1、XX大学毕业设计文献翻译题目： 通过有限元分析高梯度磁选机的磁场 学 院： 测试与光电工程学院专业名称： 测控技术与仪器班级学号： 学生姓名： 指导教师： 二Oxx年 四 月 通过有限元分析高梯度磁选机的磁场S.K. Baik , D.W. Ha, R.K. Ko, J.M. Kwon韩国电工研究所，星州东28-1，昌原，韩国摘要高梯度磁分离器(HGMS)使用矩阵高磁场梯度,使铁磁或顺磁颗粒可以由高磁力被吸引到他们。由场梯度产生的磁力比由单独的磁通密度大几千倍。所以HGMS与其他磁选机相比表现出优异的性能，这些矩阵通常由具有高磁特性的不锈钢丝构成。本文论述了超导HGMS这是通过使用不锈钢矩阵净
2、化废水。背景磁场多达6 T由一个超导螺线管产生和不锈钢矩阵被布置在螺线管的内部。为了计算磁力施加在废水的磁性粒子,重要的是要计算磁场和磁场梯度是成正比的磁力作用于粒子。所以我们提出了磁场分布分析结果,估计多少次的磁力将粒子当矩阵排列。磁场是通过使用有限元法（FEM），也与2维分析得到的结果相比，计算3个维度。2012 Elsevier B.V. 版权所有。文章信息文章历史：收到2011年3月21日修订2012年4月24日接受2012年4月26日在线提供2012年5月7日关键词：高梯度磁选机矩阵磁性颗粒废水有限元分析法纸工厂使用大量的水，同时也有相同数量的废水产生。韩国的造纸工业是世界第11生产
3、;然而,韩国是水资源短缺的国家。因此,节约用水资源和净化废水是很重要的。现有的水处理设施如降水过程需要大型设备和广阔空间净化造纸厂的废水。高梯度磁分离系统(HGMS)净化废水的优点是迅速,占据空间小。造纸厂的废水含有多种有机成分如纸浆、肌瘤材料、着色剂、凝聚力代理和其他在高浓度悬浮固体。因为有机组分没有磁性，有必要以铁磁性颗粒附着到它们，这是所谓的磁播种。磁与铁磁颗粒群的形成和有机成分可以通过高梯度磁分离净化纸工厂的废水。如果纸生产过程的废水可以再次被利用高梯度磁分离纯化后,可以节约能源,解决水资源短缺问题。这个词,“高梯度”,意味着级磁通密度在空间急剧变化所以磁选发生的地方。1. 简介在一个
4、线性各向同性介质中的磁能WM的密度由下式给出： （1）其中H和B是分别表示磁场的大小和磁通密度（磁感应）。它蒸发由式。（1），该卷VP的磁化颗粒放置在磁场的磁能UMP是： （2）而同样体积的流体的磁性能量由下式给出： （3）在方程（2）及（3）中，LP和LF是颗粒和流体分别的导磁率。该系统的能量增量U（颗粒+流体）被给出，以第一级，如由等式给出的能量之间的差。 （2）及（3）。对弱磁性粒子，这是一个很好的近似1。因此： （4）一般情况下，一个力可以表示为其中是梯度。考虑到其中，KJ是材料j的体积磁化率，U0是真空的磁导率。图1.高梯度磁分离系统在KERI水净化的原理图表格1：的选择磁选机的典型
5、值悬挂磁铁ND筒式 磁选机ND滚式磁选机HGMS钢丝绒矩阵0.0580300如式。（6）上的弱磁性粒子的磁力成正比磁通密度梯度的幅度。因此，我们可以通过增加磁场和梯度获得较高磁分离性能。通过使用一个有更多安匝数和更高场梯度来改变磁极性和用钢丝绒矩阵，从而增加磁场。表格1显示了对于选定的磁选机的典型值。HGMS显示不同的值，因为钢丝绒矩阵。磁力可以写成（SI单位）： （5）在实际情况下的磁通密度B是经常使用的，而不是对磁场强度H，式（5）可以表示为： （6）其中kp为颗粒的体积磁化率;KF是流体的体积磁化率。图2.在HGMS系统KERI照片图3.高梯度磁选系统的不锈钢矩阵过滤器的照片图4示出的磁
6、通密度，BMOD，图的大小的分布。图5示出的量值以及Z分量，BZ，从中心沿R-坐标。表格2：超导磁铁(SC)的规范在KERI高梯度磁分离系统图4.磁通密度的大小的分布的SC线圈与82.7甲工作电流图5.自SC线圈的中心幅度（BMOD）和沿磁通密度的Z分量（BZ）的分布坐标在本文中，我们首先分析了被用于一个HGMS系统在韩国电工研究所（KERI）的超导螺线管的磁场分布，然后，以计算磁场梯度螺线管内设置不锈钢矩阵滤波器。2. 在KERI里的高梯度磁分离系统 对于废水处理，我们开发了一个高梯度磁选系统，在实验室的实验。图1显示了开发了高梯度磁分离系统的原理图,在废水通过传导冷却的超导磁体(SC)Gi
7、fford-McMahon(GM)制冷机。图2显示了高梯度磁分离系统在克里组装矩阵和图3显示了不锈钢过滤器产生高磁场梯度来吸引磁性粒子。不锈钢，SUS430，矩阵滤波器被用作磁性滤波器，用于磁分离。有根据形状几种不锈钢过滤器。例如，网格类型的不锈钢海绵型能够被用于磁性过滤器。在我们的系统，网状型不锈钢过滤器采用了带自动过滤系统，可移动。基于表2中给出的SC线圈尺寸，磁通密度分布进行了计算，以产生6吨在线圈的中心。计算是通过使用Z轴对称模型用2维有限元分析工具进行。我们能够找到以产生6吨的中心与82.7甲工作电流，这是15535匝使SC线圈的圈数。的最大磁通密度是6.37沿内diameterof
8、位于使SC线圈在Z =0。图7.不锈钢矩阵B-H曲线。3. 磁场和梯度的二维分析和计算 为了计算的不锈钢基质插入SC线圈的影响，在不锈钢基体进行建模用圆圈1毫米直径布置在SC线圈内，如图所示。6.每圈间隔5毫米距离径向和组成一层有8圈的同时Z坐标。因为这种分析是在Z轴旋转对称的条件也做，每个小圆圈用1毫米直径构成大圈中心的Z轴。虽然这种圆形基质长丝模型是从图中所示的实际形状不同。3，能够看到周围不锈钢基质磁场的变化。并且通过使用此轴对称模型能够使非常细小网格周围基质灯丝如图。直径为1mm的6.一个导线截面由10目。当为一个导线作了4网格，它是不够的得到的磁场分布的平顶导线的内侧。 矩阵滤波器是
9、由不锈钢，SUS430构成，其具有图7中所示的B-H曲线。此B-H曲线是由公式7进行计算。根据物理特性测量系统测量磁化数据（PPMS）图6.有限元网格来计算的不锈钢矩阵插入的影响度也产生在不锈钢丝,但有较小的磁场梯度之间的电线,因为它们之间的距离是两倍图3。图11显示了放大视图不锈钢导线周围的磁场分布。侧表面附近的磁场线低于背景场,但是更高的上部和底部表面附近的电线。图12显示了在矩阵周围,0 R 50 mm和0 Z 10毫米。最大梯度2201.6吨/米位于R = 30.5毫米和Z = 5毫米。最小值为0.4496 T / m位于R = 26.5毫米和Z = 8毫米。最大梯度是4897倍的最小
10、梯度。图12所示的高峰值位置非常接近矩阵。 （7）一些线条如图8中所示的磁场分布进行分析不锈钢丝网过滤器。滤线的直径是1毫米和电线是5毫米的差距。图9显示了磁通密度分布级过滤器电线周围那些位于沿行1 - 4的磁铁产生6 T磁场中心(R = 0,Z = 0)。过滤器导线周围的磁场,巨大的变化显示位于线路1和3。这意味着大型磁场梯度是由不锈钢丝网过滤器,从而增加巨大的磁力作用于粒子通过过滤器。这些数据可用于选择适当的网格大小的过滤器的过滤和间隙距离住房。图10显示分布的级过滤通量密度的电线是位于行10-40图8所示。大磁场梯图8.当SC电磁铁中心（R=0，Z=0）产生6T，矩阵周围磁通密度的幅度从
11、图中所示的数据中得到的平均梯度。图12是72.14 T / m，是最小梯度的160倍。因为最小梯度是接近的值而不是矩阵，磁力作用于粒子从情商在平均增加160次，式(6)插入不锈钢矩阵在后台字段在这个模型。此分析的最大量值为14551，比HGMS的表1中，从2参考示出的典型的值小一些。4.磁场和梯度的三维分析和计算上述的2D（二维）分析假定矩阵是由圆形导线。但是，实际的矩阵具有网状的形状的直的导线组成。因此，我们通过矩阵模型作为网格状的实际系统的形状做3D（3维分析）。图13显示了一个3 d矩阵分析模型显示不锈钢的孔位于6 t超导螺线管磁体。图11.当SC螺线管的中心（R=0，Z= 0）产生6T
12、，磁通密度分布的周围的过滤器电线放大图图9.当SC电磁铁的中心（R=0，Z=0）产生6T，图8中的线14的磁通密度周围的过滤器的电线大小图10.当SC电磁铁的中心（R=0，Z=0）产生6T，图8中的线14的磁通密度周围的过滤器的电线分布图13.三维分析模型6T超导电磁铁和矩阵 Z坐标为10毫米，11个毫米，12毫米13毫米。如果Z =10，直线穿过下部矩阵如图。14.沿着这条线的磁通密度最急剧变化。如果从矩阵的距离变大，磁通密度分布变得更光滑，更光滑。图12.矩阵周围的大小 两个矩阵的建模和位于10毫米，30毫米以上的螺线管的中心。矩阵是60毫米的直径和线是0.8毫米。相邻导线之间的距离是5.
13、08毫米,上部线有30偏差角线的下降。相同的磁特性（B-H曲线）与二维分析施加到不锈钢（SUS430）啮合。对称条件是考虑到上半部分和螺线管的下半部分，因此它被认为是相同的两个矩阵的上半部分对称地仅10毫米，30毫米以下的螺线管的中心。图14.磁通密度的矩阵的表面上的大小的分布图15.沿平行于X轴的线的磁通密度的大小的分布 本文的重点是找出磁场插入钢丝球矩阵到一个电磁体后是如何变化的。基于我们HGMS系统中KERI，它首先可以计算围绕不锈钢基质磁场分布经由2D轴对称有限元分析。从分析磁力作用于粒子的平均160倍,只有通过螺线管磁体由于磁场梯度矩阵。二维分析之后，矩阵被模拟成网状像三维有限元分析实际情况。三维结果表明稍微更高的峰值磁通密度，但整体的磁通密度分布是与二维结果几乎相同。 三
