книги из ГПНТБ / Повх, И. Л. Магнитная гидродинамика в металлургии

И. Л. ПОВХ, А. Б. КАПУСТА, Б. В. ПЕКИН

МАГНИТНАЯ

ГИДРОДИНАМИКА В МЕТАЛЛУРГИИ

Москва «Металлургия» 1974

ОГЛАВЛЕНИЕ

4.Кристаллизация в электромагнитном поле, созда­ ваемом одноили многавитковым индуктором . 177

5. Кристаллизация и МГД-вращение металла , , . 185

ПРЕДИСЛОВИЕ

Директивами XXIV съезда КПСС предусматривается широкое внедрение в промышленность электротехнологических процессов, к которым относится и магнитная гидродинамика. Существенное влияние на развитие исследований в этой области оказали институт физики АН Латв. ССР, СКВ в Риге и журнал «Магнитная гид­ родинамика».

■ Применение магнитной гидродинамики в металлур­ гии наиболее активно развивалось на Украине, в част­

совещания по применению магнитной гидродинамики в черной металлургии, материалы которых изданы.

В настоящее время в Донецке уже имеются лабора­ тории прикладной магнитной гидродинамики в четырех институтах: ДонНИИЧермете, НИИ вторичных цветных

АН УССР. Весьма активное участие в разработке и ис­ пытании различных МГД-устройств в черной металлур­ гии принимал Енакиевокий металлургический завод (ЕМЗ). Его можно считать зачинателем многих дел в этом направлении. Поэтому в книге немало ссылок на опыты, выполненные на ЕМЗ.

В книге рассмотрены лишь основные разделы МГД металлургии. При этом не все они изложены в одина­ ковой мере. Более глубоко рассмотрены проблемы по технологическому использованию' МГД техники, иссле­ дования по которым выполнены под руководством чл.-корр. АН УОСР И. Л. Повха. Некоторые вопросы применения МГД в металлургии (например, транспорт, дозирование) изложены не столь детально. Желающие более глубоко изучить их, найдут в книге соответст­ вующие ссылки на имеющуюся литературу.

Гл. I написана И. Л. Повхом, гл. II, IV, V, VII—Б. В. Чекиным и гл. Ill, VI — А. Б. Капустой. Общая редак­ ция выполнена И. Л. Повхом. Авторы будут благодарны за все замечания по содержанию книги.

5

Основные обозначения:

а — половина ширины канала в направлении магнитного поля; коэффициент температуропроводности; безраз­

мерный векторный потенциал; Ь— половина ширины канала в направлении, перпендику­

лярном магнитному полю; безразмерная индукция; В — магнитная индукция; С — концентрация; ср — удельная теплоемкость;

d — диаметр частицы;

D — электрическая индукция, коэффициент диффузии; Е — напряженность электрического поля; / — сила на единицу объема, частота;

F — сила;

g — ускорение силы тяжести;

/1 — глубина погружения, высота потока;

Н — напряженность магнитного поля; / — сила тока;

j — плотность тока;

х — координата в направлении оси канала; у — координата в направлении магнитного поля;

Уо— полуширина твердого ядра течения вязко-пластичной жидкости;

г— координата в направлении, перпендикулярном магнит­ ному полю и оси канала; координата, направленная по

в

оси симметрии цилиндрического сосуда; глубина погру­ жения; путь частицы;

а — степень ионизации воздуха; коэффициент теплоотдачи;

Р— коэффициент термического расширения;

у— удельный вес;

ут— корни уравнения вида tgx==x\

б — толщина стенки; относительная ширина кольцевого за­ зора;

е0, е — диэлектрические постоянные вакуума и среды соответ­

ственно; т] — динамическая вязкость;

0 — безразмерная угловая скорость вращения жидкости; X— коэффициент теплопроводности; коэффициент гидравли­

ческого сопротивления; длина волны; Но. Ц — магнитные проницаемости вакуума и среды соответст­

венно;

v — кинематическая вязкость; 1

=------- — магнитная вязкость; N

р— плотность;

рс — плотность электрического заряда;

о— удельная электропроводность;

т— напряжение трения; полюсный шаг;

То — предел текучести вязко-пластичной жидкости в стати­ ческом состоянии;

7

Глава I

ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ

1. УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ

На движение жидкостей и газов распространяются общие законы механики. Среди этих законов особенно важное и наиболее общее значение имеют законы сох­ ранения энергии, количества движения или импульса и

меньшими, чем скорость света, сохраняется также и ве­ личина массы вещества.

Применение законов сохранения массы, импульса, момента импульса и энергии к движущимся жидкостям и газам дает систему основных уравнений механики жидкостей и 1^}зов.

Законы сохранения, написанные для конечных про­ извольных объемов, составляют систему общих урав­ нений или общих теорем. Использование законов сохра­ нения для бесконечно малых объемов приводит к полу­ чению системы основных дифференциальных уравненийj механики сплошных сред.

При выводе основных уравнений законы сохранения могут применяться как для изолированных, так и для неизолированных объемов. Под изолированными объ­ емами будем понимать объемы, не взаимодействующие с внешней средой, т. е. через их поверхность не будет происходить переноса, например, вещества, импульса ■или энергии.

Законы движения жидкостей и газов при наличии сил электромагнитного происхождения, или так назы­ ваемых пондеромоторных сил (п. с.), являются предме­ том изучения электромагнитной гидродинамики. Оче­ видно, в систему уравнений электромагнитной гидроди­ намики, кроме указанных выше законов сохранения, должны входить уравнения электромагнитного поля.

Рассмотрим вначале уравнение движения, выра­

9