Hidrodinamik Elektromagnet (EMHD)
Michael Faraday masih muda dan gembira. Baru-baru ini dia meninggalkan penjilid buku dan melibatkan diri dalam eksperimen fizikal dan betapa anehnya dia menemuinya.
Tahun baru 1821 akan datang. Keluarga sedang menunggu tetamu. Seorang isteri yang penyayang membakar pai epal untuk majlis itu. "Rawatan" utama yang disediakan oleh Faraday untuk dirinya sendiri - secawan merkuri. Cecair perak itu bergerak dengan cara yang lucu apabila magnet digerakkan berhampirannya. Magnet pegun tidak mempunyai kesan. Para tetamu berpuas hati. Nampaknya semasa ia mendekati magnet, sesuatu "baru" muncul di dalam merkuri. Apa?
Tidak lama kemudian, pada tahun 1838, Faraday menerangkan pergerakan cecair yang serupa, tetapi bukan merkuri, tetapi minyak yang telah disucikan dengan baik, di mana hujung wayar dari lajur volta telah direndam. Pusaran aliran minyak yang berpusar jelas kelihatan.
Akhirnya, selepas lima tahun lagi, penyelidik melakukan eksperimen Waterloo Bridge yang terkenal dengan menjatuhkan dua wayar ke dalam Thames yang disambungkan ke peranti sensitif. Dia ingin mengesan ketegangan yang terhasil daripada pergerakan air dalam medan magnet Bumi.Percubaan tidak berjaya kerana kesan yang dijangkakan telah diredamkan oleh orang lain yang bersifat kimia semata-mata.
Tetapi kemudian daripada eksperimen ini timbul salah satu bidang fizik yang paling menarik— hidrodinamik elektromagnet (EMHD) — sains interaksi medan elektromagnet dengan medium cecair-cecair… Ia menggabungkan elektrodinamik klasik (hampir kesemuanya dicipta oleh pengikut cemerlang Faraday J. Maxwell) dan hidrodinamik L. Euler dan D. Stokes.
Perkembangan EMHD pada mulanya perlahan, dan selama satu abad selepas Faraday tidak ada perkembangan yang penting dalam bidang ini. Ia tidak sehingga pertengahan abad ini bahawa kajian teori telah diselesaikan terutamanya. Dan tidak lama kemudian penggunaan praktikal kesan yang ditemui oleh Faraday bermula.
Ternyata apabila cecair yang sangat konduktif (garam cair, logam cecair) bergerak dalam medan elektromagnet, arus elektrik muncul di dalamnya (magnetohydrodynamics - MHD). Cecair konduktif yang kurang baik (minyak, gas cecair) juga «bertindak balas» kepada kesan elektromagnet dengan penampilan cas elektrik (electrohydrodynamics - EHD).
Jelas sekali, interaksi sedemikian juga boleh digunakan untuk mengawal kadar aliran medium cecair dengan menukar parameter medan. Tetapi cecair yang disebutkan adalah objek utama teknologi yang paling penting: metalurgi logam ferus dan bukan ferus, faundri, penapisan minyak.
Keputusan praktikal menggunakan EMHD dalam proses teknologi
EMHD berkaitan dengan masalah kejuruteraan seperti pembendungan plasma, penyejukan logam cecair dalam reaktor nuklear, dan tuangan elektromagnet.
Merkuri dikenali sebagai toksik. Tetapi sehingga baru-baru ini, semasa pengeluarannya, ia dituangkan dan dipindahkan dengan tangan.Pam MHD kini menggunakan medan magnet bergerak untuk mengepam merkuri melalui saluran paip yang tertutup sepenuhnya. Pengeluaran yang selamat dan ketulenan logam tertinggi dijamin, kos buruh dan tenaga dikurangkan.
Pemasangan dengan penggunaan EMDG telah dibangunkan dan sedang digunakan, yang berjaya menghapuskan sepenuhnya buruh manual dalam pengangkutan logam cair — pam dan pemasangan magnetodinamik menyediakan automasi penuangan aloi aluminium dan bukan ferus. Teknologi baharu malah mengubah rupa tuangan, menjadikannya cerah dan bersih.
Loji EMDG juga digunakan untuk menuang besi dan keluli. Proses ini diketahui amat sukar untuk dijenterakan.
Granulator logam cecair telah diperkenalkan ke dalam pengeluaran, memberikan sfera bentuk ideal dan dimensi yang sama. «Bola» ini digunakan secara meluas dalam metalurgi bukan ferus.
Pam EHD telah dibangunkan dan digunakan untuk menyejukkan tiub sinar-X yang berkuasa di mana minyak penyejuk mengalir secara intensif dalam medan elektrik yang dihasilkan oleh voltan tinggi pada katod tiub. Teknologi EHD telah dibangunkan untuk pemprosesan minyak sayuran. Jet EHD juga digunakan dalam peranti automasi dan robotik.
Penderia magnetohidrodinamik digunakan untuk pengukuran tepat halaju sudut dalam sistem navigasi inersia, contohnya dalam kejuruteraan angkasa lepas. Ketepatan bertambah baik apabila saiz sensor bertambah. Sensor boleh bertahan dalam keadaan yang teruk.
Penjana atau dinamo MHD menukar tenaga haba atau kinetik terus kepada elektrik. Penjana MHD berbeza daripada penjana elektrik tradisional kerana ia boleh beroperasi pada suhu tinggi tanpa bahagian yang bergerak.Gas ekzos penjana MHD plasma ialah nyalaan yang mampu memanaskan dandang loji kuasa wap.
Prinsip operasi penjana magnetohidrodinamik hampir sama dengan prinsip operasi konvensional penjana elektromekanikal. Sama seperti EMF konvensional dalam penjana MHD, ia dijana dalam wayar yang melintasi garisan medan magnet pada kelajuan tertentu. Walau bagaimanapun, jika wayar bergerak penjana konvensional diperbuat daripada logam pepejal dalam penjana MHD, ia mewakili aliran cecair atau gas konduktif (plasma).
Model unit magnetohydrodynamic U-25, Muzium Politeknik Negeri (Moscow)
Pada tahun 1986, loji kuasa industri pertama dengan penjana MHD telah dibina di USSR, tetapi pada tahun 1989 projek itu dibatalkan sebelum pelancaran MHD, dan loji kuasa ini kemudiannya menyertai Ryazan GRES sebagai unit kuasa ke-7 reka bentuk konvensional.
Senarai aplikasi praktikal hidrodinamik elektromagnet dalam proses teknologi boleh didarabkan. Sudah tentu, mesin dan pemasangan kelas pertama ini timbul kerana tahap pembangunan teori EMHD yang tinggi.
Aliran cecair dielektrik — elektrohidrodinamik — adalah salah satu topik popular pelbagai jurnal saintifik antarabangsa.