Elektromanyetik Hidrodinamik (EMHD)
Michael Faraday genç ve mutluydu. Mücellitleri daha yeni bırakıp fiziksel deneylere daldı ve onları ne kadar garip buldu.
Yeni yıl 1821 geliyordu. Aile misafir bekliyordu. Sevgi dolu bir eş, bu olay için bir elmalı turta pişirdi. Faraday'ın kendisi için hazırladığı ana "ikram" bir bardak cıvadır. Gümüş sıvı, yanına bir mıknatıs getirildiğinde komik bir şekilde hareket etti. Sabit bir mıknatısın etkisi yoktur. Misafirler memnun kaldı. Görünüşe göre mıknatısa yaklaşırken cıvanın içinde "sadece" bir şey belirdi. Ne?
Çok daha sonra, 1838'de Faraday, bir volta sütunundan bir telin ucunun daldırıldığı, cıva değil, iyi saflaştırılmış bir yağın benzer bir sıvı hareketini tanımladı. Petrol akıntılarının girdapları açıkça görülüyordu.
Son olarak, beş yıl sonra araştırmacı, hassas bir cihaza bağlı Thames Nehri'ne iki tel atarak ünlü Waterloo Köprüsü deneyini gerçekleştirdi. Suyun Dünya'nın manyetik alanındaki hareketinden kaynaklanan gerilimi tespit etmek istedi.Deney başarısız oldu çünkü beklenen etki, doğası gereği tamamen kimyasal olan diğerleri tarafından susturuldu.
Ancak daha sonra bu deneylerden fiziğin en ilginç alanlarından biri ortaya çıktı - elektromanyetik hidrodinamik (EMHD) - bir sıvı-sıvı ortam ile bir elektromanyetik alanın etkileşimi bilimi... Klasik elektrodinamiği (neredeyse tamamı Faraday'ın parlak takipçisi J. Maxwell tarafından yaratılmıştır) ile L. Euler ve D. Stokes'un hidrodinamiğini birleştirir.
EMHD'nin gelişimi başlangıçta yavaştı ve Faraday'dan sonraki bir yüzyıl boyunca bu alanda özellikle önemli bir gelişme olmadı. Bu yüzyılın ortalarına kadar teorik çalışmalar büyük ölçüde tamamlanmış değildi. Ve çok geçmeden Faraday tarafından keşfedilen etkinin pratik kullanımı başladı.
Elektromanyetik alanda oldukça iletken bir sıvı (erimiş tuzlar, sıvı metaller) hareket ettiğinde, içinde bir elektrik akımının ortaya çıktığı (manyetohidrodinamik - MHD) ortaya çıktı. Zayıf iletken sıvılar (yağ, sıvılaştırılmış gaz) ayrıca elektrik yüklerinin (elektrohidrodinamik - EHD) ortaya çıkmasıyla elektromanyetik etkiye "tepki verir".
Açıkçası, böyle bir etkileşim, alan parametrelerini değiştirerek bir sıvı ortamın akış hızını kontrol etmek için de kullanılabilir. Ancak bahsedilen sıvılar, en önemli teknolojilerin ana amacıdır: demir ve demir dışı metallerin metalürjisi, dökümhane, petrol arıtma.
EMHD'yi teknolojik süreçlerde kullanmanın pratik sonuçları
EMHD, plazma muhafazası, nükleer reaktörlerde sıvı metallerin soğutulması ve elektromanyetik döküm gibi mühendislik problemleriyle ilgilidir.
Cıvanın zehirli olduğu bilinmektedir. Ancak yakın zamana kadar üretimi sırasında elle dökülüp aktarılıyordu.MHD pompaları artık cıvayı kesinlikle sızdırmaz bir boru hattından pompalamak için hareketli bir manyetik alan kullanıyor. Güvenli üretim ve en yüksek metal saflığı garanti edilir, işçilik ve enerji maliyetleri azalır.
Erimiş metalin taşınmasında el emeğini tamamen ortadan kaldırmayı başaran EMDG kullanan tesisler geliştirildi ve kullanılıyor - manyetodinamik pompalar ve kurulumlar, alüminyum ve demir dışı alaşımların dökülmesinin otomasyonunu sağlıyor. Yeni teknoloji, dökümlerin görünümünü bile değiştirerek onları parlak ve temiz hale getirdi.
EMDG tesisleri ayrıca demir ve çelik dökmek için de kullanılır. Bu işlemin mekanize edilmesinin özellikle zor olduğu bilinmektedir.
İdeal şekle ve eşit boyutlara sahip küreler veren sıvı metal granülatörleri üretime girmiştir. Bu "toplar", demir dışı metalurjide yaygın olarak kullanılmaktadır.
EHD pompaları, tüpün katodunda yüksek voltaj tarafından oluşturulan bir elektrik alanında soğutma yağının yoğun bir şekilde aktığı güçlü X-ışını tüplerini soğutmak için geliştirilmiş ve kullanılmıştır. Bitkisel yağ işleme için EHD teknolojisi geliştirilmiştir.EHD jetleri otomasyon ve robotik cihazlarda da kullanılmaktadır.
Manyetohidrodinamik sensörler, atalet navigasyon sistemlerinde, örneğin uzay mühendisliğinde açısal hızların doğru ölçümleri için kullanılır. Sensör boyutu arttıkça doğruluk artar. Sensör zorlu koşullarda hayatta kalabilir.
Bir MHD jeneratörü veya dinamo, ısıyı veya kinetik enerjiyi doğrudan elektriğe dönüştürür. MHD jeneratörleri, hareketli parçalar olmadan yüksek sıcaklıklarda çalışabilmeleri bakımından geleneksel elektrik jeneratörlerinden farklıdır.Bir plazma MHD jeneratörünün egzoz gazı, bir buhar santralinin kazanlarını ısıtabilen bir alevdir.
Bir manyetohidrodinamik jeneratörün çalışma prensibi, bir elektromekanik jeneratörün geleneksel çalışma prensibi ile hemen hemen aynıdır. Tıpkı bir MHD jeneratöründeki geleneksel bir EMF'de olduğu gibi, manyetik alan çizgilerini belirli bir hızda geçen bir telde üretilir. Bununla birlikte, bir MHD jeneratöründe geleneksel jeneratörlerin hareket eden telleri katı metalden yapılmışsa, iletken bir sıvı veya gaz (plazma) akışını temsil ederler.
Manyetohidrodinamik ünite U-25 modeli, Devlet Politeknik Müzesi (Moskova)
1986 yılında SSCB'de MHD jeneratörlü ilk endüstriyel elektrik santrali inşa edildi, ancak 1989'da MHD'nin piyasaya sürülmesinden önce proje iptal edildi ve bu santral daha sonra geleneksel tasarımın 7. güç ünitesi olarak Ryazan GRES'e katıldı.
Elektromanyetik hidrodinamiğin teknolojik süreçlerdeki pratik uygulamalarının listesi çoğaltılabilir. Tabii ki, bu birinci sınıf makineler ve kurulumlar, EMHD teorisinin yüksek düzeyde gelişmesi nedeniyle ortaya çıktı.
Dielektrik sıvıların akışı - elektrohidrodinamik - çeşitli uluslararası bilimsel dergilerin popüler konularından biridir.