磁力泵涡流损失的计算分析与应用
磁力泵涡流损失的计算分析与应用
摘要：磁泵的金属绝缘位于永磁连接离合器装置(一种具有抽壳结构的非旋转密封外壳)内外气缸之间的空气间隙上。当外缸通过电机驱动同步缸旋转时，冲击阻尼由旋转磁场交替切割，从而产生电感电流并转化为热量。准确计算电磁泵的电源故障，准确确定电磁泵的效率和性能性能，正确设计冷却系统，是高速、高压、高温、高性能电磁泵发展的重要前提。因此，一种基于电磁泵结构特性和电磁原理计算涡流损耗的简单、功能公式具有重要的技术意义。
关键词：磁力泵；涡流损失；计算分析；应用；
根据磁泵的结构特点和电磁原理导出了挂车电流损耗计算公式，该公式得到
的挂车电流对基本符合实验数据，通过实验验证更加准确，能够满足应用要求。
一、涡流损耗计算公式的推导
Eddy目前的损失可以通过经验或计算得到。根据实验数据分析，提出了确定
牵引电流转矩与最大静态磁耦合比的公式，这与磁路计算没有直接关系:
其中Mw——涡流转矩，单位为n·米；
MKmax——最大静态磁转矩，单位为n·米；
N——转速，单位为转/分钟；
R——垫片的平均半径，单位为m；
——垫片厚度，单位m；
P——间隔材料电阻率，单位为米
这个公式简单、实用、容易记住。只要知道最大静态磁转矩并按公式得到报告，就可以得到桨电流转矩和桨电流损耗。拖轮电流损耗功率的一般公式为:
Pw=I2R
其中pw-eddy电流损耗功率，以w为单位；
R——电阻，单位是。
由欧姆定律得：
Pw=U2／R
u-涡流电压(v).涡流电压u与磁场强度b和磁力线对间隔套的切割速度w成正比。电阻r与材料的电阻率p、涡流路径长度l和隔离物的横截面积s有关，因此:
其中l-涡流路径长度，单位为米；
B——磁场强度，单位为a/m；
V——磁力线对隔套的切割速度，单位为米/秒；
S——间隔套的截面积，单位为m2。l取决于磁性圆柱体的轴向尺寸，可替换为
可以看出，这个公式是由涡流公式推导出来的。
二、验证公式的准确性
根据上述，对五种永磁联结进行了测量和计算，实测结果与计算结果基本一致，误差在工程技术允许的范围内。如果要更准确地计算不同工作条件下拖车电
流的损失，可以这样做。众所周知，当磁铁永久耦合起作用时，内外磁极的相对
旋转角度不同，目前的静磁力矩MK和eddy矩也不同。在不同工作条件下精确计
算挂车电流损耗时，磁铁永久耦合测量的输入功率应转换为静态磁力矩，其与磁
铁永久耦合最大静态磁力矩的比值应根据公式计算，再依据工况下实测的
涡流力矩M(由涡流损失功率折算而得)，利用Mwmax，可以得到任意工况(转角)
下的涡流损耗。例如有一个直径为100N m的永磁联轴器，m=12，在某一转角测
得的磁力矩为80.9N m，涡流力矩为8.9lN m，按Mk=MKmax sin(m／2)，求得
=9。。然后按 =9。、Mw=8．91代入Mw=Mwmax一cos(m／4)，Get
Mwmax=10N。m .这样就可以得到任意转角下的涡流损耗。在相对转角p = 0 ~∑m
范围内，Mw变化不大。为防止永磁联轴器打滑(旋转)，实际使用中MK始终小于MKmax的90%，因此Mw的变化较小。因此，在大多数情况下，根据涡流损耗比计
算的结果可以视为最大涡流矩。
三、公式的运用
1.权力的合理匹配。通常，人们总是根据普通泵输送的液体密度和使用范围
内的最大轴功率以及桨距损失功率和转子液体摩擦损失功率来确定相应的驱动力，幅度大于10 %。然后，磁铁永久耦合的最大静态磁转矩由相关的驱动力确定。当
磁转矩较小时，泵转子的转动惯量较大(多级或阻抗较大且较重)，或者静态电阻
转矩较大(例如正位移泵)，或者过载开始(例如闭合和起动)，磁铁永久耦合内外
的磁转子可以切断，通常称为滑移，这可能导致磁钢脱磁。但是，如果磁转矩比
电机转矩大得多，拖车电流损失将不可避免地增加。目前，如果冷却不好，磁钢
可能过热脱磁一般来说，选择磁铁永久耦合的最大静态磁转矩作为电机额定转矩
的1.2倍是合理的。目前，国产磁泵的磁转矩匹配情况完全不同。有许多由马牵
着的大车现象，有的甚至有比引擎大好几倍的磁力偶。只有合理的匹配才有利于
有效和可靠的运作。
2.控制桨距的大小。根据系统压力、粘度、温度、腐蚀和泵性能以及结构要求、泵转速、磁铁永久耦合尺寸、绝缘手柄厚度和材料等因素，合理选择，以尽
可能减小拖车电流损耗功率表1对10 MPa压力、90 kW磁功率、不同转速、直径和材料的系统进行了比较。从表1可以看出，不同的制度差别很大，没有什么选择馀地。
表1不同方案的对比数据
根据拖车电流损失和转子液体摩擦损失的总功率，根据等效的机械热比，计算每小时总热量，然后根据泵送液体的比热和允许的温度升高来确定每小时循环冷却液体的流量。然后，根据泵头选择可用压力差，确定冷却水道，在道路上分布压降系统，并确定每条管线的流量通过区域和流量系数。例如:q = 300m3/h，H=50m，驱动功率75kw，拖车电流损耗功率7.5kw，转子摩擦损耗功率1.5kw，总损耗和加热功率9kw。运输介质为清水，比热能力为4.1868j/kg c，允许的温度上升幅度为5 C。根据机械热比，泵每小时的总热值为9 × 3 600 J = 32 400 J确定冷却循环回路，输入泵体冷却循环液，冷却内转子和绝缘套管，然后通过空心轴返回泵进气口。泵头50米，泵体的压力根据潜在的电梯约40米。为了减少推力轴承引起的转子两端不同压缩区域造成的绝缘套管压力和轴向力，将绝缘套管通过时泵体的压力损失选择为38 m，并根据折射速率确定横向区域和流速系
数。
公式中，Q——冷却流量，单位为m3/s；
Uo——流量系数约为0.3到0.6。
K1——局部阻力系数；
K2——沿路阻力系数；
f .转轮的横截面积，单位为m2；
H——压力损失，单位为米；
g-重力加速度，单位为n∑S2。
结果表明，当u = 0.5时，f = 5.02× 10-5m2。取孔径 =8mm，经空心轴
孔压头损失为2m，取uo=0．35，则流道面积;
四、结论
该公式表明，磁泵金属绝缘手柄挂绳电流加热问题只是形式不同，基本上是
电磁感应问题。众所周知，当一个司机在磁场中运动时，它会诱发电流在此公式中，最大静态磁力矩MKmax表示磁铁永久耦合空气空间的磁强度和振幅，r半径、空间厚度d和材料强度p表示导体状态，转速表示剪切速率正是这三个因素共同
作用产生的电磁感应引起了金属绝缘手柄的桨电流加热问题。对于一定程度的磁
铁永久耦合，最大静态磁力矩和牵引电流力矩都来自同一个空穴磁场，但它们是
完全不同的。最大静态磁力矩完全取决于空气空间磁场的磁感应强度和幅度，但
与空间的旋转速度和手柄无关。挂车电流对不仅取决于空气空间的磁感应强度和
磁场范围，而且与空间的旋转速度和手柄也有很大关系，这完全由MKmax和e的
乘积决定。提出的估计公式是一个实用的公式。只要精确的最大磁力偶是通过实
际测量得到的，并且根据转速、测量的间距大小(厚度必须精确到0.1mm)和材料
强度，就可以通过简单的计算得到雷莫电流损耗比e，这样就可以得到雷莫电流
对并且在产品设计阶段，可以正确确定磁泵的总效率、相应功率和冷却周期设计。多年来，这一估计公式已在实践中得到验证，既准确又可靠，可作为参考。
结束语
总之，准确计算磁泵挂车电流损失、合理确定磁泵效率和功率匹配以及正确
设计冷却系统是磁泵高速、高压、高温、高功率发展的重要条件。
参考文献：
[1]王航，探讨磁力泵涡流损失的计算分析与应用.2019.
[2]刘晓丽，浅谈磁力泵涡流损失的计算分析与应用.2020.
涡流的应用
涡流的应用 一、引言 涡流，它在我们日常生活中经常碰到。既有好的方面，也有坏的方面。现实中涡流的应用越来越广泛，现在就让我们认真的了解涡流在现实中的一些应用。 二、涡流的产生 当线圈中的电流随时间的变化时，由于电磁感应，附近的另一个线圈中会产生感应电流。实际上这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流。如果用图表示这样的感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以据麦克斯韦电磁理论可知，闭合导体周围会产生变化的磁场，变化磁场周围也会产生变化的电场,载流子在电场中形成涡流电流。 三、涡流的应用 （一）涡流在电磁炉中的应用 电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具。由高频感应加热线圈（即励磁线圈）、高频电力转换装置、控制器及铁磁材料锅底炊具等部分组成。它采用磁场感应电流（又称为涡流）的加热原理，电磁炉是通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生交变的电流（即涡流），涡流使锅具铁原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能使器具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。 当一个回路线圈通以电流时，其效果相当于磁铁棒。因此线圈面有磁场N－S极的产生，亦即有磁通量穿越。若所使用的电源为交流电，线圈的磁极和穿越回路面的磁通量都会产生变化。当有一导磁性金属面放置于回路线圈上方时，此时金属面就会感应电流（即涡流），涡流使锅具铁原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能。涡流现象在电磁炉中的应用，使得电磁炉成为现代生活中应用于加热的主要工具之一，电磁炉的使用给人们也带来巨大的便利。 （二）涡流感应发热 涡流热效应：让大块导体处在变化的磁场中，或者相对于磁场运动时，在导体内部也会产生感应电流。这些感应电流在大块导体内的电流流线呈闭合的旋涡状，被称为涡电流或涡流（eddycurrent）。由于大块金属的电阻很小，因此涡流可达到非常大的强度。利用高频率变化的电磁场在大块导体中产生的涡流热，可以用来冶炼金属，俗称高频感应炉。 在感应炉中，有产生高频电流的大功率电源和产生交变磁场的线圈，线圈的中间放置一个耐火材料（例如陶瓷）制成的坩埚，用来放有待熔化的金属。涡流感应加热的应用很广
磁力泵
磁力泵 磁力泵由泵、磁力传动器、电动机三部分组成。关键部件磁力传动器由外磁转子、内磁转子及不导磁的隔离套组成。当电动机带动外磁转子旋转时，磁场能穿透空气隙和非磁性物质，带动与叶轮相连的内磁转子作同步旋转，实现动力的无接触传递，将动密封转化为静密封。由于泵轴、内磁转子被泵体、隔离套完全封闭，从而彻底解决了“跑、冒、滴、漏”问题，消除了炼油化工行业易燃、易爆、有毒、有害介质通过泵密封泄漏的安全隐患， 磁力泵的前世今生磁力泵是电机和水泵一体的，不但安装方便而且极大的节省了安装空间，同时也减少了电机和水泵单独安装过程中有可能出现的一系列问题. 磁力联轴器传动泵(简称磁力驱动泵)最早是在1947年由英国HMD公司的Geoffrey Howard研制成功的。几年后西德的Franz Klaus也相继开发成功。最先使用磁力驱动泵的两家公司是英国的帝国化学工业公司和德国的拜尔化学公司。开发磁力泵的最初目的是为了保护从事化工、核动力、国防等工业现场人员的安全和健康。 20世纪70年代中期以后由于稀土钴(1978年)、最强有力的钕铁硼(1983年)等新一代永磁铁和碳化硅轴承技术的开发使磁力驱动泵的技术水平有了极大的提高。据国外样本和文献资料显示，磁力驱动泵的流量现在可达1150m3/h；扬程达500m；介质温度范围-120℃～450℃；粘度极限100～200cp；介质中磨蚀性固体颗粒含量可达1.5%(按重量),固体颗粒粒度可达100μm；采取特殊措施后, 泵能输送含20%不溶性固体物的渣浆, 固体物直径可达20mm；系统压力可达450bar[1]。 磁力泵的工作原理将n对磁体(n为偶数)按规律排列组装在磁力传动器的内、外磁转子上，使磁体部分相互组成完整藕合的磁力系统。当内、外两磁极处于异极相对，即两个磁极间的位移角Φ＝0，此时磁系统的磁能最低；当磁极转动到同极相对，即两个磁极间的位移角Φ＝2π/n，此时磁系统的磁能最大。去掉外力后，由于磁系统的磁极相互排斥，磁力将使磁体恢复到磁能最低的状态。于是磁体产生运动，带动磁转子旋转。 变频器在磁力泵上的节能改造应用磁力泵在启动时，电机的电流会比额定高5-6倍的，不但会影响电机的使用寿命而且消耗较多的电量. 磁力泵变频器系统在设计时在电机选型上会留有一定的余量，电机的速度是固定不变，但在实际使用过程中，有时要以较低或者较高的速度运行，因此进行变频改造是非常有必要的。变频器可实现电机软启动、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的，而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能。国内比较有名气变频器厂家有三.晶、英威腾等 结构特点：永磁体：由稀土永磁材料制成的永磁体工作温度范围广(-45－400℃)，矫顽力高，磁场方向具有很好的各向异性，在同极相接近时也不会发生退磁现象，是一种很好的磁场源。隔离套：在采用金属隔离套时，隔离套处于一个正弦交变的磁场中，在垂直于磁力线方向的截面上感应出涡电流并转化成热量。涡流的表达式为：其中Pe－涡流；K—常数；n—泵的额定转速；T－磁传动力矩；F－隔套内的压力；D－隔套内径；一材料的电阻率；—材料的抗拉强度。当泵设计好后，n、T是工况给定的，要降低涡流只能从F、D等方面考虑。选用高电阻率、高强度的非金属材料制作隔离套，在降低涡流方面效果十分明显。冷却润滑液流量的控制：泵运转时，必须用少量的液体对内磁转子与隔离套之间的环隙区域和滑动轴承的摩擦副进行冲洗冷却。冷却液的流量通常为泵设计流量的2%-3%，内磁转子与隔离套之间的环隙区域由于涡流而产生高热量。当冷却润滑液不够或冲洗孔不畅、堵塞时，将导致介质温度高于永磁体的工作温度，使内磁转子逐步失去磁性，使磁力传动器失效。当介质为水或水基液时，可使环隙区域的温升维持在3-5℃；当介质为烃或油时，可使环隙区域的温升维持在5-8℃。 滑动轴承：磁力泵滑动轴承的材料有浸渍石墨、填充聚四氟乙烯、工程陶瓷等。由于工程陶瓷具有很好的耐热、耐腐蚀、耐摩擦性能，所以磁力泵的滑动轴承多采用工程陶瓷制作。由于工程陶瓷很脆且膨胀系数小，所以轴
涡流的原理及应用
涡流的原理及应用 ●涡流的定义 当金属导体处在变化着的磁场中或在磁场中运动时，由于电磁感应作用而在整块金属导体内会产生感应电动势，由于导体自身存在电阻，在导体内部便会产生电流，这种电流在导体中的分布随着导体的表面形状和磁通的分布而不同，其路径往往有如水中的漩涡，因此称为涡流。 由于金属导体本身存在电阻，所以涡流在导体中将产生热量，所消耗的能量来源于使导体运动的机械功，或者建立在磁场变化的能量，因涡流而导致的能量损耗称为涡流损耗。涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。
●涡流的好处与害处 一般情况下，在实际应用过程中，都要避免涡流带来的能量损耗，比如电动机，变压器的线圈绕在铁芯上，当线圈中通过交变电流时，在铁芯中将产生涡流，涡流会使铁芯发热，不但消耗了能量，还有可能损毁电动机，因此应该想办法减小涡流，常见的措施有：增大铁芯材料的电阻率，常用表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物硅钢片，并且用许多硅钢片叠合而成，整块金属的电阻很小，涡流很强，采用叠钢片可以将涡流限制在狭窄的薄片之内，回路中的电动势较小，回路长度较长，电阻较大，因此涡流较小，因涡流造成的损失也就较小。 当然，也可以利用涡流做成一些感应加热的设备，最常见的就是电磁炉，首先经过转换装置使电流变为高频交流电，将其加在感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场，磁力线通过金属锅底时将产生强大的涡流，由于金属锅底的电阻存在，便会发生电能到磁能再到热能的转换，产生焦耳热，从而达到加热食品的目的。 ●涡流的应用——涡流检测 涡流在现实生活中的应用是十分广泛的，下面详细介绍涡流检测技术。利用电磁感应原理，用通过检测被检工件内感生涡流的变化无损的评定导电材料及其工件的某些性能，或发现缺陷的检测方法称为涡流检测。涡流检测是一种无损检测方法，是通过测量涡流传感器的
磁力泵涡流损失的计算分析与应用
磁力泵涡流损失的计算分析与应用 摘要：磁泵的金属绝缘位于永磁连接离合器装置(一种具有抽壳结构的非旋转密封外壳)内外气缸之间的空气间隙上。当外缸通过电机驱动同步缸旋转时，冲击阻尼由旋转磁场交替切割，从而产生电感电流并转化为热量。准确计算电磁泵的电源故障，准确确定电磁泵的效率和性能性能，正确设计冷却系统，是高速、高压、高温、高性能电磁泵发展的重要前提。因此，一种基于电磁泵结构特性和电磁原理计算涡流损耗的简单、功能公式具有重要的技术意义。 关键词：磁力泵；涡流损失；计算分析；应用； 根据磁泵的结构特点和电磁原理导出了挂车电流损耗计算公式，该公式得到 的挂车电流对基本符合实验数据，通过实验验证更加准确，能够满足应用要求。 一、涡流损耗计算公式的推导 Eddy目前的损失可以通过经验或计算得到。根据实验数据分析，提出了确定 牵引电流转矩与最大静态磁耦合比的公式，这与磁路计算没有直接关系: 其中Mw——涡流转矩，单位为n·米； MKmax——最大静态磁转矩，单位为n·米； N——转速，单位为转/分钟； R——垫片的平均半径，单位为m； ——垫片厚度，单位m； P——间隔材料电阻率，单位为米
这个公式简单、实用、容易记住。只要知道最大静态磁转矩并按公式得到报告，就可以得到桨电流转矩和桨电流损耗。拖轮电流损耗功率的一般公式为: Pw=I2R 其中pw-eddy电流损耗功率，以w为单位； R——电阻，单位是。 由欧姆定律得： Pw=U2／R u-涡流电压(v).涡流电压u与磁场强度b和磁力线对间隔套的切割速度w成正比。电阻r与材料的电阻率p、涡流路径长度l和隔离物的横截面积s有关，因此: 其中l-涡流路径长度，单位为米； B——磁场强度，单位为a/m； V——磁力线对隔套的切割速度，单位为米/秒； S——间隔套的截面积，单位为m2。l取决于磁性圆柱体的轴向尺寸，可替换为 可以看出，这个公式是由涡流公式推导出来的。 二、验证公式的准确性
涡流的原理及应用文库
涡流的原理及应用文库 涡流的原理 涡流是一种物理现象，指的是当导体或介质中存在变化的磁场时，会在其内部 产生涡流。涡流的形成是由于磁场变化引起的电磁感应作用，导致电流在导体或介质中形成环流。 涡流的产生可以通过法拉第电磁感应定律来解释，即磁场的变化引起周围导体 内部的电流产生。 涡流的大小与磁场变化的速率、导体或介质的电导率、导体或介质的几何形状 等因素有关。磁场变化越快、导体或介质的电导率越高、导体或介质的几何形状越大，涡流就越强。 涡流的存在会导致一些特殊的物理现象。例如，涡流产生的环流磁场会与外部 磁场相互作用，产生磁力；涡流还会使导体或介质发热，因为环流电流在导体或介质中阻碍着电流的流动，导致 Joule 加热效应。 涡流的应用 涡流在很多领域都有着重要的应用。下面列举了几个涡流的应用： 1. 无损检测 由于涡流的存在会改变导体或介质的电阻，可以利用涡流进行无损检测。例如，涡流无损检测技术可以用来检测电子元件、金属件、铜管等材料中的裂纹、缺陷等问题。 涡流无损检测技术基于电磁感应原理，通过测量涡流引起的绕组感应磁场来分 析材料中的缺陷。这种检测方法不需要破坏性的取样，可以快速、准确地检测出材料的缺陷，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子制造等领域。 2. 涡流制动 涡流制动是一种利用涡流产生的磁阻力来制动物体的方法。涡流制动常用于高 速旋转的机械设备中，如电机、发电机、风力发电机等。 涡流制动器由固定的磁铁和可以旋转的导体盘组成。当导体盘旋转时，导体中 产生的涡流会受到磁铁的磁场作用，产生阻力。这种阻力会减慢导体盘的旋转速度，实现制动的效果。 涡流制动器具有结构简单、可靠性高、能耗低等优点，被广泛应用于各种机械 设备中。
涡电流的原理和应用
涡电流的原理和应用 下面是小编整理的涡电流的原理和应用的论文，欢迎各位物理学毕业的同学借鉴! 摘要：本文从涡电流产生和应用利弊的角度对涡电流作了简要的介绍。 关键词：涡电流原理应用 涡电流与我们的生产、生活有密切的联系。小到微波炉、电磁炉、热水器等生活用具，大到冶金、国防、机械加工等部门及铸、锻和船舶、飞机、汽车制造等行业中都有涡电流的应用。 在高中物理中，学生会初步学习涡电流的知识，主要应用于楞次定律和法拉第电磁感应定律等理论分析，对于涡电流在实际生产、生活中的应用及其优缺点却没有涉及。青少年学生喜欢探索科学，求知欲强，对神秘的电磁现象尤为感兴趣。如果教师能够在教学过程中适当引入涡电流的应用知识，就可以拉近理论与实际的距离，激发学生的学习兴趣，提高学生的观察思考能力，为学生的全面发展打下良好基础。本文从涡电流产生和应用利弊的角度，对涡电流作简要介绍。 一、涡电流的认识 涡电流(又称为傅科电流)现象，在1851年被法国物理学家莱昂傅科所发现。是由于一个移动的磁场与金属导体相交，或是由移动的金属导体与磁场垂直交会所产生。简而言之，这是一种特殊的电磁感应现象，原因是：金属处于变化的磁场(或在磁场中运动)时，穿过金属导体内自成闭合回路的磁通量发生变化，产生了一个在导体内循环的电流。在划桨的时候，带起水面的局部漩涡，也是一种类似涡电流的情形。 如右图所示：在一根导体外面绕上线圈，并把线圈通交流电，则线圈就产生交变磁场。线圈中间的导体在圆周方向可以等效成一圈圈的闭合回路，由于穿过每个闭合回路的磁通量都在变化着，因此在相应于这些回路中都将激起感应电动势(这样产生的感应电动势属于感生电动势)，并形成环形的感应电流，即涡电流。 由于金属导体的电阻很小，涡电流很大，因此热效应极其显著。并且可以知道感应加热是靠感应线圈把电能传递给要加热的金属，然后电能在金属内部转变为热能。感应线圈与被加热金属并不需要直接接触，能量是通过电磁感应传递的。理论分析表明：涡电流强度与交变电流的频率成正比，根据焦耳定律的热效应公式Q=I2Rt，可知：涡电流产生的焦耳热与
涡流原理的应用与危害
涡流原理的应用与危害 涡流原理简介 涡流是一种电磁现象，指的是当导体中有变化的磁场时，会在导体内产生感应 电流，这种电流被称为涡流。涡流存在于导体的表面，具有循环状的特点。涡流产生的原理是根据法拉第电磁感应定律，即变化的磁场会引起感应电流。 涡流原理的应用 涡流原理在许多领域都有广泛的应用，以下列举了几个常见的应用： 1. 无损检测 涡流无损检测是一种非破坏性检测方法，可以用来检测导体中的表面或近表面 缺陷。通过利用涡流感应的原理，检测器可以测量导体表面感应电流的变化，从而确定是否存在缺陷。 2. 电磁制动器 涡流制动器是一种利用涡流原理制动物体的装置。当导体进入磁场中时，由于 涡流的产生，导体会受到阻力，从而减速或停止运动。涡流制动器常用于减速器、电梯以及车辆的制动系统中。 3. 涡流测厚仪 涡流测厚仪是一种用来测量导体厚度的仪器。通过涡流原理，仪器可以测量导 体表面感应电流的变化，从而计算出导体的厚度。 4. 涡流计量器 涡流计量器是一种利用涡流原理测量流体流量的仪器。当导体中有涡流通过时，涡流计量器可以测量感应电流的变化，并据此计算出流体的流量。 涡流原理的危害 尽管涡流原理有许多应用，但在某些情况下，涡流也可能带来一些危害。 1. 能量损失 涡流产生的感应电流会引起能量的损耗。这种能量损耗可能会导致电路的效率 降低，并且在一些应用中需要消耗额外的能量来抵消涡流的影响。
2. 温升问题 当涡流通过导体时，由于电阻产生的热量会导致导体温度升高。这可能会对设备的性能和寿命产生负面影响，尤其是在高功率应用中。 3. 电磁干扰 涡流产生的电场和磁场可能会对周围的电子设备产生干扰。这可能导致设备误操作、信号干扰或数据丢失。 4. 阻碍电磁波传输 涡流的产生会对电磁波的传输产生阻碍，这可能会影响无线通信设备的性能。 结论 涡流原理具有广泛的应用，包括无损检测、电磁制动器、涡流测厚仪和涡流计量器等。然而，涡流也带来了一些危害，如能量损失、温升问题、电磁干扰和阻碍电磁波传输。在实际应用中，需要根据具体情况权衡涡流原理的优点和缺点，并采取相应的措施来减轻其危害。
电磁感应产生的感应电动势与涡流计算
电磁感应产生的感应电动势与涡流计算 电磁感应是一种重要的物理现象，它产生的感应电动势和涡流在许多领域中都有着广泛的应用。本文将探讨电磁感应产生的感应电动势和涡流的计算方法，以及它们在实际应用中的意义。 首先，我们来了解一下电磁感应产生的感应电动势。电磁感应是指当一个导体在磁场中运动或者磁场发生变化时，导体内部会产生感应电动势。这是由于磁场的变化引起了导体内部自由电子的运动，从而产生了感应电动势。感应电动势的大小与磁场变化的速率以及导体的几何形状有关。 在计算感应电动势时，我们可以使用法拉第电磁感应定律。该定律表明，感应电动势的大小与磁场变化的速率成正比。具体地说，感应电动势等于磁场变化速率的负值乘以导体回路的面积。这个定律可以用数学公式表示为： ε = -dΦ/dt 其中，ε表示感应电动势，dΦ/dt表示磁通量的变化速率。这个公式告诉我们，当磁通量的变化速率越大时，感应电动势就越大。 接下来，我们来讨论涡流的计算方法。涡流是指当一个导体在磁场中运动或者磁场发生变化时，导体内部会产生环流。涡流的产生是由于磁场对导体内部自由电子的作用力，使得电子在导体内部形成环流。涡流的大小与导体的电阻、磁场的强度以及导体的几何形状有关。 在计算涡流时，我们可以使用法拉第涡流定律。该定律表明，涡流的大小与感应电动势成正比，与导体的电阻成反比。具体地说，涡流等于感应电动势除以导体的电阻。这个定律可以用数学公式表示为： I = ε/R
其中，I表示涡流，ε表示感应电动势，R表示导体的电阻。这个公式告诉我们，当感应电动势越大或者导体的电阻越小时，涡流就越大。 感应电动势和涡流在实际应用中有着广泛的应用。例如，在发电机中，通过旋 转磁场和导体之间的相对运动，可以产生感应电动势，从而将机械能转化为电能。在变压器中，通过磁场的变化，可以产生感应电动势，从而实现电能的传输和变换。在涡流制动中，通过感应电动势产生涡流，可以实现对运动物体的制动。在感应加热中，通过感应电动势产生涡流，可以实现对导体的加热。 总之，电磁感应产生的感应电动势和涡流在物理学和工程技术中具有重要的意义。通过对它们的计算和应用，我们可以实现能量转换、电能传输和加热等多种功能。因此，深入了解电磁感应产生的感应电动势和涡流的计算方法对于我们理解和应用电磁感应现象具有重要的意义。
基于 CFD 分析的磁力泵优化设计
基于 CFD 分析的磁力泵优化设计 摘要：随着经济社会的持续快速发展，石油化工、航空航天等事业迎来了前所 未有的重大发展机遇，对磁力泵的设计与应用提出了更高要求，如何采取有效方 法与策略，切实提升磁力泵优化设计效果，成为业内广泛关注的焦点课题之一。 基于此，本文首先介绍了磁力泵的基本内容，分析了磁力泵优化设计问题，并结 合相关实践经验，分别从几何模型建立及网格划分等多个角度与方面，对基于CFD分析的磁力泵优化设计展开了深入探讨，阐述了个人对此的几点浅见，望对 磁力泵优化设计及应用有所裨益。 关键词：CFD分析；磁力泵；优化设计；方法对策 引言 当今社会，经济发展质量显著提高，经济发展规模不断扩大，使磁力泵优化设计 面临着更多的不确定性因素，只有采取行之有效的优化设计方法，精准把握磁力 泵优化设计的各项关键环节与要点，才能充分挖掘与彰显磁力泵的整体应用性能。本文就此展开了探讨。 1磁力泵简述 磁力泵是现代工业生产及加工制造行业必不可少的关键器械部件之一，主要由泵头、磁力传动器、电动机等部分构成，通过采用隔离套对流体进行封闭，利用静 密封来代替动密封，实现动力的无接触传递，在实践中扮演着不可替代的重要角色。自诞生至今，磁力泵经历了较为漫长而曲折的发展进程，结构设计及应用价 值相应提高，在经济性与可靠性等方面取得了质的突破与飞跃[1]。长期以来，国 家相关部门高度重视磁力泵的优化设计，在设计标准规范建设、设计过程控制、 设计效果评价等方面制定并实施了一系列重大方针政策，为基于CFD分析的磁力 泵优化设计实践提供了基本遵循与方向引导，在磁力泵设计及应用领域取得了令 人瞩目的现实成就，积累了丰富而宝贵的实践经验，为新时期高质高效地推进石 油化工等行业快速发展注入了强大动力与活力。同时，磁力泵的广大应用单位及 科研机构同样在创新磁力泵优化设计方法，优化磁力泵优化设计步骤等方面进行 了大量卓有成效的研究与探索，使磁力泵的应用性能状态更加符合国家环境保护 及生态安全等方面的现实需求。上述背景下，深入探讨基于CFD分析的磁力泵优 化设计问题，具有极为深刻的现实意义。 2磁力泵优化设计分析 2.1磁力泵设计参数分析 在现代经济社会发展环境下，磁力泵的应用环境与强度变得相对复杂，对磁力泵 的各项技术参数构成了严峻挑战与考验，在CFD模式下更需对磁力泵的设计参数 做出针对性分析。通常情况下，磁力泵优化设计中的相关设计参数主要包括：磁 力泵流量、扬程、转速、总效率、进口压力、工作温度、颗粒浓度、颗粒直径、 运动粘度等等，上述不同的设计参数在磁力泵优化设计中分别承担着不同的现实 职能，所体现出的应用性能存在显著差异，需分别作出优化分析与处理[2]。 2.2结构设计 现代科学技术的快速发展，为基于CFD分析的磁力泵优化设计提供了更为丰富的 技术手段，使得传统模式下难以完成的优化设计任务具备了更大的可行性。在当 前设计模式下，需要针对磁力泵具体构成要件的不同，选择不同的运转电机。为 提高磁力泵运行过程中的稳定性与可靠性指标，应选择耐磨、耐腐蚀、抗压抗剪 性能较好的不锈钢材料制作各类过流部件。部分情况下，磁力泵的比转速相对较
涡流的利用与防治
涡流的利用与防治 ---季奎明 物理学是一门非常有趣有用自然科学，它研究的内容十分广泛。 我今天讨论的物理主题是涡流，它在我们日常生活中经常碰到。既有好的方面，也有坏的方面。现在让我们认识它一下，从而利用它，消除不利的影响，让它服务人类！首先让我们了解一下它产生的原因。涡流产生的原因： 当线圈中的电流随时间的变化时，由于电磁感应，附近的另一个线圈中会产生感应电流。实际上这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流。如果用图表示这样的感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以据麦克斯韦电磁理论可知，闭合导体周围会产生变化的磁场，变化磁场周围也会产生变化的电场,载流子在电场中形成涡流电流。 一、感应加热 涡流热效应：让大块导体处在变化的磁场中，或者相对于磁场运动时，在导体内部也会产生感应电流。这些感应电流在大块导体内的电流流线呈闭合的旋涡状，被称为涡电流或涡流（eddycurrent）。由于大块金属的电阻很小，因此涡流可达到非常大的强度。利用高频率变化的电磁场在大块导体中产生的涡流热，可以用来冶炼金属，俗称高频感应炉。（章家岩，1995.感应加热涡流及工程设计问题的讨论.《工业加热》，06期.） 在感应炉中，有产生高频电流的大功率电源和产生交变磁场的线圈，线圈的中间放置一个耐火材料（例如陶瓷）制成的坩埚，用来放有待熔化的金属。涡流感应加热的应用很广泛，除了高频感应炉冶炼金属，还用高频塑料热压机过塑，以及把涡流热疗系统用于治疗。 感应加热的优点：1、非接触式加热，热源和受热物件可以不直接接触； 2、加热效率高，速度快，可以减少表面氧化现象； 3、容易控制温度，提高加工精度； 4、可实现局部加热； 5、可实现自动化控制； 6、可减少占地、热辐射、噪声和灰尘。 二、电磁炉 电磁炉采用了磁场感应涡流加热原理，它利用交变电流通过线圈产生交变磁场，当磁场内的磁感线传到含铁质锅的底部时，即会产生无数强大的小涡流，使锅本身自行迅速发热，然后再加热锅内的食物。电磁炉作为厨具市场的一种新型灶具。它打破了传统的明火烹调方式采用磁场感应电流（又称为涡流）的加热原理，电磁炉是通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生交变的电流（即涡流），涡流使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦二产生热能（故：电磁炉煮食的热源来自于锅具底部而不是电磁炉本身发热传导给锅具，所以热效率要比所有炊具的效率均高出近1倍）使器具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有害气体、对周围环境不产生热辐射、体积小巧、安全性好和外观美观等优点，能完成家庭的绝大多数烹饪任务。因此，在电磁炉较普及的一些国家里，人们誉之为“烹饪之神”和“绿色炉具”。 三、涡流探测 涡流金属探测器有一个流过一定频率交变电流的探测线圈，该线圈产生的交变磁场在金属物中激起涡流，隐蔽金属物的等效电阻、电感也会反射到探测线圈中，改变通过探测线圈电流的大小和相位，从而探知金属物。涡流金属探测器可用于探测行李包中的枪支、埋于地表的地雷、金属覆盖膜厚度等等。(林
探讨磁力泵在化工行业的应用
探讨磁力泵在化工行业的应用 1.前言 磁力传动泵和屏蔽电泵都是无泄漏泵，但由于磁力泵比屏蔽电泵结构更简单、维修更方便，且水力模型可做成与普通化工流程泵一样，逐渐被用户认可。由于磁力泵本身的特点，如隔离套涡流发热，介质润滑轴承，轴向力大，在实际应用过程中，遇到了很多普通离心泵没有的新问题。以下将从磁力泵的基本工作原理，行业标准，泵的选型和改造中遇到的常见问题等方面进行介绍。 2.磁力泵工作原理 磁力泵是磁性联轴器和离心泵的结合体，磁性联轴器由转子和定子两部分组成，转子部分又分内转子和外转子，内外转子分别由高性能的永磁材料（如钐钴、钕铁硼等）及转子基体构成，外转子通过电机带动旋转，内转子由内外转子磁场的相互作用下旋转，达到非接触传递扭矩的目的。作为从动部分的内转子被完全包封在一个充满输送介质的压力密封腔内，此压力密封腔主要由泵体、泵盖、中间架以及内外转子之间的隔离套等定子零件组成，它们之间采取静密封方式密封，因此，磁力泵是一种旋转轴不穿出泵体，依靠永磁体空间传递扭矩的一种无动密封的、无泄漏的流体输送机械，如图1所示。 3.常见问题分析 3.1磁力泵的效率 事物总是没有十全十美的，磁力泵解决了泄漏问题，但与普通离心泵相比，效率较低，相差10%算是正常的，有些小泵效率相差可能达30%，主要是因为磁力泵多了涡流损失和用来冷却隔离套和润滑碳化硅轴承所需的回流产生的容积损失。要减少容积损失，选择合适的回流孔径（图1中的轴中心孔）最为重要，孔径大了，容积损失大，孔径太小，回流量小，经涡流加热后，容易引起泵的汽蚀甚至烧坏轴承。 3.2汽蚀 泵运转时出口压力不稳定，振动加剧，有噪声和泵壳有撞击声，这些普通离心泵的汽蚀现象在磁力泵里更是时常发生，特别是当介质沸点低，易挥发时，这与磁力泵的结构有关，当冷却隔离套的介质从磁力泵出口引入隔离套时压力下降，
有关涡流现象及相关应用
《涡流现象及其应用》教学设计 广州市花都区实验中学物理科陈丽华 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．知道涡流是如何产生的。 2．知道涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如何利用和防止。 3．知道电磁阻尼和电磁驱动。 （二）过程与方法 培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。 （三）情感、态度与价值观 培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。 ★教学重点 1．涡流的概念及其应用。 2．电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。 ★教学难点 电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。 ★教学方法 通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验 ★教学用具： 电机、变压器铁芯、演示涡流生热装置（可拆变压器）、电磁阻尼演示装置（示教电流表、微安表、弹簧、条形磁铁），电磁驱动演示装置（U形磁铁、能绕轴转动的铝框）。 ★教学过程 （一）引入新课 教师：出示电动机、变压器铁芯，引导学生仔细观察其铁芯有什么特点？ 学生：它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多薄片叠合而成的。 教师：为什么要这样做呢？用一个整块的金属做铁心不是更省事儿？学习了涡流的知识，同学们就会知道其中的奥秘。 （二）进行新课 1、涡流 教师：［演示1］涡流生热实验。 在可拆变压器的一字铁下面加一块厚约2 mm的铁板，铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。在原线圈接交流电。几分钟后，让学生摸摸铁芯和铁板，比较它们的温度，报告给全班同学。 学生：铁板的温度比铁芯高。 教师：为什么铁芯和铁板会发热呢？原来在铁芯和铁板中有涡流产生。安排学生阅读教材，了解什么叫涡流？ 学生：当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。 师生共同活动：分析涡流的产生过程。 分析：如图所示，线圈接入反复变化的电流，某段时间内， 若电流变大，则其磁场变强，根据麦克斯韦理论，变化的磁场 激发出感生电场。导体可以看作是由许多闭合线圈组成的，在 感生电场作用下，这些线圈中产生了感生电动势，从而产生涡
磁力泵工作原理及常见故障分析
磁力泵概述 磁力泵由泵、磁力传动器、电动机三部分组成。关键部件磁力传动器由外磁转子、 内磁转子及不导磁的隔离套组成。 当电动机带动外磁转子旋转时，磁场能穿透空气隙和非磁性物质，带动与叶轮相 连的内磁转子作同步旋转，实现动力的无接触传递，将动密封转化为静密封。由于泵 轴、内磁转子被泵体、隔离套完全封闭，从而彻底解决了跑、冒、滴、漏”问题，消 除了炼油化工行业易燃、易爆、有毒、有害介质通过泵密封泄漏的安全隐患，有力地 保证了职工的身心健康和安全生产。 磁力泵的工作原理 将n对磁体(n为偶数)按规律排列组装在磁力传动器的内、外磁转子上，使磁体 部分相互组成完整藕合的磁力系统。当内、外两磁极处于异极相对，即两个磁极间的 位移角①=0,此时磁系统的磁能最低；当磁极转动到同极相对，即两个磁极间的位 移角①=27t/n,此时磁系统的磁能最大。去掉外力后，由于磁系统的磁极相互排斥， 磁力将使磁体恢复到磁能最低的状态。于是磁体产生运动，带动磁转子旋转。 结构特点 1 .永磁体 由稀土永磁材料制成的永磁体工作温度范围广(-45-400C),矫顽力高，磁场方 向具有很好的各向异性，在同极相接近时也不会发生退磁现象，是一种很好的磁场源。 2 .隔离套 在采用金属隔离套时，隔离套处于一个正弦交变的磁场中，在垂直于磁力线方向 的截面上感应出涡电流并转化成热量。涡流的表达式为：其中Pe—涡流；K一常数； n一泵的额定转速；T—磁传动力矩；F—隔套内的压力；D—隔套内径；一材料的电 阻率；一材料的抗拉强度。当泵设计好后，n、T是工况给定的，要降低涡流只能从 F、D等方面考虑。选用高电阻率、高强度的非金属材料制作隔离套，在降低涡流方 面效果十分明显。 3 .冷却润滑液流量的控制 泵运转时，必须用少量的液体对内磁转子与隔离套之间的环隙区域和滑动轴承的 摩擦副进行冲洗冷却。冷却液的流量通常为泵设计流量的2%-3%,内磁转子与隔离 套之间的环隙区域由于涡流而产生高热量。当冷却润滑液不够或冲洗孔不畅、堵塞时， 将导致介质温度高于永磁体的工作温度，使内磁转子逐步失去磁性，使磁力传动器失效。当介质为水或水基液时，可使环隙区域的温升维持在3-5C；当介质为烧或油时，
涡流损耗分析
铁芯的涡流损耗分析 当交变磁力线从导电体中穿过时，导电体中就会产生感应电动势，在感应电动势的作用下，在导电体中就会产生回路电流使导体发热；这种由于交变磁力线穿过导体，并在导体中产生感应电动势和回路电流的现象，人们把它称为涡流，因为它产生的回路电流没有作为能量向外输出，而是损耗在自身的导体之中。开关电源变压器的涡流损耗在开关电源的总损耗中所占的比例很大，如何降低开关电源变压器的涡流损耗，是开关电源变压器或开关电源设计的一个重要内容。 开关电源变压器的涡流损耗在开关电源的总损耗中所占的比例很大，如何降低开关电源变压器的涡流损耗，是开关电源变压器或开关电源设计的一个重要内容。 变压器生产涡流损耗的原理是比较简单的，由于变压器铁芯除了是一种很好的导磁材料以外，同时它也属于一种导电体；当交变磁力线从导电体中穿过时，导电体中就会产生感应电动势，在感应电动势的作用下，在导电体中就会产生回路电流使导体发热；这种由于交变磁力线穿过导体，并在导体中产生感应电动势和回路电流的现象，人们把它称为涡流，因为它产生的回路电流没有作为能量向外输出，而是损耗在自身的导体之中。 单激式开关电源变压器的涡流损耗计算与双激式开关电源变压器的涡流损耗计算，在方法上是有区别的。但用于计算单激式开关电源变压器涡流损耗的方法，只需稍微变换，就可以用于对双激式开关变压器的涡流损耗进行计算。 例如，把双激式开关电源变压器的双极性输入电压，分别看成是两次极性不同的单极性输入电压，这样就可以实现对于双激式开关电源变压器涡流损耗的计算。因此，下面仅对单激式开关变压器的涡流损耗计算进行详细分析。 当有一个直流脉冲电压加到变压器初级线圈的两端时，在变压器初级线圈中就就有励磁电流通过，并在变压器铁芯中产生磁场强度H和磁通密度B，两者由下式决定：
磁力泵工作原理、结构特点、注意事项与常见故障原因与排除处理方法
磁力泵工作原理、结构特点、注意事项 与常见故障原因与排除处理方法 一、磁力泵工作原理与结构特点及注意事项： （一）、磁力泵工作原理： 1、将n对磁体（n为偶数）按规律排列组装在磁力传动器的内、外磁转子上，使磁体部分相互组成完整藕合的磁力系统。 2、当内、外两磁极处于异极相对，即两个磁极间的位移角Φ＝0，此时磁系统的磁能最低。 3、当磁极转动到同极相对，即两个磁极间的位移角Φ＝2π/n，此时磁系统的磁能最大。 4、去掉外力后，由于磁系统的磁极相互排斥，磁力将使磁体恢复到磁能最低的状态。 5、于是磁体产生运动，带动磁转子旋转。 （二）、结构特点： 1、永磁体泵阀：由稀土永磁材料制成的永磁体工作温度范围广(-45－400℃)，矫顽力高，磁场方向具有很好的各向异性，在同极相接近时也不会发生退磁现象，是一种很好的磁场源。 2、隔离套泵阀： ⑴、在采用金属隔离套时，隔离套处于一个正弦交变的磁场中，在垂直于磁力线方向的截面上感应出涡电流并转化成热量。 ⑵、当泵设计好后，n、T是工况给定的，要降低涡流只能从F、D等方面考虑。 ⑶、选用高电阻率、高强度的非金属材料制作隔离套，在降低涡流方面效果十分明显。
3、冷却润滑液流量的控制： ⑴、泵运转时，必须用少量的液体对内磁转子与隔离套之间的环隙区域和滑动轴承的摩擦副进行冲洗冷却。 ⑵、冷却液的流量通常为泵设计流量的2%-3%，内磁转子与隔离套之间的环隙区域由于涡流而产生高热量。 ⑶、当冷却润滑液不够或冲洗孔不畅、堵塞时，将导致介质温度高于永磁体的工作温度，使内磁转子逐步失去磁性，使磁力传动器失效。 ⑷、当介质为水或水基液时，可使环隙区域的温升维持在3-5℃。 ⑸、当介质为烃或油时，可使环隙区域的温升维持在5-8℃。 4、滑动轴承： ⑴、磁力泵滑动轴承的材料有浸渍石墨、填充聚四氟乙烯、工程陶瓷等。 ⑵、由于工程陶瓷具有很好的耐热、耐腐蚀、耐摩擦性能，所以磁力泵的滑动轴承多采用工程陶瓷制作。 ⑶、由于工程陶瓷很脆且膨胀系数小，所以轴承间隙不得过小，以免发生抱轴事故。 ⑷、由于磁力泵的滑动轴承以所输送的介质进行润滑，所以应根据不同的介质及使用工况，选用不同的材质制作轴承。 5、保护措施： ⑴、当磁力传动器的从动部件在过载情况下运行或转子卡死时，磁力传动器的主、从动部件会自动滑脱，保护机泵。 ⑵、此时磁力传动器上的永磁体在主动转子交变磁场的作用下，将产生涡损、磁损，造成永磁体温度升高，磁力传动器滑脱失效。（三）、磁力泵的优点：