ทฤษฎีการจับอนุภาคในสนามแม่เหล็กเกรเดียนต์สูง

Abstract

ปัญหาในการอธิบายการเคลื่อนที่ของอนุภาคแม่เหล็กระดับไมครอนที่ปะปนกับของไหลในตัวกรองแม่เหล็กทรงกระบอกแบบตามแนวแกนและการคาดคะเนประสิทธิภาพของตัวกรองให้สมบูรณ์และสอดคล้องกับผลการทดลองนั้น ขึ้นอยู่กับการประมาณค่าความเข้มสนามแม่เหล็กรอบตัวจับใดๆ ซึ่งกระจายแบบสุ่มในตัวกรองแม่เหล็กให้ได้ใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากที่สุด ทฤษฎีการจับอนุภาคในตัวกรองแม่เหล็กทรงกระบอกแบบตามแนวแกน เริ่มจากทฤษฎีของเกอร์เบอร์ที่ได้ประมาณสนามแม่เหล็กรอบตัวจับตามแบบจำลองตัวจับเดียว ซึ่งมีข้อจำกัดใช้ได้เฉพาะกรณีที่สัดส่วนของตัวจับในตัวกรองแม่เหล็กน้อยๆ ประมาณไม่เกิน 5 % และความเข้มสนามแม่เหล็กภายนอกมีค่าไม่สูงเกินไป เนื่องจากผลการคำนวณได้พื้นที่ของการจับของตัวจับตัวแทนที่พิจารณาคาบเกี่ยวกับพื้นที่ของการจับของตัวจับที่อยู่ข้างเคียง ซึ่งให้ผลการคำนวณประสิทธิภาพของตัวกรองแม่เหล็กมีการเพิ่มขึ้นทางเดียวกับความยาวในการจับแบบนอร์แมลไลซ์หรือกับสัดส่วนของตัวจับในตัวกรองแม่เหล็ก ในการวิจัยนี้เราได้ปรับปรุงทฤษฎีของเกอร์เบอร์ โดยใช้ความเข้มสนามแม่เหล็กรอบตัวจับที่ประมาณโดยวิธีตัวกลางยังผล ซึ่งวิธีการนี้ได้ประยุกต์ใช้กับตัวกรองแม่เหล็กทรงกลมได้ผลดีมาแล้ว ในการวิจัยนี้ให้ผลการคำนวณประสิทธิภาพของตัวกรองแม่เหล็กมีแนวโน้มของการเพิ่มแบบอิ่มตัวเมื่อ ความยาวในการจับแบบนอร์แมลไลซ์ หรือสัดส่วนของตัวจับในตัวกรองแม่เหล็กมีค่าเพิ่มมากขึ้น เกินค่าหนึ่งซึ่งสอดคล้องกับผลการทดลองของบริซซ์และทฤษฎีของไกร์เนอร์และฮอฟมานน์