;所述第一左水嘴安装在左极靴左端面处,第一左水嘴和左极靴之间通过螺纹连接;所述第二左水嘴安装在左极靴上端面处,第二左水嘴和左极靴之间通过螺纹连接。上述装配过程形成左极靴组件;所述第一右水嘴安装在右极靴右端面处,第一右水嘴和右极靴之间通过螺纹连接;所述第二右水嘴安装在右极靴上端面处,第二右水嘴和右极靴之间通过螺纹连接。上述装配过程形成右极靴组件;所述永磁铁安装在左极靴组件的右端面处,所述右极靴组件安装在永磁铁的右端面处;将夹具卡到右极靴组件的右端面上的凸台中,用螺栓和第一螺母将夹具和右极靴组件连接到一起。上述装配过程形成滑动组件;所述滑动组件上的夹具套在导杆上,夹具和导杆之间通过螺纹连接;所述温控电热板安装在底板的上端面处,所述导磁板安装在温控电热板的上端面处;在滑动组件的左极靴和右极靴与导磁板之间注入磁性液体,将数字温度计的温度测点粘贴在与磁性液体接触的导磁板上壁面。第一垫脚、第二垫脚、第三垫脚分别安装在底板上的螺纹孔a、b、c中,用来调节底板位置的水平。左极靴、永磁铁和右极靴为矩形块,永磁铁安装在左极靴组件的右端面处和右极靴组件的左端面处;将夹具卡到右极靴组件的右端面上的凸台中形成滑动组件;滑动组件上的夹具和导杆之间通过螺纹连接,调节滑动组件和导磁板之间的间隙。导磁板放置在温控电热板上端面处进行加热,温度范围:25-300°C。左极靴和右极靴的中间开有圆柱形水槽,所述第一左水嘴安装在左极靴左端面处,作为冷却水入口;所述安装在左极靴上端面处的第二左水嘴与所述安装在右极靴右端面处的第一右水嘴通过水管连接;所述第二右水嘴安装在右极靴上端面处,作为冷却水出口。形成循环水冷却系统。在左极靴和右极靴的端面与导磁板之间注入磁性液体,数字温度计的温度测点安装在磁性液体中心线处,通过温度计读数变化进行磁性液体传热性能的实验研究。本发明和已有技术相比,具有如下优点:(1)导磁板、永磁体和极靴件的设计考虑了磁场对磁性液体传热性能的影响,使结果可靠。(2)导杆与滑动组件之间的螺纹连接设计可以方便地调节滑动组件与导磁板之间的间隙,考虑了密封间隙的影响。(3)实验时通过温度计的读数可以直观的研究磁性液体的传热性能。(4)垫脚的设计可以调节实验装置的水平,使接触磁性液体的表面受热均匀。(5)水嘴与极靴的螺纹连接设计使装配简单方便。总之,该装置结构简单,装配方便,易于操作。
附图说明
图1一种研究磁性液体传热性能的实验装置主视图。图2图1的K向视图。图3左极靴的主视图。图4左极靴的左视图。图5右极靴的主视图。图6右极靴的左视图。图7第一左水嘴和第一右水嘴的主视图。图8第二左水嘴和第二右水嘴的主视图。图9夹具的主视图。图10导杆的主视图。
具体实施方式
以附图为具体实施方式对本发明作进一步说明:一种研究磁性液体传热性能的实验装置,如图1、2,该装置包括:第一垫脚1-1、第二垫脚1-2、第三垫脚1-3、底板2、温控电热板3、数字温度计4、导磁板5、磁性液体6、左极靴7、第一左水嘴8-1、第二左水嘴8-2、永磁铁9、右极靴10、第一右水嘴11-1、第二右水嘴11-2、螺栓12、夹具13、导杆14、第一螺母15、垫片16、第二螺母17;构成该装置的各部分之间的连接:所述第一垫脚1-1安装在底板2上的螺纹孔a中,所述第二垫脚1-2安装在底板2上的螺纹孔b中,所述第三垫脚1-3安装在底板2上的螺纹孔c中;将导杆14安装在底板2上的孔d中,通过垫片16和第二螺母17将导杆14固定在底板2中;所述第一左水嘴8-1安装在左极靴7左端面处,第一左水嘴8-1和左极靴7之间通过螺纹连接;所述第二左水嘴8-2安装在左极靴7上端面处,第二左水嘴8-2和左极靴7之间通过螺纹连接。上述装配过程形成左极靴组件;所述第一右水嘴11-1安装在右极靴10右端面处,第一右水嘴11-1和右极靴10之间通过螺纹连接;所述第二右水嘴11-2安装在右极靴10上端面处,第二右水嘴11-2和右极靴10之间通过螺纹连接。上述装配过程形成右极靴组件;所述永磁铁9安装在左极靴组件的右端面处,所述右极靴组件安装在永磁铁9的右端面处;将夹具13卡到右极靴组件的右端面上的凸台中,用螺栓12和第一螺母15将夹具13和右极靴组件连接到一起。上述装配过程形成滑动组件;所述滑动组件上的夹具13套在导杆14上,夹具13和导杆14之间通过螺纹连接;所述温控电热板3安装在底板2的上端面处,所述导磁板5安装在温控电热板3的上端面处;在滑动组件的左极靴7和右极靴10与导磁板5之间注入磁性液体6,将数字温度计4的温度测点粘贴在与磁性液体接触的导磁板壁面上。左极靴7和右极靴10为等高的矩形块,如图3、图5所示,中心位置开有完全相同的圆柱形水槽。左极靴7和右极靴10的圆柱形水槽的上面部分开有完全相同的螺纹孔e、g,端面开有完全相同的螺纹孔f、h,如图4、图6所示,结构上的区别在于右极靴10的右端面有一个开有孔i的凸台。第一左水嘴8-1和第一右水嘴11-1外形尺寸完全相同,如图7所示,水嘴的螺纹与螺纹孔f、h尺寸吻合,没有螺纹的一端外接水管。第二左水嘴8-2和第二右水嘴11-2外形尺寸完全相同,如图8所示,水嘴的螺纹与螺纹孔e、g尺寸吻合,没有螺纹的一端外接水管。夹具13,如图9所示,孔j、k与图6的孔i连通,用螺栓12和第一螺母15将夹具13和右极靴组件连接到一起,夹具13还开有螺纹孔l。导杆14,如图10所示,导杆14上面部分的螺纹与图9的螺纹孔l尺寸吻合,下面的螺纹与图2的孔d尺寸吻合,通过垫片16和第二螺母17将导杆14固定在底板2中。永磁铁9为长方体,材料选用钕铁硼。导磁板5为长方体,材料选用2Cr13。左极靴7和右极靴10,材料选用2Cr13。底板2、第一左水嘴8-1、第二左水嘴8-2、第一右水嘴11-1、第二右水嘴11-2、夹具13和导杆14,材料选用不导磁材料,如304不锈钢。在左极靴7和右极靴10的端面与导磁板5之间注入磁性液体6,导磁板5放置在温控电热板3的上端面进行加热,左极靴7和右极靴10的圆柱形水槽与水嘴连通,通过第一左水嘴8-1作为冷却水入口;第二左水嘴8-2与第一右水嘴11-1用水管连接;第二右水嘴11-2作为冷却水出口,达到对左极靴7和右极靴10的降温,带走被加热磁性液体6的热量。数字温度计4的温度测点安装在磁性液体6的中心线位置处,通过温度计读数变化进行磁性液体传热性能的研究。