1 Керамическая пена Обсуждение результатов
1.1 Грунтовка и смачиваниевg
керамическая пена Обычно фильтр ”Боуланд“ заполняется с помощью самотечного напора жидкого металла с соблюдением рекомендуемой процедуры предварительного нагрева. Иными словами, самотечный напор заставляет металл проникать в керамическую пену и проходить через нее, вытесняя большую часть захваченного воздуха. Плохие смачивающие свойства алюминиевой оксидной керамики и необходимость удаления захваченного воздуха могут привести к трудностям в начале процесса фильтрации (особенно в случае фильтров с высокой плотностью пор). Типичные значения высоты гравитационного напора для различных типов промышленных фильтров представлены на рис. 2. Как видно из рисунка, наличие электромагнитного поля обеспечивает значительное снижение требуемого давления металла при запуске.
На рис. 3 (а) и (б) представлены металлографические снимки образцов 50 80PPIi керамическая пена Приведены результаты эксперимента по самозаполнению под действием силы тяжести с металлической головкой высотой 100 мм, расположенной над фильтрующим элементом. Как видно из рисунков, эксперименты закончились неудачей: расплавленный металл затвердел над фильтрующими элементами, при этом проникновение металла в фильтры практически не произошло. Однако это было ожидаемо, исходя из данных по промышленной заправке, представленных на рис. 2.
При воздействии магнитного поля силой -0,16 Т исследуемые фильтры были практически идеально пропитаны и смачиваны с использованием той же металлической головки длиной 100 мм; см. рис. 3 (c) и (d), на которых представлены результаты, полученные при времени обработки 3 × 10 минут. Полученные микрофотографии, сделанные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), демонстрируют значительное улучшение смачивания, а также успешное удаление газа при увеличении времени электромагнитного перемешивания. Явления электромагнитного смачивания в настоящее время являются предметом патентной заявки, поданной настоящими авторами %.
2. Перераспределение частиц
При гравитационной фильтрации обычно наблюдается образование плотного фильтрационного осадка над керамической пеной, а также образование мостиков и забивание в верхней части фильтра. Однако в настоящей работе под воздействием электромагнитного поля были отмечены значительные изменения в распределении частиц как внутри, так и под фильтрующим материалом (см. рис. 4). Как видно из рисунка, при использовании электромагнитных сил наибольшая плотность частиц наблюдалась в зоне 2. Кроме того, обратный поток расплава, вызванный завихрением в силах Лоренца, привёл к тому, что в зоне 3 также наблюдалась более высокая концентрация частиц. Зона 4, однако, была практически свободна от частиц, так как чистый газ вновь поступает в фильтр снизу.
3. Заключение
В настоящем исследовании было доказано, что при воздействии электромагнитного поля значительно улучшается смачиваемость между оксидом алюминия и жидким алюминием при значениях 30, 50 и 80 PPI керамическая пена может быть достигнуто при значительном уменьшении необходимой площади металлической головки. Было продемонстрировано практически идеальное заполнение фильтров с высокой плотностью пор. Также было отмечено перераспределение частиц внутри фильтра. Исходя из этого становится очевидным, что электромагнитно-индуцированное объемное течение предотвращает забивание фильтрующих материалов и изменяет режим фильтрации с фильтрации с образованием осадка на глубинную фильтрацию и фильтрацию с образованием осадка внутри слоя для фильтров с высокой плотностью пор.
Авторы выражают благодарность Эгилу Торсетнесу (NTNU, Тронхейм, Норвегия) за помощь в разработке и изготовлении экспериментальной установки. Я также выражаю глубочайшую благодарность Курту Сандаунету (SINTEF, Тронхейм, Норвегия) за предоставление возможности пользоваться лабораторией SINTEF и его вклад в проведение экспериментов. Кроме того, отдельное спасибо Лиссу Педерсену (Alcoa, Листа, Норвегия) за фильтрующие материалы и Кэсю Чжану (магистранту НТНУ, Тронхейм, Норвегия) за предоставление Керамическая пена Обсуждение результатов: данные о проницаемости.