Магнитные преобразователи для воды: принцип работы, популярные модели и советы по сборке своими руками

Что такое феррожидкость?

Речь идет о феррожидкости – коллоидной системе, состоящей из воды или другого органического растворителя, содержащего мельчайшие частицы магнетита, и любого материала, который содержит железо. Их размеры настолько малы, что даже трудно представить: они в десятки раз тоньше человеческого волоса! Такие микроскопические показатели величины позволяют им равномерно распределяться в растворителе с помощью теплового движения.

До поры, пока нет внешнего воздействия, жидкость спокойна, напоминая собою зеркало. Но стоит только поднести к этому «зеркалу» направленное магнитное поле, как оно оживает, являя зрителю удивительные объемные картины: расцветают волшебные цветы, вырастают на поверхности движущиеся фигуры, изменяющиеся под воздействием поля.

В зависимости от силы и направленности воздействия магнитного поля, картины меняются на глазах – от легкой, едва заметной ряби, появляющейся на поверхности жидкости, через иглы и пики, меняющие остроту и наклон и перерастающие в цветы и деревья.

Возможность создавать цветные картины с помощью подсветки, поистине завораживающие наблюдателя, раскрывают перед ним неизведанный мир.

К сожалению, частицы металла, хоть и названы ферромагнитными, в полном смысле таковыми не являются, так как не могут сохранять получившуюся форму после исчезновения магнитного поля. Поскольку они не обладают собственной намагниченностью. В связи с этим и использование данного открытия, являющегося, к слову, не совсем новым – его совершил американец Розенцвейг еще в середине прошлого века, не нашло широкого применения.

Виды

Обычно магнитный фильтр собирается из металлической трубы:

  • латуни,
  • бронзы,
  • меди,
  • нержавейки.

Внутрь ее вставляют трубку меньшего диаметра, в которой располагаются сильные неодимовые магниты. Обычно трубка изготовлена из пропилена, выдерживающего нагрев до 90 градусов. Вся конструкция устанавливается в разрез трубопровода.

Приборы бывают:

  1. Фланцевые – для водопроводных магистралей диаметром более двух дюймов. Они крепятся болтами или шпильками, что позволяет легко снять оборудование для профилактики, не демонтируя основную магистраль.
  2. Муфтовые – присоединяются к водопроводу с помощью двух внутренних муфт.

Также виды преобразователей различаются установочными параметрами:

  • Диаметром.
  • Температурным диапазоном.
  • Пропускной способностью.
  • Максимально допустимым давлением.

Все показатели указаны на маркировке при продаже в розничной сети.

Есть еще накладные магниты, они выпускаются в комплекте – два магнита, хомут и болты для соединения на трубах.

Важно! Недостаток накладного варианта – невозможность установки на металл, придется вырезать часть магистрали, заменив ее на пластик

Похожие материалы

  • К вопросу о повышении ремонтопригодности и долговечности инструмента — «ротяжка»
  • К вопросу о проблеме атмосферной коррозии стальных конструкций
  • Исследование механических свойств деталей, упрочненных различными способами
  • Технические решения по модернизации конструкции станков для скатки и перекатки пожарных рукавов
  • Использование терморасширенного графита в пожарной технике

Магнитные жидкости — это двухфазные высокодисперсные суспензии (коллоидные растворы) состоящие из твердых ферромагнитных материалов, (диаметр одной частицы ферро- или ферримагнетика составляет около 10 нанометров) с жидкостной основой, такой как вода, жидкие углеводороды, кремний- и фторорганические жидкости. Третья фаза в растворе — поверхностно-активная защитная оболочка толщиной около 2 нанометров на поверхности частиц . Структура и состав магнитной жидкости представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Структура магнитной жидкости: 1- магнитная частица; 2 — полярная группа молекулы ПАВ; 3 — цепочечная часть молекулы ПАВ; 4 — жидкость — носитель.

Магнитные жидкости макроскопически однородны, не расслаиваются в магнитных и гравитационных полях неограниченное время. Их физико-химические свойства зависят от характеристик приложенного магнитного поля и могут изменяться в широких пределах.

Магнитные жидкости уникальны тем, что высокая текучесть сочетается в них с высокой намагниченностью — в десятки тысяч раз большей, чем у обычных жидкостей. Внешнее магнитное поле ориентирует магнитные моменты частиц, что приводит к изменению магнитных, оптических и реологических свойств раствора. Ценным свойством магнитной жидкости является их свойство магнитовосприимчивости (магниточувствительности). Под влиянием магнитного поля они могут перемещаться в зону наибольшей его напряженности или удерживаться в ней. Наглядным свидетельством того, что магнитная жидкость реагирует на действие магнитного поля, является изменением формы ее свободной поверхности. При нахождении жидкости в магнитном поле ее свободная поверхность приобретает форму, соответствующую магнитному полю см. рис. 2.

Рисунок 2. Свободная поверхность магнитной жидкости в магнитном поле.

Различают следующие компоненты магнитной жидкости:

Магнитная фаза

Основной компонент МЖ, от которого зависят её магнитные свойства, — дисперсный ферри- или ферромагнетик. Типичными ферримагнетиками являются ферриты — химические соединения оксида железа Fe2O3 с оксидами металлов, имеющие общую формулу MFe2O4 (ферриты-шпинели) или MFe5O12 (ферриты-гранаты) и др. Из ферримагнетиков в промышленной МЖ наиболее широкое применение получил магнетит FeO•Fe2O3.

Дисперсионная среда (основа, носитель)

Основу для МЖ выбирают из жидкостей различных классов в зависимости от назначения МЖ. Основные критерии выбора, это вязкость и плотность основы, её активность по отношению к магнитной фазе и стабилизатору, испаряемость, температурный диапазон работоспособности, совместимость с другими рабочими жидкостями в различных устройствах и др.

Для устройств, работающих в условиях вакуума можно использовать магнитную жидкость только на полиэтилсилоксановой основе т.к. она устойчива к испарению в условиях вакуума. Для устройств и механизмов, работающих в условиях Земной поверхности (при обычной гравитации и нормальном атмосферном давлении) можно использовать в качестве смазки магнитную жидкость на основе масел, воды, керосина, жидких металлов и т. д.

Стабилизирующая фаза

Классический стабилизатор для МЖ олеиновая кислота. Это одна из высших жирных кислот, широко применяемая в комбинации с магнетитом и углеводородными основами. В качестве ПАВ стабилизаторов для углеводородных сред, кроме олеиновой, используют ундециловую и рицинолевую кислоты, производные полифосфорной кислоты, янтарной кислоты, додециламин и полиизобутилен.

МЖ на кремнийорганической основе по сравнению с минеральным маслом обладают худшими смазочными свойствами. МЖ на основе различных минеральных масел с противоизносными добавками могут обеспечить интенсивность изнашивания, меньшую, чем МЖ на основе кремнийорганической жидкости, но магнитная жидкость имеет ряд преимуществ перед другими смазочными материалами:

  1. магнитная жидкость имеет ценное свойство магнитоуправляемости;
  2. компоненты МЖ устойчивы к испарению в условиях вакуума.

Магнитная жидкость на основе кремнийорганической жидкости на воздухе несколько уступает по смазочным свойствам магнитным жидкостям на основе минерального масла, но в вакууме обеспечивает лучшее смазывание и меньший коэффициент трения.

Как сделать и где применяется ферромагнитная жидкость?

Феррожидкости применяются в электронике, в автомобильной промышленности, и хочется верить, что их повсеместное применение не за горами, и с развитием нанотехнологий они будут достаточно широко использоваться. Пока же это большей частью забава для восхищенной публики, избалованной различными видами зрелищ.

Объемные картины заставляют следить за ними, затаив дыхание, сомневаться, не монтаж ли это, и искать объяснение происходящему, хотя бы в интернете. Как знать, быть может маленький мальчик, который сегодня следит за металлическими «живыми» цветами и фигурами, разинув рот, завтра найдет этому явлению принципиально новое применение, произведя революцию в науке и технике. Но это – завтра, а пока – смотрите и наслаждайтесь!

Второй способ как сделать магнитную жидкость:

Магнитную жидкость можно изготовить еще проще. Существуют диэлектрические магнитные тонеры (ДМ-тонеры) для лазерных принтеров. ДМ-Тонер представляет собой вещество, состоящее из смолы и намагниченной окиси железа. В этом слу­чае без ПАВ можно обойтись.

На 50 мл магнитного тонера нужно взять 2 столовых ложки очень чистого рас­тительного масла.

Тщательно перемешиваем тонер с маслом, вот и всё — магнитная жидкость готова.

P.S.: Я постарался наглядно показать и описать не хитрые советы. Надеюсь, что хоть что-то вам пригодятся. Но это далеко не всё что возможно выдумать, так что дерзайте, и штудируйте сайт

Феррофлюид

, он жемагнитная жидкость — на редкость загадочная и любопытная штуковина. Впервые я его увидел лет десять тому назад, в парижском Музее науки и техники, где в качестве одного из экспонатов была представлена наглухо закрытая стеклянная посудина с маслянистой чёрной жижей внутри. Рядом лежала пара магнитов. При поднесении их в посудине жидкость реагировала, вставая эдаким ежом и образуя повторяющую форму магнита картину довольно угрожающего вида шипов. Там же было кратенькое описание, что это такое и чем его закусывают. Тогда я и узнал это название — феррофлюид. Разумеется, страстно возжелал, но тогда совершенно не было ни идей где его взять, ни возможностей для этого. И вот, спустя десять лет…

Феррофлюид, по сути, представляет собой взвесь наночастиц ферромагнетика (обычно магнетита), размерами около 10 нм (реже — больше), размешанных в поверхностно-активном веществе (органический растворитель типа олеиновой кислоты, или вода), которое образует вокруг наночастиц эдакую плёнку, не давая им слипаться. Под воздействием магнитного поля частицы выстраиваются по его линиям, образуя эти свои характерные иголки. В принципе, вряд ли мне удастся описать свойства феррофлюида лучше, чем в Вики , поэтому желающих узнать побольше теории отсылаю туда.

Искомую заветную баночку я отыскал на Ебее, как и многое другое. Ценник не очень обрадовал, но альтернатив практически не было (к слову, на supermagnete.de она раза в четыре дороже), поэтому пришлось заказывать. И вот, месяц спустя, баночка наконец у меня. 8 унций этой странной чёрной хрени. Первое, что обнаружилось — она дико пачкается. Если капля феррофлюида попала на светлую одежду, это пятно не выведется НИЧЕМ. И очень, очень желательно при работе с ним надевать перчатки. Второе — она дико брызгается. Капли обнаруживались в самых непредсказуемых местах. И третье — ввиду сочетания первых двух свойств этой баночки хватит весьма ненадолго

Первый способ получения магнитной жидкости:

Изготовить своими руками жидкость, реагирующую на магнитное поле, по силам практически каждому — без каких-либо реактивов и всего за несколько минут.
 Конечно, качество её существенно хуже, чем у полученной химическим пу­тём. В частности, консистенция продукта получается такой, что его скорее мож­но назвать не «жидкостью», а «жижей». Да и время осаждения магнитных частиц достаточно мало — обычно от нескольких секунд до нескольких минут. Зато ника­кой химии и экзотических технологий, лишь просеивание и смешивание. Для того, чтобы сделать «магнитную жижу», требуется всего лишь на­брать необходимое количество мелких стальных опилок.
 Чем мельче, тем лучше, поэтому наиболее подходящей является стальная пыль, остающаяся после работы «болгарки» или точила.

Пыль собирается магнитом (не слишком сильным — не столько для предотвращения большого остаточного намагничивания, сколько для того, чтобы железные опилки не так интенсивно стремились к нему и увлекали с собой поменьше немагнитной пыли).

Затем для отсева грязи и крупных фракций собранно её можно просеять через ткань на газете.
 Чем плотнее ткань, тем мельче будет просеянная пыль, но тем дольше придётся трясти мешо­чек.

Ещё раз подчеркну — стальные частички должны быть как можно мельче. Для по­лучения мелкой стальной пыли следует использовать мелкозернистый (доводочный) точильный круг. В качестве ориентира можно предложить следующее — при рассмотрении невооружённым глазом нельзя определить форму пылинок, на белой бу­маге они выглядят мельчайшими точками. Если форма опилок хорошо различима (при нормальном зрении обычно это соответствует размерам от 0.1-0.3 мм и больше), то такие опилки слишком крупны, они очень быстро осядут и будут практически неподвижными!

Отобранная стальная пыль заливается жидкостью, хорошо смачивающей металл. Это может быть обычная вода — желательно, насыщенная поверхностно-активными веществами, то есть мылом или другим моющим средством (пенообразование здесь вредно, поэтому оно должно быть как можно меньше!).

Но! Во избежание быстрой коррозии железных пылинок, способной просто-напросто «съесть» их за несколько дней, для стали лучше использовать жидкое машинное масло.
 Вполне подойдёт бы­товое — то, что используется для смазки швейных машинок.

Концентрация стальной пыли в жидкости должна быть, с одной стороны, не слишком высокой, чтобы жидкость не стала чересчур густой и вязкой, а с другой стороны, не слишком низкой, иначе перемещение магнитных частиц не сможет ув­лечь с собой сколько-нибудь заметный объём жидкости. Она подбирается опытным путём с помощью постепенного добавления опилок в жидкость, тщательного пере­мешивания и проверки магнитом.
 Лучше получить небольшой избыток базовой жид­кости, нежели её недостаток, так как в последнем случае подвижность получен­ной субстанции уменьшается очень заметно.

Конкретная величина кри­тической силы магнитного поля зависит как от магнитных свойств используемого металла, так и от силы смачивания металла базовой жидкостью или ПАВ, а также от температуры жидкости и размеров металлических частиц. При снятии магнитного поля подвижность жид­кости восстановится, если остаточная намагниченность будет не слишком боль­шой.

Применение

Электронные устройства

Ферромагнитная жидкость используются в некоторых высокочастотных динамиках для отвода тепла от звуковой катушки. Одновременно она работает механическим демпфером, подавляя нежелательный резонанс. Ферромагнитная жидкость удерживается в зазоре вокруг звуковой катушки сильным магнитным полем, находясь одновременно в контакте с обеими магнитными поверхностями и с катушкой.

Машиностроение

Ферромагнитная жидкость способна снижать трение. Нанесенная на поверхность достаточно сильного магнита, например неодимового, она позволяет магниту скользить по гладкой поверхности с минимальным сопротивлением.

Ferrari использует магнитореологические жидкости в некоторых моделях машин для улучшения возможностей подвески. Под воздействием электромагнита, контролируемого компьютером, подвеска может мгновенно стать более жесткой или более мягкой. Помимо Ferrari, подобные разработки уже давно нашли применение в автомобилях Audi, Cadillac, BMW и других.

Оборонная промышленность

Военно-воздушные силы США внедрили радиопоглощающее покрытие на основе ферромагнитной жидкости. Снижая отражение электромагнитных волн, оно помогает уменьшить эффективную площадь рассеяния самолета.

Авиакосмическая промышленность

NASA проводило эксперименты по использованию ферромагнитной жидкости в замкнутом кольце как основу для системы стабилизации космического корабля в пространстве. Магнитное поле воздействует на ферромагнитную жидкость в кольце, изменяя момент импульса и влияя на вращение корабля.

Оптика

Ферромагнитные жидкости имеют множество применений в оптике благодаря их преломляющим свойствам. Среди этих применений измерение удельной вязкости жидкости, помещенной между поляризатором и анализатором, освещаемой гелий-неоновым лазером.

Теплопередача

Если воздействовать магнитным полем на ферромагнитную жидкость с разной восприимчивостью (например, из-за температурного градиента) возникает неоднородная магнитная объемная сила, что приводит к форме теплопередачи называемой термомагнитная конвекция. Такая форма теплопередачи может использоваться там, где не годится обычная конвекция, например, в микроустройствах или в условиях пониженной гравитации.

Уже упоминалось использование ферромагнитной жидкости для отвода тепла в динамиках. Жидкость занимает зазор вокруг звуковой катушки, удерживаясь магнитным полем. Поскольку ферромагнитные жидкости обладают парамагнитными свойствами, они подчиняются закону Кюри — Вейса, становясь менее магнитными при повышении температуры. Сильный магнит, расположенный рядом со звуковой катушкой, которая выделяет тепло, притягивает холодную жидкость сильнее, чем горячую, увлекая горячую жидкость от катушки к кулеру. Это эффективный метод охлаждения, который не требует дополнительных затрат энергии.

Генераторы

Замороженная или полимеризованная ферромагнитная жидкость, находящаяся в совокупности постоянного (подмагничивающего) и переменного магнитных полей, может служить источником упругих колебаний с частотой переменного поля, что может быть использовано для генерации ультразвука.

Горнорудная промышленность

Ферромагнитная жидкость может быть использована в составе магнитножидкостного сепаратора для очистки от шлиха мелкого золота.

Как сделать феррожидкость

В этом видео вы увидите очень красивый и интересный эксперимент химической реакции между магнитом и чернилами из принтера. обсуждение

papixs кто имел дело с тонером понимает, что тонер – это “твердая вода”. Если когда ты картридж заправляешь и случайно дернул бутыль с тонером – он разлетается по всей комнате, если в картридже хоть 0. 01 мм дырка есть – тонер через эту нано дырку выливается. Короче страшная вещь этот тонер.

сергей берешь магнит, жжешь костер из старых досок, в золе полно мельчайшей пыли которая магнитится к магниту, таким образом добываешь мельчайший магнитный порошок.

данил степанюк алекс сапс подойдёт тонер для лазерных принтеров берёшь его и берёшь подсолнечное масло и смешиваешь это и у тебя получается магнитная жидкость. Рад помочь.

Vitali mikhaliuk мне нужно было много (пару литров) и купить ее в таком объеме – дорого. Воспользовался данной инструкцией. Нашел килограмм fcpc тонера от hp (в свое время занимался заправкой принтеров и просто валялась банка). Кстати, было несколько банок тонера. Какой из них использовать – определил так: просто взял неодимовые магниты и прилаживал к банке. К которой с большей силой примагнитился – тот и взял.

Залил подсолнечным маслом и размешал – получил то, что хотел. Но правильно здесь писали уже: никакой красоты не получите, более того – если постоит – будет осадок. А это во многих случаях недопустимо. Для моих же целей сгодилось вполне, возможно – позже выложу ролик, что же я такое схимичил.

Девелопер не пошел. Конечно, очень круто что он реально магнитится очень сильно, ниодимовый магнит не оторвать от банки. Но зерна слишком крупные, постоянно в осадок падает, не держит вокруг себя пленку. А как раздробить его я так и не придумал (впрочем – и не старался; наверняка можно было бы что-нибудь придумать).

Ферромагнитные жидкости — представляют собой коллоидные системы, состоящие из ферромагнитных или ферримагнитных частиц нанометровых размеров, находящихся во взвешенном состоянии в несущей жидкости, в качестве которой обычно высту­пает органический растворитель или вода. Для обеспечения устойчивости такой жидкости ферромагнитные частицы связываются с поверхностно-активным веществом (ПАВ), образующим защитную оболочку вокруг частиц и препятствующем их слипа­нию из-за Ван-дер-Ваальсовых или магнитных сил.

Принцип работы

Прибор содержит в конструкции сильные магниты. Постоянное магнитное поле, взаимодействуя с водой, заставляет менять ее свойства. Растворенные в ней соли (кальция, кремния, калия и другие) меняют структуру, превращаясь из сферической в игольчатую. При нагревании соли выпадают в осадок, но не становятся кальцитом (накипью), а откладываются в виде рыхлой, легко очищающейся композиции. Такую «накипь» легко удалить, применяя небольшие усилия.

Вода, освобожденная от излишних солей, становится мягче, ее можно употреблять не только для хозяйственных нужд, но и питья. Широкий спектр применения делает устройство универсальным.

Магнитные фильтры устанавливают на:

  • Водоснабжение домов;
  • Поливные системы;
  • Посудомоечные машины;
  • Стиральные машины;
  • Водонагревательные бойлеры.

Description

 
Ferrofluids are composed of nanoscale particles (diameter usually 10 nanometers or less) of magnetite, hematite or some other compound containing iron. This is small enough for thermal agitation to disperse them evenly within a carrier fluid, and for them to contribute to the overall magnetic response of the fluid. This is analogous to the way that the ions in an aqueous paramagnetic salt solution (such as an aqueous solution of copper sulfate or manganese chloride) make the solution paramagnetic.

True ferrofluids are stable. This means that the solid particles do not agglomerate or phase separate even in extremely strong magnetic fields. However, the surfactant tends to break down over time (a few years), and eventually the nano-particles will agglomerate, and they will separate out and no longer contribute to the fluid’s magnetic response.
The term magnetorheological fluid (MRF) refers to liquids similar to ferrofluids (FF) that solidify in the presence of a magnetic field. Magnetorheological fluids have micrometre scale magnetic particles that are one to three orders of magnitude larger than those of ferrofluids.

Normal-field instability

When a paramagnetic fluid is subjected to a sufficiently strong vertical magnetic field, the surface spontaneously forms a regular pattern of corrugations; this effect is known as the normal-field instability. The formation of the corrugations increases the surface free energy and the gravitational energy of the liquid, but reduces the magnetic energy. The corrugations will only form above a critical magnetic field, when the reduction in magnetic energy outweighs the increase in surface and gravitation energy terms. Ferrofluids have an exceptionally high magnetic susceptibility and the critical magnetic field for the onset of the corrugations can be realised by a small bar magnet.

Common ferrofluid surfactants

The surfactants used to coat the nano-particles include, but are not limited to:

  • oleic acid
  • tetramethylammonium hydroxide
  • citric acid
  • soy lecithin

These surfactants prevent the nanoparticles from clumping together. This ensures that the particles do not form aggregates that become too heavy to be held in suspension by Brownian motion. The magnetic particles in an ideal ferrofluid do not settle out, even when exposed to a strong magnetic, or gravitational field. A surfactant has a polar head and non-polar tail (or vice versa), one of which adsorbes to the nanoparticles, while the non-polar tail (or polar head) sticks out into the carrier medium. Steric repulsion then prevents agglomoration of the particles.

While surfactants are useful in prolonging the settling rate in ferrofluids, they also prove detrimental to the fluid’s magnetic properties (specifically, the fluid’s magnetic saturation), which is commonly a parameter which users wish to maximize (this is typically more of a concern when dealing with magnetorheological fluids). Whether or not the surfactant is nanosphere-based or micelle-based, the addition of surfactants (or any other foreign particles) decreases the packing density of the ferroparticles while in its activated state, thus decreasing the fluids on-state viscosity, resulting in a «softer» activated fluid. While the on-state viscosity (the «hardness» of the activated fluid) is less of a concern for some ferrofluid applications, it is a primary fluid property for the majority of their commercial and industrial applications and therefore a compromise must be met when considering on-state viscosity vs. the settling rate of a ferrofluid.

Второй способ как сделать магнитную жидкость:

Магнитную жидкость можно изготовить еще проще. Существуют диэлектрические магнитные тонеры (ДМ-тонеры) для лазерных принтеров. ДМ-Тонер представляет собой вещество, состоящее из смолы и намагниченной окиси железа. В этом слу­чае без ПАВ можно обойтись.

На 50 мл магнитного тонера нужно взять 2 столовых ложки очень чистого рас­тительного масла.

Тщательно перемешиваем тонер с маслом, вот и всё — магнитная жидкость готова.

P.S.: Я постарался наглядно показать и описать не хитрые советы. Надеюсь, что хоть что-то вам пригодятся. Но это далеко не всё что возможно выдумать, так что дерзайте, и штудируйте сайт https://bip-mip.com/

Похожие записи:

Удобная катушка для поливочного шланга своими руками 8 cамодельных ловушек от мышей Как сделать газонокосилку из старых инструментов и бытовой техники своими руками Основные принципы работы датчиков движения Как сделать гнома из цемента Цинкование металла своими руками