techusguИзвестия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологииProceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology2223-1528Юго-Западный государственный университет10.21869/2223-1528-2023-13-2-150-163techusgu-145Research ArticleФИЗИКАPHYSICSФорма и устойчивость локального теплопередающего магнитожидкостного покрытия на пластинеShape and Stability of a Local Heat-Transfer Magnetofluid Coating on a PlateЗалетилоА. А.ZaliatsilaA. А.

Залетило Александра Анатольевна, магистрант кафедры ЮНЕСКО «Энергосбережение и возобновляемые источники энергии»

пр. Независимости, д. 65, г. Минск 220013

Alexandra A. Zaliatsila, Undergraduate of the UNESCO Chair "Energy Saving and Renewable Energy Sources"

65 Nezavisimosti Ave., Minsk 220013

РексА. Г.ReksА. G.

Рекс Александр Георгиевич, доктор физико- математических наук, профессор, профессор кафедры ЮНЕСКО «Энергосбережение и возобновляемые источники энергии»

пр. Независимости, д. 65, г. Минск 220013

Alexander G. Reks, Dr. of Sci. (Physics and Ma- thematics), Professor, Professor of the UNESCO Chair "Energy Saving and Renewable Energy Sources"

65 Nezavisimosti Ave., Minsk 220013

agreks@tut.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus202325072023132150163Copyright © Залетило А.А., Рекс А.Г., 20232023Залетило А.А., Рекс А.Г.Zaliatsila A.А., Reks А.G.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://techusgu.elpub.ru/jour/article/view/145

Цель. Исследовать форму и устойчивость магнитожидкостного покрытия на плоской поверхности в неоднородном магнитном поле постоянного магнита.Методы. В экспериментах использованы магнитные жидкости на основе трансформаторного масла ММТ44 и ММТ-21 с намагниченностью насыщения соответственно 43,8 и 21,2 кА/м. Магнитожидкостное покрытие формировалось на поверхности горизонтальной и вертикальной немагнитных пластин в локально неоднородном магнитном поле постоянных магнитов. Источник неоднородного магнитного поля – система из двух магнитов прямоугольной формы. Размер магнитной системы 40×12×10 мм. Максимальные значения напряженности магнитного поля и градиента достигают соответственно 180 кА/м и 8∙104 кА/м2. Проведено исследование формы и устойчивости сидячего и подвешенного магнитожидкостного покрытия при различных ориентациях пластины.Результаты. Изучена форма и устойчивость магнитожидкостного покрытия на горизонтальной и вертикальной пластинах. Установлены экспериментальные зависимости высоты и длины покрытия от объема магнитной жидкости. Установлено, что покрытие может иметь некоторый максимальный объем. При превышении этого объема происходит растекание жидкости по поверхности пластины либо отрыв части объема жидкости. Предельный объем покрытия определяется магнитными характеристиками магнитной жидкости и магнитного поля.Вывод. Установлена возможность формирования сидячего и подвешенного локального магнитожидкостного покрытия на горизонтальной и вертикальной пластинах. Высота и длина магнитожидкостного покрытия на пластине зависят от объема магнитной жидкости, а также от характеристик магнитной системы и намагниченности магнитной жидкости. Полученные результаты могут быть использованы при формировании магнитожидкостных покрытий охлаждаемых участков нагретых поверхностей.

Purpose. Investigate the shape and stability of a magnetic fluid coating on a flat surface in a non-uniform magnetic field of a permanent magnet.Methods. Magnetic fluids based on transformer oil MMT-44 and MMT-21 with saturation magnetization of 43.8 and 21.2 kA/m, respectively, were used in the experiments. A magnetic-fluid coating was formed on the surface of horizontal and vertical non-magnetic plates in a locally inhomogeneous magnetic field of permanent magnets. The source of the inhomogeneous magnetic field is a system of two rectangular magnets. The size of the magnetic system is 40×12×10 mm. The maximum values of the magnetic field strength and gradient reach 180 kA/m and 8∙104 kA/m2, respectively. The shape and stability of a sessile and suspended magnetic fluid coating were studied for various plate orientations.Results. The shape and stability of the magnetic fluid coating on horizontal and vertical plates are studied. The experimental dependences of the height and length of the coating on the volume of the magnetic fluid are established. It is established that the coating can have a certain maximum volume. When this volume is exceeded, the liquid spreads over the surface of the plate or a part of the liquid volume is separated. The limiting volume of the coating is determined by the magnetic characteristics of the ferrofluid and the magnetic field.Conclusion. The possibility of forming a sessile and suspended local magnetic fluid coating on horizontal and vertical plates is established. The height and length of the magnetic fluid coating on the plate depend on the volume of the magnetic fluid, as well as on the characteristics of the magnetic system and the magnetization of the magnetic fluid. The results obtained can be used in the formation of magnetic fluid coatings of cooled sections of heated surfaces.

магнитная жидкостьсвободная поверхностьмагнитное полемагнитожидкостное покрытиеmagnetic fluidfree surfacemagnetic fieldmagnetic fluid coating.Публикация подготовлена при выполнении Задания 2.15 государственной программы научных исследований «Энергетические и ядерные процессы и технологии» (2021–2025 гг.).The publication was prepared in the course of completing Task 2.15 of the State Scientific Research Program "Energy and Nuclear Processes and Technologies" (2021–2025).ReferencesКутателадзе С. С., Накоряков В. Е.. Тепломассообмен и волны в газожидкостных системах. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1984. 302 с.Kutateladze S. S., Nakoryakov V. E. Teplomassoobmen i volny v gazozhidkostnykh sistemakh [Heat and mass transfer and waves in gas-liquid systems]. Novosibirsk, Nauka Publ., Sib. otd-nie, 1984. 302 p.Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача. 5-е изд., стер. М.: АРИС, 2014. 417 с.Isachenko V. P., Osipova V. A., Sukomel A. S. Teploperedacha [Heat transfer]. 5th ed., ster. Moscow, ARIS Publ., 2014. 417 p.Rosensweig R. E. Ferrohydrodynamics. Cambridge, USA: Cambridge University Press, 1985. 344 p.Rosensweig R. E. Ferrohydrodynamics. Cambridge, USA, Cambridge University Press, 1985. 344 p.Баштовой В. Г., Берковский Б. М., Вислович А. Н. Введение в термомеханику магнитных жидкостей. М.: ИВТАН СССР, 1985. 188 с.Bashtovoy V. G., Berkovskiy B. M., Vislovich A. N. Vvedenie v termomekhaniku magnitnykh zhidkostei [Introduction to Thermomechanics of Magnetic Fluids]. New York, USA, Hemisphere Publishing Corporation, 1988. 216 p.Берковский Б. М., Медведев В. Ф., Краков М. С. Магнитные жидкости. М.: Химия, 1989. 240 с.Berkovskiy B. M., Medvedev V. F., Krakov M. S. Magnitnye zhidkosti [Magnetic Fluids]. Moscow, Khimiya Publ., 1993. 243 p.Magnetic fluids and applications handbook / editor-in-chief: B.Berkovski, ed. V. Bashtovoi. New York, USA: Begell House Inc. Publishers, 1996. 851p.Magnetic fluids and Applications Handbook; editor-in-chief: B. Berkovski; ed. V. Bashtovoi. New York, USA, Begell House Inc. Publ., 1996. 851 p.Рекс А. Г. Некоторые вопросы механики магнитожидкостных систем со свободной поверхностью. Минск: Белорус. нац. техн. ун-т, 2005. 256 с.Reks A. G. Nekotoryye voprosy mekhaniki magnitozhidkostnykh sistem so svobodnoy poverkhnost'yu [Some questions of mechanics of magnetofluidic systems with a free surface]. Minsk, Belarusian National Technical Univ. Publ., 2005. 256 p.Nonlinear waves on the magnetic fluid surface / V. Bashtovoi, A. Reks, E. Taits, R. Foiguel // J. Magnetism and Magnetic Materials. 1987. Vol. 65. P. 321–323.Bashtovoi V., Reks A., Taits E., Foiguel R. Nonlinear waves on the magnetic fluid surface. J. Magnetism and Magnetic Materials, 1987, vol. 65, pp. 321–323.Баштовой В. Г., Краков М. С., Рекс А. Г. Неустойчивость плоского слоя магнитной жидкости в закритической области магнитного поля // Магнитная гидродинамика. 1985. № 1. С. 19–24.Bashtovoi V. G., Krakov M. S., Reks A. G. Neustoichivost' ploskogo sloya magnitnoi zhidkosti v zakriticheskoi oblasti magnitnogo polya [Instability of a flat layer of magnetic liquid for supercritical magnetic fields]. Magnitnaya gidrodinamika = Magnetohydrodynamics, 1985, vol. 21, no. 1, pp. 14–18.А.С. 1472746 СССР, МПК F28F 13/02. Способ регулирования теплообмена / В. Г. Баштовой, Ю. А. Волков, Н. Е. Волкова, А. Г. Рекс, Е. М. Тайц, В. А. Чернобай (СССР). № 4153563/24-06; заявл. 01.12.86; опубл. 15.04.89, Бюл. № 14.Bashtovoi V. G., Volkov Yu. A., Volkova N. E., Reks A. G., Taits E. M., Chernobay V. A. Sposob regulirovaniya teploobmena [Method for regulating heat transfer]. A.S. USSR, no. 1472746, 1989.Баштовой В. Г., Краков М. С., Тайц Е. М. Управление теплообменом в системах с границей раздела магнитной и немагнитной жидкостей // Магнитная гидродинамика. 1989. № 4. С. 60–66.Bashtovoi V. G., Krakov M. S., Taits E. M. Upravlenie teploobmenom v sistemakh s granitsei razdela magnitnoi i nemagnitnoi zhidkostei [Controlling the exchange of heat in systems with a boundary of separation between magnetic and nonmagnetic fluids]. Magnitnaya gidrodinamika = Magnetohydrodynamics, 1989, vol. 25, no. 4. pp. 465–470.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.Bashtovoi V. G., Volkova O. Yu., Reks A. G. Vliyanie orientatsii magnitnogo polya na protsess teploperenosa pri kipenii magnitnykh zhidkostei [The effect of magnetic-field orientation on the heat-transfer process when magnetic fluids are brought to a boil]. Magnitnaya gidrodinamika = Magnetohydrodynamics, 1992, vol. 28, no. 2, pp. 126–129.Controlled heat transfer in two-component magnetofluid systems / V. Bashtovoi, S. Pogirnitskaya, A. Reks, O. Volkova // J. Magnetism and Magnetic Materials. 1993. Vol. 122. P. 309– 311.Bashtovoi V., Pogirnitskaya S., Reks A., Volkova O. Controlled heat transfer in twocomponent magnetofluid systems. J. Magnetism and Magnetic Materials, 1993, vol. 122, pp. 309– 311.Bashtovoi V., Chernobai V. Nguyen Quyet Thang. Experimental study of heat transfer control in rectangular channel with magnetofluid coating // J.Magnetism and Magnetic Materials. 1993. Vol. 122. P. 294–296.Bashtovoi V., Chernobai V., Nguyen Quyet Thang. Experimental study of heat transfer control in rectangular channel with magnetofluid coating. J. Magnetism and Magnetic Materials, 1993, vol. 122, pp. 294–296.Агеев В. А., Белыбердин В. В., Веприк И. Ю. Конвекция магнитных жидкостей в неоднородных магнитных полях // Магнитная гидродинамика. 1990. № 2. С. 61–65.Ageev V. A., Balyberdin V. V., Veprik I. Yu. Konvektsiya magnitnykh zhidkostei v neodnorodnykh magnitnykh polyakh [Magnetic-fluid convection in a nonuniform magnetic field]. Magnitnaya gidrodinamika = Magnetohygrodynamics, 1990, vol. 26, no. 2, pp. 184–188.Krakov M. S., Nikiforov I. V., Kamiyama S. Three-dimensional thermomagnetic convection in a cubic cavity in the presence of an external uniform magnetic field // Magnetohydrodinamics. 2004. Vol. 40, no. 3, P. 285–296.Krakov M. S., Nikiforov I. V., Kamiyama S. Three-dimensional thermomagnetic convection in a cubic cavity in the presence of an external uniform magnetic field. Magnetohydrodynamics, 2004. vol. 40. no. 3, pp. 285–296.Koskov M. Technical framework for studying thermomagnetic convection in an extended closed loop // Magnetohydrodinamics 2022. Vol. 58, no. 3. P. 267–274.Koskov M. Technical framework for studying thermomagnetic convection in an extended closed loop. Magnetohydrodynamics, 2022, vol. 58, no. 3, pp. 267–274.Patent 5,135,048 US. Active temperature differential control / Behrle R., Lenski H. Appl. 12, Aug. 4, 1992; Aug. 4, 1992.Behrle R., Lenski H. Active temperature differential control. Patent US, no. 5135048, 1992.А.С. 697916 СССР, МКЛ G01N 29/04. Способ создания акустического контакта при ультразвуковых измерениях / А. Р. Баев, В. Г. Баштовой, Г. Е. Коновалов, П. П. Прохоренко, Н. В. Дежкунов (CCCР). № 2603751/25-28; заявл. 13.04.78; опубл. 15.11.79, Бюл. № 42.Baev A. R., Bashtovoi V. G., Konovalov G. E., Prokhorenko P. P., Dezhkunov N. V. Sposob sozdaniya akusticheskogo kontakta pri ul'trazvukovykh izmereniyakh [Method for creating acoustic contact during ultrasonic measurements]. A.S. USSR, no. 697916, 1979.А.С. 904009 СССР, МПК Н01Р 1/66. Коммутационное устройство / Н. А. Дубровин, Н. И. Дюповкин, Ю. А. Митькин, Д. В. Орлов (СССР). № 29377599; заявл. 06.10.80; опубл. 02.07.82, Бюл. № 5.Dubrovin N. E., Dyupovkin N. I., Mitkin Yu. A., Orlov D. V. Kommutatsionnoe ustroistvo [Switching device]. A.S. USSR, no. 904009, 1982.Корделюк А. С., Краков М. С. Влияние формы магнитожидкостного покрытия на гидравлическое сопротивление круглых труб // Магнитная гидродинамика. 1989. № 4. С. 112–117.Kordelyuk A. S., Krakov M. S. Vliyanie formy magnitozhidkostnogo pokrytiya na gidravlicheskoe soprotivlenie kruglykh trub [The effect of the shape of a magnetofluid coating on the hydraulic resistance of circular tubes]. Magnitnaya gidrodinamika = Magnetohygrodynamics, 1989, vol. 25, no. 4, pp. 512–516.Topological instability of semi-bounded magnetic fluid drop under influence of magnetic and ultrasound fields / V. Bashtovoi, A. Reks, A. Baev, Al-Jhaish Taha Malik Mansoor // J. Magnetism and Magnetic Materials. 2017. Vol. 431. P. 42–45. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmmm. 2016.09.055.Bashtovoi V., Reks A., Baev A., Al-Jhaish Taha Malik Mansoor. Topological instability of semi-bounded magnetic fluid drop under influence of magnetic and ultrasound fields. J. Magnetism and Magnetic Materials, 2017, vol. 431, pp. 42–45. http://dx.doi.org/10.1016/ j.jmmm.2016.09.055Бушуева К. А., Костарев К. Г., Шмырова А. И. Деформация капли феррожидкости, лежащей на жидкой подложке, в однородном вертикальном магнитном поле // Конвективные течения. 2015. № 7. С. 143–157.Bushuyeva K. A., Kostarev K. G., Shmyrova A. I. Deformatsiya kapli ferrozhidkosti, lezhashchei na zhidkoi podlozhke, v odnorodnom vertikal'nom magnitnom pole [Deformation of a ferrofluid droplet lying on a liquid substrate in a uniform vertical magnetic field]. Konvektivnyye techeniya = Magnitnaya gidrodinamika, 2015, no. 7, pp. 143–157.Патент 18260 Республики Беларусь, МПК Н01F1/44, C016G 49/08. Способ получения магнитной жидкости / Сулоева Л. В., Баштовой В. Г., Рекс А. Г., Моцар А. А., Кужир П. П. № 20120314; заявл. 02.03.2021; опубл. 30.14.2013.Suloyeva L. V., Bashtovoi V. G., Reks A. G., Motsar A. A., Kuzhir P. P. Sposob polucheniya magnitnoy zhidkosti [Method of obtaining magnetic fluid]. Patent BY, no. 18260, 2014.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.