Содержание

Введение…………………………………………………………………………...2

1. Аэрозоли………...………………………………………………………………4

1.1. Конденсационные и диспергационные аэрозоли……………………...…...4

1.2. Основные характеристики…………………………………………………...5

1.3. Основные свойства…………………………………………………………...6

1.4. Магнитные аэрозоли………...……………………………………………...11

2. Магнитно дефектоскопия……………………………………………………13

2.1. Магниточувствительный аэрозоль для осуществления магнитографической дефектоскопии…………………………………………..13

2.2. Получения магнитограмм…………………………………………...……...17

Заключение ………………………………………………………………………22

Список литературы………………………………………………………………23

Введение

Около 20 лет назад возникла идея магнитного транспорта лекарственных препаратов в организм с помощью магнитных жидкостей [1]. С этой целью были созданы магнитные на базе лечебных препаратов. Доставка лекарственного препарата на основе магнитной локализации в организме. Доставка лекарственного препарата на основе магнитной жидкости в необходимую область может быть произведена различным способами. Одним из таких способов основан на применении лечебных аэрозолей. В частности этот метод применим для лечения заболеваний органов дыхания. Предлагается использование аэрозолей, дисперсного фазой которых является капля магнитной жидкости. Предварительно проведенные опыты показали возможность распыления магнитной жидкости, в воздухе с достаточно малым размером капель ( ). При этом в медицинских целях могут быть использованы магнитные жидкости на лекарственных основах, разработка синтеза которых начета уже несколько десятков лет назад. Магнитные аэрозоли могут также представляться интерес не только в области медицины, но и в технических применениях, например, для создания магнитных красок, с возможностью управления процессом покраски с помощью магнитного поля, пылеулавливающей среды, для пространственной визуализации магнитных полей и т.д. Безусловно, что для успешного использования аэрозолей, аспекты которого раскрыты выше, необходимы исследования особенностей движения намагниченных капель в газовых средах. Несомненный интерес представляет также излечение особенностей движения таких капель, обусловленных их деформацией при воздействии одновременно действующих магнитного и электрического полей. На движение капель магнитных жидкостей, составляющих аэрозольную среду, может существенное влияние оказывать их магнитное воздействие, проявляющееся вследствие приобретения или магнитных моментов при воздействие магнитного поля.

Цели данной работы является рассмотрение магнитных аэрозолей методы получения и перспективы применения.

Для достижения поставленной цели курсовой работы, необходимо решить следующие задачи:

1. 
   Подробно рассмотреть свойство аэрозолей
   
2. 
   Рассмотреть особенности магниточувствительного аэрозоля
   
3. 
   Изучить получения магнитограмм
   

1. Аэрозоли

1. 
   Конденсационные и диспергационные аэрозоли
   

 Аэрозоль это дисперсная система, состоящая из взвешенных в газовой среде (дисперсионной среде), обычно в воздухе, мелких частиц (дисперсной фазы). Аэрозоли, дисперсная фаза которых состоит из капелек жидкости, называются туманами, а в случае твёрдых частиц, если они не выпадают в осадок, говорят о дымах (свободнодисперсных аэрозолях), либо о пыли (грубодисперсном аэрозоле).

Размеры частиц в аэрозолях колеблются от размеров крупных молекул до 10-100 мкм и более. По способу образования различают конденсационные и диспергационные аэрозоли первые возникают в результате присоединения друг к другу молекул вещества в паре или конденсации пара на присутствующих в нем ионах или мельчайших частицах другого вещества ядрах конденсации. Конденсация аэрозоля с жидкой дисперсной фазой называют туманами, с твердой – дымами[2].

К конденсационным относятся и аэрозоли, образующиеся при горении, химических и фотохимических реакциях в газовой фазе, например при получении оксидов Si и Ti термодинамический гидролизом их хлоридов в пламени. Важнейший из таких аэрозолях - смог, возникающий в атмосфере в результате фотохимический реакций между газообразными примесями под действием интенсивного солнечного освещения. Особенность конденсации продуктов химический реакций - возможность каталитических действия конденсированные частиц на превращаются исходных веществ. Конденсации аэрозоли могут образоваться также вследствие испарения тел, в том числе в результате воздействия плазмы и лазерного излучения, с последующей конденсацией паров.

Диспергационные аэрозоли с твердыми частицами образуются в атмосфере в природных условиях, а также при измельчении твердых тел в шахтах, пересыпании порошков и т.п. Аэрозоли с жидкой дисперсной фазой возникают при распаде струй или пленок жидкости, например при распылении жидкого топлива в двигателях внутреннего сгорания. Важные практические случаи образования жидких аэрозолей распыление жидкости под воздействием расположенного в ней источника акустических колебаний, разрушение струй при воздействии электрического поля потенциала.

Часто возникают смешанные аэрозоли, состоящие из частиц различных происхождения. Так, при взрывном разрушении твердых тел происходит, как правило, диспергирование вещества и его испарение с последующей конденсацией паров и образованием аэрозоля[3].

2. 
   Основные характеристики
   

Аэрозоли характеризуют химическим составом, температурой, давлением, степенью ионизации, параметрами внешних физических полей, полем скоростей течения, наличием турбулентности и ее параметрами, наличием и величиной градиентов температуры и концентрации компонентов. Важнейшие параметры дисперсной фазы аэрозоли - объемная доля частиц  и их массовая доля , число частиц в единице объема n_р, средний размер частицы d_p и ее электрический заряд. Параметры дисперсной фазы аэрозоля при нормальных температуре и давлении составляют: d_p 5*10⁸-10^-2 см, п_р 1-10⁸ см^-3,  10^-18-10^-1,  10^-19 В верхних слоях атмосферы п_р = 10⁵-10¹⁴ см^-3,  10^-19 -10^-33. Наряду с усредненными величинами дисперсную фазу характеризуют распределением частиц по размерам и по величине электрического заряда (последнее даже для монодисперсных аэрозолей).

Взаимодействие между дисперсной фазой и дисперсионной средой определяется процессами переноса массы, энергии, импульса, электрического заряда и др., а также явлениями на границе раздела фаз. Процессы переноса описываются уравнениями, конечный вид которых зависит от числа Кнудсена , где - длина свободный пробега газовых молекул, d_p-диаметр частицы аэрозоля. При Кп<<1 и, следовательно, d_p  дисперсионная среда может рассматриваться как сплошная; в континуальном режиме процессов переноса. Если Кп 1, аэрозоль можно рассматривать как смесь двух газов, молекулы одного из которых намного тяжелее молекул дисперсионной среды. В такой системе процессы переноса описываются с помощью уравнений газокинетической теории. Наконец, при Кп = 1 процессы переноса рассчитываются приближенными методами динамики разреженных газов (переходный режим). Точность уравнений, описывающих процессы переноса в свободномолекулярном и континуальном режимах на границах указанного интервала, определяющего значения Кп, составляет около 10%. На процессы переноса в влияет движение частиц относительно среды под действием внешний сил или по инерции; оно характеризуется числом Маха , где  -скорость частиц относительно среды, -скорость теплового движения молекул среды. При анализе характера переноса импульса вместо числа Маха часто используют число Рейнольдса [4].

3. 
   Основные свойства
   

Важнейшая способность частиц сохраняться во взвешенном состоянии, перемещаться преимущественно как единое целое и при столкновении прилипать друг к другу или поверхности с вероятностью, равной единице. В покоящейся среде частицы поддерживаются во взвешенном состоянии в поле гравитации благодаря их собственному тепловому движению, энергия которого для частиц любой массы равна ³/₂kT, где k - постоянная Больцмана, T – абсолютная температура, и вследствие обмена энергией с молекулами среды. Распределение концентрации частиц по высоте обычно характеризуют параметром  , где g -ускорение силы тяжести, -масса частицы. Для достаточно малых частиц, когда Н_р намного превосходит их линейный размер, энергии теплового движения достаточно для поддержания частиц во взвешенном состоянии даже в отсутствие дисперсионной среды. Если же размер частиц сравним с Н_р или больше него, то для поддержания частиц во взвешенном состоянии необходима дополнительной энергия, получаемая при соударениях с молекулами среды. Соотношение между двумя этими видами энергии характеризуется числом Шмидта   , где -концентрация газовых молекул, -длина их свободный пробега. При < 10⁷ существен лишь вклад собственного теплового движения частиц; при атмосферном давлении этому условию соответствуют частицы единичной плотности размером

2 мкм. При

---

> 10⁵ имеет значение лишь обмен энергией между частицами и средой. При 10⁷ < < 10⁵ оба вклада соизмеримы. В турбулентной среде частицам присущи две основные формы движения - увлечение дисперсионной средой и смещение относительно нее. Поддержание частиц во взвешенном состоянии определяется их инерционностью и характеризуется так называемой турбулентным числом Шмидта Sc_T, равным отношению коэффициентов турбулентной диффузии частиц D_pT и молекул соеды D_T . Величина называют степенью обтекания,  -степенью увлечения частиц. Способность частиц сохраняться во взвешенном состоянии без приложения возмущающего воздействия к дисперсионной среде отличает аэрозоль от псевдоожиженного (кипящего) слоя, который также является двухфазной системой с газовой дисперсионной средой[4].

Частицы могут смещаться относительно среды, главным образом под действием внешний полей, например поля силы тяжести, в котором частицы оседают, а также сил инерции (если среда движется ускоренно), градиентов температур и концентраций. Скорость движения частиц определяется внешней силой и силой сопротивления среды движению частиц. В большинстве случаев эти силы уравновешивают друг друга, и частицы движутся с постоянной скоростью; лишь в средах с сильной турбулентностью и в акустических полях движение ускоренное. Отношение скорости v стационарного движения частицы к действующей на нее силе называют подвижностью частицы. В континуальном режиме  , где  -вязкость среды (формула Стокса). Эта формула позволяет рассчитывать В с точностью до 10% при > 0,1 и < 0,6. При больших вводят поправочные множители, являющиеся функциями . В области 1 < < 0,1 в формулу Стокса вводят поправочный множитель Кеннингема, равный , где

---

 - эмпирическая постоянная. В свободномолекулярном режиме при > 10 В = ( + Q/3) (формула Эпштейна), где Q - эмпирическая постоянная. В переходном режиме для расчета В предложен ряд эмпирическая формул, из которых наиболее распространена формула Милликена:  , где b- эмпирическая постоянная. Для капель масляного тумана, например, в формуле Эпштейна (А₁ + Q) = 1,154, в формуле Милликена A₁= 1,246, Q = 0,42, b = 0,87. Значение В определяет коэффициент тепловой диффузии частиц D = kTB, называют иногда коэффициентом броуновской диффузии.

При наличии в дисперсионной среде градиентов температуры или концентрации частицы А. движутся даже при отсутствии внешний сил; соответствующие явления называют термо- и диффузиофорезом. В свободномолекулярном режиме термофорез аналогичен термодиффузии в континуальном режиме он обусловлен тангенциальной силой, действующей на частицу вследствие возникновения потока газа (термодинамический скольжения) вблизи неоднородно нагретой поверхности частицы. Частный случай термофореза - фотофорез: движение частиц под действием светового облучения. Этот эффект обусловлен неравномерным нагревом частиц и среды, главным образом из-за различной их способности отражать и поглощать свет. Диффузиофорез, обусловленный градиентом концентрации при постоянном полном давлении, происходит, например, вблизи поверхностей испарения или конденсации[6].

Частицы размером менее 1 мкм всегда прилипают к твердым поверхностям при столкновении с ними. Столкновение частиц друг с другом при броуновском движении приводит к коагуляции. Для монодисперсных аэрозолей со сферическими частицами скорость коагуляции dn/dt= — Кп², где n - число частиц в единице объема, К - так называемой коэффициент броуновской коагуляции. В континуальном режиме К рассчитывают по формуле Смолуховског , в свободномолекулярном - по формуле , где -средняя скорость теплового движения аэрозольных частиц, -коэффициент, учитывающий влияние межмолекулярных сил и для различные веществ имеющий значение от 1,5 до 4. Для переходного режима точных формул для вычисления К не существует. Помимо броуновского движения коагуляция может иметь и иные причины. Т-называют градиентная коагуляция обусловлена разностью скоростей частиц в сдвиговом потоке; кинематическая - различные скоростью движения частиц относительно среды (например, в поле гравитации); турбулентная и акустическая - тем, что частицы разного размера сближаются и сталкиваются, будучи в разной степени увлечены пульсациями или звуковыми колебаниями среды. На скорость коагуляции влияет наличие электрического заряда на частицах и внешнего электрического поля.

---

Аэрозольные частицы способны приобретать электрический заряд, если они образуются конденсацией на ионах. Незаряженные частицы могут захватывать газовые ионы, направленно движущиеся к частицам во внешнее поле или диффундирующие в среде. Диспергационные частицы могут приобретать заряд и в процессе образования при разбрызгивании жидкостей (баллоэлектрический эффект) или распылении порошков (трибоэлектрический эффект),при освещении (фотоэффект), радиоактивном распаде и т.п. В аэлозоле, образующихся при высокой температуре, например при испарении и последующей конденсации паров, заряды на частицах возникают также в результате термоэлектронной или термоионной эмиссии. Аэрозоль обладают выраженным рассеянием света, закономерность которого определяется диапазоном значений параметра  , где -длина волны излучения. При > 1 сечение светорассеяния возрастает с уменьшением размера частиц. С уменьшением  сечение становится пропорциональным . Поэтому высокодисперсные частицы рассеивают видимое, а тем более ИК-излучение слабо. При фиксиров. размере частицы сечение светорассеяния убывает пропорционально . При рассеянии света частицами У аэрозоли меняется состояние поляризации излучения. Измерения светорассеяния и состояния поляризации рассеянного света используют для определения размеров частиц и распределения по размерам.

Химическая промышленость либо непосредственно использует аэрозольное состояние вещества в технологических процессах, либо производит продукты в аэрозольной форме для последующей их использования. Через аэрозольное состояние получают многие высокодисперсные продукты - наполнители, пигменты, катализаторы, компоненты высокоэнергетических топлив. В аэрозольной форме сжигается все жидкое и значительной часть твердого топлива. Аэрозольные препараты используют в медицине и ветеринарии, для защиты посевов от сельско-хозяйственных вредителей, обработки складских помещений, предотвращения выпадения града. Широкое применение нашли магнитные аэрозоли в научной сфере[7].

---

4. 
   Магнитные аэрозоли
   

Аэрозоли можно получить двумя способами: диспергированием или конденсированием. Первый способ заключается в прямых механических воздействиях на твердое тело или жидкое вещество, более или менее тонко его раздробляющих. Но при этом методе получаются полидисперсные седиментационно-неустойчивые аэрозоли. Существуют два вида диспергирования: диспергирование жидкости и диспергирование твердых тел. Осуществление синтеза магнитных жидкостей позволило выдвинуть идею создания аэрозолей, легко управляемых магнитных полей[8]. При получении магнитных аэрозолей используется способ диспергирования устойчивых магнитных жидкостей в газовой среде (воздухе). В работе[8] для создания магнитного аэрозоля осуществлялось диспергирование магнитной жидкости на основе керосина с магнетитовыми частицами, оптимальная концентрация которой подбиралась опытным путем. При использовании созданного таким образом аэрозолем, авторами были получены «магнитные фотографии» замочного ключа, постоянного керамического магнетита, стальной пластины с микротрещиной, не наблюдаемой визуально. Для получения этих изображений выбранные предметы были сначала намагничены, а затем сверху накладывалась над бумагой. Струйка аэрозоля в течение некоторого времени распылялась над бумагой. В результате на бумаге появилась точное изображение предметов. Если посмотреть на полученные «магнитные фотографии», то можно увидеть все дефекты, которые присутствуют на поверхности магнита и пластины. Возможность оценки полидисперсности аэрозоля с помощью его сепарации неоднородным магнитным полем также рассмотрена в работе[8]. C этой целью вдоль полюса магнита помещена плоская бумага, на поверхность которой появились отпечатки капель. Размер капель уменьшается по мере продвижения вдоль полюса. Была построена зависимость среднего размера капли от расстояния вдоль полюса, полученная посредством измерения отпечатков капель с помощью оптического микроскопа. Подобные измерения, из которой следует, что средний размер капель аэрозоля равен Аэрозоли приготовленные на основе ферромагнитной жидкости, которыми легко управлять с помощью магнитных полей. Так же магнитные аэрозоли имеют огромный спектр применения в медицине при лечение многих болезней. Вместе с тем, к настоящему времени многие вопросы магнитных аэрозолей остаются изученными слабо.

---

Смотрите также файлы

• 1. Воспитание в структуре педагогического процесса 1 Воспитание как педагогическое явление 1 Содержание понятия воспитание.docx

• Боль в спине (причины и лечение).rtf

• 1 Историческая справка основная часть.docx

• However, they will not accept this as proof.docx

• Плана (сметы) расходования средств Займа по программе Фонда Приоритет тыс руб.docx