Viscosity of magnetic colloidal fluids at various temperatures and solid particle volume fractions
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2017-4-37-44Abstract
In the paper we present experimental results concerning measurements of dynamic viscosity of magnetic colloidal fluids. Magnetic colloidal fluids consist of their carrier fluids and solid magnetite particles with 9-10 nm in size. In the experiment we use two types of magnetic fluids – a kerosene-based magnetic fluid (MFk) and an undecane-based magnetic fluid (MFu). They differ by a manufacturer and date of manufacture. Viscosity measurements were carried out by a capillary viscometer equipped with the sensors specially designed for this experiment. Sensors were made on the basis of copper-constantan thermocouples combined with a microvoltmeter and a clock. They allowed measuring the time needed for a control volume of magnetic fluid flows through a capillary of the viscometer. In the experiment we obtained an array of data on viscosity of the fluids MFk and MFu with magnetite particle volume fractions of 0, 6, 10, 13, 16 % at temperatures of 20, 30, 40, 50 °C. Plots of dynamic viscosity versus temperature were built. Viscosities of the magnetic fluids MFk and MFu were compared. It was found that a ratio of viscosity coefficients for these fluids does not depend on temperature in the temperature range considered. Viscosity coefficients of the fluids MFk and MFu also increase in a similar way as particle volume fractions goes up to 10%. If a particle volume fraction is more than 10%, viscosity of the fluid MFk significantly exceeds viscosity of the fluid MFu.References
Rudyak V. Ya. Sovremenoe sostoyanie isledovani vyazkosti nanozhidkostei (Modern status of researchers of nanofluids viscosity). Vestnik NSU. Series: Physics, 2015, vol. 10, no. 1, pp. 5–22. (In Russian)
Buzmakov V. M., Pshenichnikov A. F. O kontsentratsionoii zavisimosti vyazkosti magnitnih zhidkostei (On the concentration dependence of viscosity of magnetic fluids). Magnetohydrodynamics, 1991, no. 1, pp. 18–22. (In Russian)
Buzmakov V. M., Pshenichnikov A. F. On the Structure of Microaggregates in Magnetite Colloids. Journal of Colloid and Interface Science, 1996, vol. 182, no. 1, pp. 63–70. DOI: 10.1006/jcis.1996.0437.
Rosensweig R. Ferrohydrodynamics, Cambridge University Press, 1985, 344 p.
Vand V. Viscosity of solution and suspensions. Journal of Physical and Colloid Chemistry, 1948, vol. 52, no. 2, pp. 277–299. DOI: 10.1021/j150458a001
Chong J. S., Christiansen E. B., Baer A. D. Rheology of concentrated suspension. Journal of Applied Polymer Science, 1971, vol. 15, pp. 2007–2021. DOI: 10.1002/app.1971.070150818
Varlamov Y.D., Kaplun A.B. Izmerenie vyazkosti slaboagregiryuschihsya magnitnih zhidkostei (Measurement of viscosity of weakly aggregated magnetic fluids). Magnetohydrodynamics, 1986, no. 3, pp. 43-49. (In Russian)
Pshenichnikov A. F., Gilev V. G. Vyazkost’ kontsentrirovanih magnetitovih koloidov (Viscosity of concentrated magnetite colloids). Bulletin of Perm University. Series: Physics, 1997, no. 2, pp. 46–58. (In Russian)
Pshenichnikov A. F., Gilev V. G. Rheology and magnetization of concentrated magnetite colloids. Colloid Journal, 1997, vol. 59, no. 3, pp. 346–353.
Lebedev A. V. Vyazkost’ kontsentrirovanih koloidnih rastvorov magnetita (Viscosity of concentrated colloidal solutions of magnetite). Colloidal Journal, 2009, vol. 71, no. 1, pp. 78–83. (In Russian)
Bogatirev G. P., Gilev V. G. Isledovanie kontsentratsionoi zavisimosti vyazkosti magnitnoi zhidkosti vo vneshnem pole (Investigation of the concentration dependence of magnetic fluid viscosity in an external field). Magnetic Hydrodynamics, 1984, no. 3, pp. 33-37. (In Russian)
Kazantcev M.Y., Kolchanov N.V. O gravitatsionoi konvektsii v koloidah (On gravitational convection in colloids). Bulletin of Perm University. Series: Physics, 2012, vol. 22, no. 4, pp. 79–82. (In Russian)
Kolchanov N. V., Putin G. F. Gravitational convection of magnetic colloid in a horizontal layer. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2015, vol. 89, pp. 90–101. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.05.050
Kolchanov N. V., Arefyev I. M. Thermal convection in a layer of magnetic colloid based on a single-component fluid. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2017, vol. 111, pp. 1112–1120.
DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.04.099.
Kazantsev E. I. Industrial furnaces. Design and Calculation Reference Book, Mir Publishers, 1977, 375 p.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.
