Патент ссср 410821

 

О Л И-C"-АЙ- И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

41082I

Союз Советских

С эциалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

M. Кл. В 06Ь 1/00

Заявлено 09.Ч111.1971 (№ 1688589/18-10) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изооретений и открытий

Опубликовано 15.1.1974. Бюллетень ¹ 2

УДК 621.319,47(0888.8) Дата опубликования описания 27 Ч.1974

Авторы изобретения

Е. 3, Гак, М. 3. Гак и Г. П. Комаров

Агрофизический научно-исследовательский институт

Заявитель

СПОСОБ ПРЯМОЙ ГЕНЕРАЦИИ МЕХАНИЧЕСКИХ

КОЛЕБАНИЙ В ОБЪЕМЕ ЭЛЕКТРОЛИТА

V=

1мин ——

2а

Изобретение относится к способам получения механических колебаний звуковой и ультразвуковой частоты в водных растворах электролитов, коллоидов и суспензий, дисперсной средой которых служит электролит.

Для значительного уменьшения трудоемкости, более высокого к. п. д. и расширенного амплитудно-частотного диапазона предлагается электролит в диамагнитном непроводящем объеме помещать в постоянное однородное магнитное поле и пропускать через электролит переменный ток плотностью, постоянной по объему, и частотой, меньшей 104 — 10" гц.

Электролит может быть помещен в переменное однородное магнитное поле частотой, меньшей 104 — 10 гц, или той же частоты, но со сдвигом фазы на — или на л. Кроме это2 го, возможна генерация поверхностных волн нестационарного характера различной формы и частоты при варьировании функций

Н = f(t) и I f(t), а также пространственного распределения напряженности магнитного поля и плотности тока по объему электролита.

На фиг. 1 схематически изображен прямоугольный открытый канал со встроенными электролитами и помещенный в постоянное магнитное поле; на фиг. 2 схематически изображены поверхностные волны, генерируемые в электролите на поверхности жидкости в прямоугольном канале для двух частот тока питания при Н вЂ” стационарном и однородном.

Электролит 1 заключен в канал прямоугольной формы 2 с внутренними размерами а )(; b )(Й, в стенки которого жестко встроены электроды 3 размером а X h X d, где d— толщина электрода. Объем электролита а

10 Xb)(h, при 61(h; h,(à; h,(b. Эту систему помещают в магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом из ферромагнитного сплава с полюсными наконечниками 4, площадь которых S а Y b. Таким образом, 15 можно считать, что плотность тока в объеме электролита практически постоянная, а градиент H = О. Ширина межполюсного зазора 2h, (2h,) h).

Как известно, при включении тока (j О)

20 в скрещенном магнитном поле в объеме электролита возникает сила F = (/ >(Hi, приводящая в движение всю массу жидкости. Для случая ограниченного объема (при Н Ф Н0, 2s I =,Ф= 1зигь1) амплитуда максимального колебания, т. е. наименьшая частота определяется из условия

410821

15 гю

Зо

45

65 где V= — скорость стационарного потока электролита в открытом прямоугольном канале.

Случай постоянного тока и постоянного магнитного поля фактически соответствует бесконечно малой частоте колебаний, когда амплитуда стремится к бесконечности. С увеличением частоты f при прочих постоянных величинах (1, Н) амплитуда колебаний Л, уменьшается, и при А, « а возникают колебания по всему объему (фиг. 2). Таким образом, каждый микрообъем совершает колебания в направлении, параллельном оси х. Кроме того, в данном случае имеет место сложная картина интерференции волн от стенок 5 и 6 канала. Все это приводит к возникновению в электролите системы поперечных стоячих волн, расстояние г. между гребнями которых соответствует длине возникающей стоячей волны и определяется частотой f„амплитудой тока, напряженностью магнитного поля, геометрией канала, свойствами жидкости и коэффициентом отражения и пропускания через стенки канала звуковой энергии. Следует отметить, что и амплитуда А такой стоячей волны, т. е. ее высота, определяется в основном этими же величинами. На фиг. 2 схематически изображена поверхность электролита для двух случаев генерации поверхностных волп: а — высота волны Ai для частоты тока (ц, б — высота волны Л для /ы, f01 (/оь . )lq, аналогичное соотношение имеет место и для высоты стоячей волны; т. е.

А,)А,.

Известно, что подобную картину стоячих волн в жидкости можно получить в ограниченном объеме, когда источником колебаний является стенка 5 и б, например стенка 5 представляет собой поверхность вибратора, генерирующего колебания типа

А sin 2-.(— (2)

T ) /

За счет интерференции возникают стоячие волны, т. е. амплитуда колебаний увеличивается в два раза, и длина волны уменьшается также в два раза.

Таким образом, в электролите образуется на поверхности:кидкости комбинационная стоячая волна под действием которой, за счет энергии электрического поля, так как изменение энергии такой системы за счет магнитного поля очень мало, поверхность жидкости принимает неизменную во времени волнообразную форму.

Возникновение столь высоких частот колебаний, соответствующих обычной ультразвуковой частоте, позволяет измерять расстояния между гребнями такой стоячей волны, а также величину амплитуды волны с помощью обычных оптических методов, например фотографированием в увеличенном масштабе. Отметим также, что, как видно из вышесказанного, легко регулируемая амплитуда колебаний определяет в данном случае длину стоячей поперечной волны.

Остановимся на некоторых особенностях предлагаемого способа, Данное явление основано на использовании аномальных свойств водных растворов, их необычной текучести при f (10 — 10 гц и малой инерционности, т. е., как отмечалось ранее, эти явления будут эффективны при

f (10 — 10 гц. При более высоких частотах потребуются значительно большие энергии для получения аналогичных явлений, так как модуль упругости водных растворов всего в

10 раз меньше, чем твердых тел.

Эффект легкой текучести может проявляться только при наличии открытой поверхности жидкости, где возможно изменение поверхности в пространстве. В случае же помещения обезгаженной жидкости в жесткий объем, где могут проявляться только упругие свойства, данный способ вряд ли будет особенно эффективен. Однако поверхность жидкости может быть ограничена эластичными пленками или для случая агрессивных сред помещена в герметичный кожух с сохранением свободного пространства над жидкостью.

Весьма перспективным может оказаться возбуждение стоячих волн переменной амплитуды и частоты с помощью импульсного тока или импульсного магнитного поля, т. е. как отмечалось, варьированием Н = f (/) и 1 = f (/).

Также следует отметить, что эффект генерации колебаний может быть получен для случая переменного магнитного поля и электрического тока той же частоты, но со сдвигом фаз на л или — . Возможно также получение ко2 лебаний и при постоянном токе и переменном манитном поле.

Предмет изобретения

1. Способ прямой генерации механических колебаний в объеме электролита, основанный на получении поверхностных стоячих волн путем преобразования энергии переменного электромагнитного поля в механические колебания жидкости, отличающийся тем, что, с целью расширения амплитудно-частотного диапазона, повышения коэффициента полезного действия с одновременным упрощением процесса, электролит, находящийся в диамагнитном объеме, помещают в постоянное однородное магнитное поле и пропускают через него переменный ток плотностью, постоянной по объему, и частотой, меньшей 104 — 10> гц.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электролит помещают в однородное пере410821

Составитель Г. Невская

Техред Л. Богданова

Редактор М. Андреева

Корректор Е. Зимина

Заказ 1!20/3 Изд, № 1164 Тираж 565 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. "àïóíîâà,,2 менное поле частотой, меньшей 10 — 10 гц, и пропускают через него постоянный ток, величина плотности которого постоянна по объему.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что электролит помещают в однородное переменное поле и пропускают через него ток той же частоты, но со сдвигом фаз на л или я на —.