Ссылка для цитирования : Сандуляк Д. А. Варианты магнитно-реологического метода контроля магнитной восприимчивости одиночной частицы // Изв. вузов. Приборостроение. 2024. Т. 67, № 7. С. 599–608. DOI: 10.17586/0021-3454-2024-67-7-599-608.

Аннотация. Рассматриваются особенности и варианты предложенного метода определения магнитной восприимчивости χ такого специфичного ферро(ферри)магнетика, как одиночная частица малых размеров. Метод базируется на анализе конкуренции сил, в том числе магнитной, зависимой от χ, действующих на исследуемую частицу, перемещающуюся по вертикали в столбе покоящейся жидкости. Сформулированы требования к реализации магнитно-реологического метода (МР-метода), исполнение которых позволит обоснованно свести в общем случае трехмерную задачу определения χ к результативной одномерной, причем к вполне приемлемому для достижения решения уравнению баланса сил. Рассматриваются три варианта МР-метода: с перемещением частицы вниз, с ее перемещением вверх и с управляемым перемещением вверх до состояния зависания. Приведены соответствующие выражения для определения χ по данным, получаемым при выполнении опытов.

Ключевые слова: магнитно-реологический метод, одиночная частица, магнитная восприимчивость, неоднородное поле, магнитный силовой фактор

Благодарность: исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках госзадания в сфере науки (проект FSFZ-2024-0005).

Список литературы:

1. Сандуляк Д. А., Сандуляк А. А., Полисмакова М. Н., Ершова В. А., Сандуляк А. В., Курмышева А. Ю., Соловьев И. А. Методика пондеромоторного контроля магнитной восприимчивости дисперсных образцов и частиц железосодержащих сорбентов // Изв. вузов. Приборостроение. 2023. Т. 66, № 7. С. 602–611. DOI: 10.17586/0021-34542023-66-7-602-611.
2. Сандуляк Д. А., Сандуляк А. А., Полисмакова М. Н., Сандуляк А. В., Харин А. С., Соловьев И. А. Оценка критериальной объемной доли феррочастиц в порошке для контроля магнитных свойств отдельных частиц // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2023. № 2. С. 16–22. DOI: 10.25791/pribor.2.2023.1387.
3. Sandulyak A. A., Sandulyak A. V., Ershova V. et al. Definition of a magnetic susceptibility of conglomerates with magnetite particles. Particularities of defining single particle susceptibility // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2017. Vol. 441. P. 724–734. DOI: 10.1016/j.jmmm.2017.06.027.
4. Пат. 2773630 РФ. Способ контроля магнитной восприимчивости частиц по концентрационной зависимости восприимчивости их дисперсных образцов / А. А. Сандуляк , В. А. Ершова, А. В. Сандуляк, М. Н. Полисмакова. Опубл. 06.06.2022.
5. Сандуляк А. А., Сандуляк Д. А., Полисмакова М. Н., Сандуляк А. В., Ершова В. А., Киселев Д. О. Создание и реализация метода магнитно-реологического контроля магнитной восприимчивости одиночной частицы // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2023. № 5. С. 1–10. DOI: 10.17586/0021-3454-202366-7-602-611.
6. Пат. 2753159 РФ. Способ магнитно-реологического контроля магнитной восприимчивости частицы / А. А. Сандуляк, А. В. Сандуляк, В. А. Ершова, Д. А. Сандуляк. Опубл. 12.08.2021.
7. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973. 752 с.
8. Li W., Zhou L., Han Y., Xu R. Numerical simulation and experimental verification for magnetic field analysis of thread magnetic matrix in high gradient magnetic separation // Powder Technology. 2019. Vol. 355. P. 300–308. DOI: 10.1016/j.powtec.2019.07.024.
9. Xue Z., Wang Y., Zheng X., Lu D., Li X. Particle capture of special cross-section matrices in axial high gradient magnetic separation: A 3D simulation // Separation and Purification Technology. 2020. Vol. 237. P. 116375. DOI: 10.1016/j. seppur.2019.116375.
10. Wu T. H., Mao J. H., Wang J. T., Wu J. Y., Xie Y. B. A New On-Line Visual Ferrograph // Tribology Trans. 2009. Vol. 52. P. 623–631. DOI: 10.1080/10402000902825762.
11. Baik S. K., Ha D. W., Ko R. K., Kwon J. M. Magnetic field analysis of high gradient magnetic separator via finite element analysis // Physica C. 2012. Vol. 480. P. 111–117. DOI: 10.1016/j.physc.2012.04.036.
12. Ito D., Nishimura K., Miura O. Removal and recycle of phosphate from treated water of sewage plants with zirconium ferrite adsorbent by high gradient magnetic separation // Journal of Physics: Conf. Series. 2009. Vol. 156. P. 012033. DOI: 10.1088/1742-6596/156/1/012033.
13. Liu Y.-L., Li D.-W., He J. et al. A periodic magnetic field as a special environment for scientific research created by rotating permanent magnet pair // Rev. of Scientific Instruments. 2018. Vol. 89. P. 105103. DOI: 10.1063/1.5016570.
14. Zeng J., Tong X., Yi F., Chen L. Selective capture of magnetic wires to particles in high gradient magnetic separation // Minerals. 2019. Vol. 9 (9). P. 509. DOI: 10.3390/min9090509.
15. Hu K., Sun J., Guo Z. et al. A Novel Magnetic Hydrogel with Aligned Magnetic Colloidal Assemblies Showing Controllable Enhancement of Magnetothermal Effect in the Presence of Alternating Magnetic Field // Advanced Materials. 2015. Vol. 27. P. 2507–2514. DOI: 10.1002/adma.201405757.
16. Sandulyak A. A., Sandulyak A. V., Polismakova M. N., Kiselev D. O., Ershova V. A., Sandulyak D. A. The Use of Spherical Pole Pieces for Performing the Faraday Balance Method // Instruments and Experimental Techniques. 2018. Vol. 61 (1). P. 123–126. DOI: 10.1134/S0020441218010293.
17. Пат. 2737609 РФ. Устройство для создания и диагностики зоны стабильной неоднородности магнитного поля / А. А. Сандуляк, А. В. Сандуляк, М. Н. Полисмакова, Д. А. Сандуляк, Д. О. Киселев. Опубл. 1.12.2020 г.
18. Пат. 2805765 РФ. Способ магнитно-реологической диагностики магнитной восприимчивости частицы при ее магнитоуправляемом перемещении в жидкости / А.А. Сандуляк, Д. А. Сандуляк, М. Н. Полисмакова, А. В. Сандуляк, А. С. Харин, И. А. Соловьев. Опубл. 24.10.2023.
19. Пат. 2813499 РФ. Магнитно-реологический способ определения магнитной восприимчивости частицы / Д. А. Сандуляк, А. А. Сандуляк, В. А. Ершова, А. В. Сандуляк, М. Н. Полисмакова. Опубл. 12.02.2024.