Розробка методу моделювання магнітного стану та оцінки електромеханічних характеристик вихрового шару феромагнітних частинок, що рухаються в обертовому магнітному полі

Автор(и)

  • Генріх Аронович Польщіков Приватне акціонерне товариство «Науково-дослідний і конструкторсько-технологічний інститут емальованого хімічного обладнання і нових технологій Колан», Україна https://orcid.org/0009-0001-2197-2373
  • Павло Борисович Жуков Приватне акціонерне товариство «Науково-дослідний і конструкторсько-технологічний інститут емальованого хімічного обладнання і нових технологій Колан», Україна https://orcid.org/0009-0005-5661-0275

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.344908

Ключові слова:

вихровий шар в RMF, електромеханічна взаємодія FP, модель намагніченості VL, оптимальна концентрація FP, рівень хаотичності VL

Анотація

Об'єктом дослідження є вихровий шар (VL) феромагнітних частинок (FP), що рухаються в обертовому магнітному полі (RMF). Апарати з вихровим шаром (AVL) застосовуються для інтенсифікації енерговитратних технологічних процесів з рідкими та сипучими речовинами, що вимагають активації, перемішування та дисперсного подрібнення. Для синтезу вихрового шару (VL) в циліндричній робочій камері AVL діаметром 60–330 мм використовуються зовнішні трифазні (380 В/50 Гц) двополюсні індуктори. Модуль магнітної індукції RMFi в центрі розточування за відсутності FP вибирається при проєктуванні з ряду 0,12–0,25 T. Сталеві або нікелеві FP мають довгасту циліндричну форму зазвичай із співвідношенням l/d = 8–15 (l – довжина FP, d – діаметр FP) при діаметрі 0,7–2,5 мм.

Магнітні та електромеханічні характеристики VL вивчені недостатньо. У даній роботі розглядається спосіб оцінки цих характеристик VL шляхом моделювання його магнітного стану. Реальне двополюсне RMF, що існує в робочій камері з працюючим VL, представлено синхронним обертанням трьох плоскопаралельних однорідних кругових векторних полів – напруженості, індукції та намагніченості H, B, J. Експериментальне визначення характеристик модельних векторів H, B, J проводиться за допомогою двох плоских рамкових індукційних котушок. Прості закономірності поведінки векторного поля J не суперечать досить хаотичній поведінці кожної індивідуальної частинки VL.

Наведено демонстраційний приклад визначення характеристик модельних векторів H, B, J, величин питомого обертального магнітного моменту, питомої потужності та рівня хаотичності промислового VL.

Результати роботи можуть бути використані як в академічних, так і в інженерних додатках, пов'язаних з дослідженням і проєктуванням AVL та подібної апаратури.

Біографії авторів

Генріх Аронович Польщіков, Приватне акціонерне товариство «Науково-дослідний і конструкторсько-технологічний інститут емальованого хімічного обладнання і нових технологій Колан»

Завідувач сектору електромагнітних пристроїв (на пенсії)

Відділ апаратів з вихровим перемішуванням

Павло Борисович Жуков, Приватне акціонерне товариство «Науково-дослідний і конструкторсько-технологічний інститут емальованого хімічного обладнання і нових технологій Колан»

Інженер-електромеханік (на пенсії)

Посилання

  1. Moerland, C. P., van IJzendoorn, L. J., Prins, M. W. J. (2019). Rotating magnetic particles for lab-on-chip applications – a comprehensive review. Lab on a Chip, 19 (6), 919–933. https://doi.org/10.1039/c8lc01323c
  2. Logvinenko, D. D., Sheliakov, O. P. (1976). Intensifikatciia tekhnologicheskikh protcessov v apparatakh s vikhrevym sloem. Kyiv: Tekhnіka, 144.
  3. Oberemok, V. M. (2010). Elektromahnitni aparaty z feromahnitnymy robochymy elementamy. Osoblyvosti zastosuvannia. Poltava: RVV PUSKU, 201. Available at: http://dspace.puet.edu.ua/handle/123456789/6536
  4. GlobeCore Transformer Oil Purification Equipment, Bitumen Equipment. Available at: https://globecore.com/ Last accessed: 22.09.2023
  5. Ogonowski, S. (2021). On-Line Optimization of Energy Consumption in Electromagnetic Mill Installation. Energies, 14 (9), 2380. https://doi.org/10.3390/en14092380
  6. Ibragimov, R., Korolev, E., Potapova, L., Deberdeev, T., Khasanov, A. (2022). The Influence of Physical Activation of Portland Cement in the Electromagnetic Vortex Layer on the Structure Formation of Cement Stone: The Effect of Extended Storage Period and Carbon Nanotubes Modification. Buildings, 12 (6), 711. https://doi.org/10.3390/buildings12060711
  7. Całus, D. (2023). Experimental Research into the Efficiency of an Electromagnetic Mill. Applied Sciences, 13 (15), 8717. https://doi.org/10.3390/app13158717
  8. Polshchikov, H., Zhukov, P. (2023). Force effect of a circular rotating magnetic field of a cylindrical electric inductor on a ferromagnetic particle in process reactors. Technology Audit and Production Reserves, 6 (1 (74)), 34–40. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.293005
  9. Polshchikov, H., Zhukov, P. (2024). Construction of a generalized mathematical model and fast calculations of plane-parallel rotating magnetic fields in process reactors with longitudinal currents of cylindrical inductors on a graphical calculator. Technology Audit and Production Reserves, 5 (1 (79)), 38–49. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.313937
  10. Hallali, N., Rocacher, T., Crouzet, C., Béard, J., Douard, T., Khalfaoui, A. et al. (2022). Low-frequency rotating and alternating magnetic field generators for biological applications: Design details of home-made setups. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 564, 170093. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2022.170093
  11. Polshchikov, G. A., Logvinenko, D. D., Zhukov, P. B. (1975). Nekotorye voprosy rascheta i proektirovaniia apparatov s vikhrevym sloem, NIIKhIMMASh. Oborudovanie s ispolzovaniem razlichnykh metodov intensifikatcii protcessov, 71, 128–141.
  12. Milykh, V. I., Shilkova, L. V. (2020). Characteristics of a cylindrical inductor of a rotating magnetic field for technological purposes when it is powered from the mains at a given voltage. Electrical Engineering & Electromechanics, 2, 13–19. https://doi.org/10.20998/2074-272x.2020.2.02
  13. Milykh, V. I., Shylkova, L. V. (2020). Experimental research of the three-phase physical model of the magnetic field inductor in the working mode when processing bulk material. Bulletin of NTU “Kharkiv Polytechnic Institute” Series: Electrical Machines and Electromechanical Energy Conversion, 3 (1357), 3–7. https://doi.org/10.20998/2409-9295.2020.3.01
  14. Guo, Y., Zhu, J. G., Zhong, J., Lu, H., Jin, J. X. (2008). Measurement and Modeling of Rotational Core Losses of Soft Magnetic Materials Used in Electrical Machines: A Review. IEEE Transactions on Magnetics, 44 (2), 279–291. https://doi.org/10.1109/tmag.2007.911250
  15. Prozorov, R., Kogan, V. G. (2018). Effective Demagnetizing Factors of Diamagnetic Samples of Various Shapes. Physical Review Applied, 10 (1). https://doi.org/10.1103/physrevapplied.10.014030
  16. Mattei, J.-L., Floc′h, M. L. (2003). Percolative behaviour and demagnetizing effects in disordered heterostructures. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 257 (2-3), 335–345. https://doi.org/10.1016/s0304-8853(02)01232-5
  17. Atallah, K., Howe, D. (1993). Calculation of the rotational power loss in electrical steel laminations from measured H and B. IEEE Transactions on Magnetics, 29 (6), 3547–3549. https://doi.org/10.1109/20.281225
  18. Alatawneh, N., Pillay, P. (2011). Design of a novel test fixture to measure rotational core losses in machine laminations. 2011 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition. Phoenix, 433–440. https://doi.org/10.1109/ecce.2011.6063802
  19. Polshchikov, G. A., Zhukov, P. B. (1978). A.Cv. na izobretenie SU 627848 A1. Sposob kontrolia protcessov v apparate s vikhrevym sloem. Published: 15.10.78, Bul. No. 38.
Development of a method for modeling the magnetic state and assessing the electromechanical characteristics of a vortex layer of ferromagnetic particles moving in a rotating magnetic field

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-12-29

Як цитувати

Польщіков, Г. А., & Жуков, П. Б. (2025). Розробка методу моделювання магнітного стану та оцінки електромеханічних характеристик вихрового шару феромагнітних частинок, що рухаються в обертовому магнітному полі. Technology Audit and Production Reserves, 6(1(86), 48–56. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.344908

Номер

Том 6 № 1(86) (2025): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Технології та системи енергопостачання

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Henrikh Polshchikov, Pavlo Zhukov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.