液態(tài)金屬電磁泵圖書(shū)目錄

目錄

序言

第一章 工程電磁流體力學(xué)在電磁泵中的應(yīng)用

第二章 傳導(dǎo)式電磁泵

第三章 感應(yīng)式電磁泵

第四章 液態(tài)金屬電磁泵的測(cè)試技術(shù)和工藝材料

參考文獻(xiàn)

主要符號(hào)表

液態(tài)金屬電磁泵是一種輸送導(dǎo)電流體的裝置，它具有密封、可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在化工、冶金、原子能動(dòng)力、空間技術(shù)等方面都有一定應(yīng)用．本書(shū)總結(jié)了國(guó)內(nèi)這方面的研制成果和經(jīng)驗(yàn)．書(shū)中重點(diǎn)介紹了傳導(dǎo)式電磁泵和感應(yīng)式電磁泵的工作原理、測(cè)試技術(shù)和工藝材料．可供從事液態(tài)金屬電磁泵的科技人員參考．

電磁泵傳導(dǎo)式電磁泵原理

傳導(dǎo)式電磁泵原理是：在磁場(chǎng)中的導(dǎo)體，通過(guò)電流，則導(dǎo)體將受到磁場(chǎng)的推力，三者方向相互垂直，推力的大小為F=I×B×L。

傳導(dǎo)電磁泵沒(méi)有任何轉(zhuǎn)動(dòng)部件，解決了機(jī)械泵磨損問(wèn)題，形成免維護(hù)焊機(jī)。但由于與液態(tài)金屬接觸的大電流電極向液態(tài)金屬傳導(dǎo)電流的過(guò)程中，因氧化渣在電極上的附著和遮蔽，造成波峰不穩(wěn)，甚至大起大落，不能穩(wěn)定的生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)進(jìn)口瑞士這種機(jī)型近50臺(tái)基本都已停用。

電磁泵感應(yīng)電磁泵原理

它采用的原理是利用單相C型開(kāi)口電磁鐵，由于內(nèi)外環(huán)的磁程差而產(chǎn)生內(nèi)外環(huán)磁場(chǎng)的相位差，進(jìn)而形成前進(jìn)磁場(chǎng)分量，即由超前相位指向滯后相位的前進(jìn)磁場(chǎng)分量。在前進(jìn)磁場(chǎng)分量中的液態(tài)金屬釬料切割磁力線，因此受到一個(gè)向前的感應(yīng)力，達(dá)到泵送液態(tài)金屬釬料的目的。

由于利用的是磁程差產(chǎn)生相位差，形成前進(jìn)磁場(chǎng)分量，其前進(jìn)磁場(chǎng)分量非常有限，大部分為不產(chǎn)生前進(jìn)推力的脈動(dòng)磁場(chǎng)，要制造出如圖的寬波峰（300mm～400mm波峰寬度）和超高波峰（40mm高度）非常困難。

電磁泵三相異步感應(yīng)泵原理

這是我國(guó)在波峰焊機(jī)上獲得的又一專利技術(shù)，它不僅解決了傳導(dǎo)式電磁泵的傳導(dǎo)式電磁泵的傳導(dǎo)電流電極由于氧化渣遮蔽造成的波峰不穩(wěn)問(wèn)題，無(wú)任何轉(zhuǎn)動(dòng)部件，無(wú)電流變換器，免維護(hù)、無(wú)磨損，而且效率高，可獲得高而有力的波峰及寬波峰。

三相異步感應(yīng)式電泵的原理是利用三相電源相互差120°相位差，在空間分布，構(gòu)成各自磁場(chǎng)，其合成磁場(chǎng)，是一個(gè)前進(jìn)磁場(chǎng)中切割磁力線，感應(yīng)電流，形成前進(jìn)的電磁力。

丘金著，嚴(yán)陸光譯：（液態(tài)金屬電磁泵），科學(xué)出版社，北京，1964;

中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所、上海電器科學(xué)研究所電磁泵小組編：《液態(tài)金屬電磁泵》，科學(xué)出版社，北京，1979。

電磁泵沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封性好，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，不需要軸密封，因此在化工、印刷行業(yè)中用于輸送一些有毒的重金屬，如汞、鉛等，用于核動(dòng)力裝置中輸送作為載熱體的液態(tài)金屬（鈉或鉀、鈉鉀合金），也用于鑄造生產(chǎn)中輸送熔融的有色金屬。流量可達(dá)13000米/時(shí)，壓力達(dá)1.7兆帕，溫度達(dá)1200℃。

電磁泵按電源形式可分為交流泵和直流泵。

按液態(tài)金屬中電流饋給的方式可分為傳導(dǎo)式（電導(dǎo)式）電磁泵和感應(yīng)式電磁泵。電導(dǎo)式電磁泵用直流（圖1）或交流電（圖2）。它有一根非磁性難熔金屬制的管（見(jiàn)圖），管周圍是磁鐵，磁力線與管垂直。當(dāng)通入與管和磁力線均垂直的電流時(shí)，根據(jù)左手定則，產(chǎn)生機(jī)械力把導(dǎo)電流體壓送出管。電導(dǎo)式一般為小型泵，用于低壓和小流量。傳導(dǎo)式電磁泵中，電流由外部電源經(jīng)泵溝兩側(cè)的電極直接傳導(dǎo)給液態(tài)金屬。感應(yīng)泵中，感應(yīng)式使用多相交流電。電流則由交變磁場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生。最新式的感應(yīng)式電磁泵是直線感應(yīng)泵，裝有布置成扁平的、直線狀的定子繞組，感應(yīng)力呈軸向，尺寸較大，大流量泵均屬這種類型。

按結(jié)構(gòu)不同可分為平面、螺旋泵和圓柱泵等。在感應(yīng)泵中，液態(tài)金屬的電流由交變磁場(chǎng)（單相或三相）感應(yīng)產(chǎn)生。圖3是感應(yīng)式平面泵的示意圖，圖6是其原理圖。三相感應(yīng)式電磁泵的工作原理和普通感應(yīng)電機(jī)相似。位于平面或圓柱形鐵芯中的三相繞組(其中的電流見(jiàn)圖6曲線1)產(chǎn)生行波磁場(chǎng)（圖6曲線2是行波磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線）或旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)在液態(tài)金屬中感應(yīng)出電流（圖6曲線3）。感應(yīng)電流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生磁場(chǎng)力，從而在泵的進(jìn)出口處產(chǎn)生推動(dòng)液態(tài)金屬運(yùn)動(dòng)的壓力差。對(duì)直流電磁泵，上述壓差△p可寫(xiě)成：

式中σ為被輸送的液態(tài)金屬的電導(dǎo)率；Q為體積流量：a為通道半高度；b為通道半寬度；L為通道有效長(zhǎng)度；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度。對(duì)感應(yīng)電磁泵，壓差可寫(xiě)成：

式中B_m為磁感應(yīng)強(qiáng)度幅值；v_a為行波磁場(chǎng)速度；v_a =2tf，t為磁極極距，f為電源頻率；u為流速；S=稱為滑差。

上述壓差公式是就最簡(jiǎn)單模型導(dǎo)出的，如計(jì)及其他實(shí)際因素的影響（通常使壓差變?。M(jìn)相應(yīng)的修正系數(shù)。這些實(shí)際因素對(duì)直流泵主要是電樞反應(yīng)（通過(guò)液態(tài)金屬的電流所感生的磁場(chǎng)引起的合成磁場(chǎng)分布不均勻），電流漫流（電流在磁場(chǎng)作用區(qū)兩側(cè)分流引起的電流分布不均勻），磁極邊緣的氣隙漏磁等；對(duì)感應(yīng)泵則主要是橫向端部效應(yīng)（液態(tài)金屬中感生電流在有限寬度通道內(nèi)部分或全部地構(gòu)成回路所引起）和縱向端部效應(yīng)（鐵芯有限長(zhǎng)度導(dǎo)致磁路開(kāi)路所引起）等。

利用磁場(chǎng)和導(dǎo)電流體中電流的相互作用，使流體受電磁力作用而產(chǎn)生壓力梯度，從而推動(dòng)流體運(yùn)動(dòng)的一種裝置。實(shí)用中大多用于泵送液態(tài)金屬，所以又稱液態(tài)金屬電磁泵。電磁泵按電源形式可分為交流泵和直流泵；按液態(tài)金屬中電流饋給的方式可分為傳導(dǎo)式電磁泵和感應(yīng)式電磁泵；按結(jié)構(gòu)不同可分為平面泵和圓柱泵等。傳導(dǎo)式泵中，電流由外部電源經(jīng)泵溝兩側(cè)的電極直接傳導(dǎo)給液態(tài)金屬；感應(yīng)泵中，電流則由交變磁場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生。電磁泵沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封性好，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，因此在化工、印刷行業(yè)中用于輸送一些有毒的重金屬，如汞、鉛等；在原子能動(dòng)力工業(yè)中用于輸送化學(xué)性質(zhì)特別活潑的金屬，如鈉、鉀、鈉鉀合金；在鑄造企業(yè)中可以用來(lái)做鋁、鎂等活潑金屬的定量泵，但現(xiàn)在主要為軍工等大型企業(yè)使用。電磁泵的缺點(diǎn)是效率較低，

電磁泵的缺點(diǎn)是效率較低，在冶煉、鑄造工業(yè)中尚未普遍采用。

電磁泵類似普通電磁閥,它以交流電為工作動(dòng)力,電流通過(guò)電磁繞組形成交變固定磁場(chǎng),與可運(yùn)動(dòng)的泵體形成交互作用,帶動(dòng)泵體振動(dòng),推動(dòng)液體輸出。