Cycladic Seminar 2019. (original) (raw)

Μέτρηση Μαγνητικών Ιδιοτήτων σε Ρευστό Περιβάλλον (2019)

2019

Η παρούσα διπλωματική εργασία ερευνά μια νέα πιθανή μέθοδο μέτρησης της μαγνητικής επιδεκτικότητας των υλικών. Βασίζεται σε ένα πείραμα το οποίο, χρησιμοποιώντας κατάλληλη διάταξη, στοχεύει στη μέτρηση της μαγνητικής επιδεκτικότητας σφαιρικών δειγμάτων, που περιέχουν σκόνη μαγνητίτη, σε ρευστό περιβάλλον. Πέρα από αυτή τη βασική λειτουργία, γνωρίζοντας τη μαγνητική επιδεκτικότητα των δειγμάτων, υπάρχει δυνατότητα υπολογισμού του ιξώδους ενός άγνωστου ρευστού μετά την εφαρμογή του στο πείραμα. Επιπλέον, γνωρίζοντας τη μαγνητική επιδεκτικότητα του δείγματος, το ιξώδες του ρευστού και την ακτίνα των κόκκων του μαγνητίτη, υπάρχει δυνατότητα υπολογισμού του πλήθους των κόκκων του εντός του δείγματος. Η διάταξη που προτείνεται είναι απλούστερη, λιγότερο κοστοβόρα από τα καθιερωμένα όργανα μέτρησης μαγνητικής επιδεκτικότητας που είναι διαθέσιμα στα εργαστήρια και έχει τη δυνατότητα μέτρησης τριών διαφορετικών μεγεθών. Ο υπολογισμός της μαγνητικής επιδεκτικότητας διαμέσω του πειράματος πραγματοποιείται λαμβάνοντας μετρήσεις τη στιγμή της εξίσωσης δύο δυνάμεων που ασκούνται στο δείγμα: της δύναμης Stokes που ασκείται από τη ροή του ρευστού και της μαγνητικής δύναμης FMag που ασκείται από το μαγνητικό πεδίο ενός πηνίου. Προσομοιώσεις του μαγνητικού πεδίου πραγματοποιούνται με την υπολογιστική εφαρμογή ANSYS. Η μέτρηση της μαγνητικής επιδεκτικότητας των σφαιρικών δειγμάτων πραγματοποιείται και μέσω VSM. Οι πειραματικές μετρήσεις αναλύονται ώστε να κατασκευαστούν τα κατάλληλα διαγράμματα. Οι εξαγόμενες από το πείραμα τιμές μαγνητικής επιδεκτικότητας συγκρίνονται με τις αντίστοιχες που μετρήθηκαν μέσω VSM. Ακόμα, μετρήσεις ιξώδους διαφόρων ρευστών συγκρίνονται με τις αντίστοιχες βιβλιογραφικές τιμές τους. Οι συγκρίσεις δείχνουν πως η διάταξη υπολογίζει με σχετική ακρίβεια τις ζητούμενες ποσότητες. Λέξεις κλειδιά: μαγνητική επιδεκτικότητα, σκόνη μαγνητίτη (Fe3O4), ιξώδες, εξίσωση δυνάμεων, δύναμη Stokes, μαγνητική δύναμη, VSM.