Electromagnetic Hydrodynamics (EMHD)

Si Michael Faraday ay bata pa at masaya. Kamakailan lamang ay iniwan niya ang mga bookbinder at isinubsob ang kanyang sarili sa mga pisikal na eksperimento at kung gaano siya kakaibang natagpuan ang mga ito.

Malapit na ang bagong taon 1821. Ang pamilya ay naghihintay ng mga bisita. Isang mapagmahal na asawa ang nagluto ng apple pie para sa okasyon. Ang pangunahing "treat" na inihanda ni Faraday para sa kanyang sarili - isang tasa ng mercury. Ang pilak na likido ay gumalaw sa isang nakakatawang paraan kapag ang isang magnet ay inilipat malapit dito. Ang isang nakatigil na magnet ay walang epekto. Nasiyahan ang mga bisita. Tila habang papalapit ito sa magnet, may "lang" na lumitaw sa loob ng mercury. Ano?

Nang maglaon, noong 1838, inilarawan ni Faraday ang isang katulad na paggalaw ng isang likido, ngunit hindi mercury, ngunit mahusay na nalinis na langis, kung saan ang dulo ng isang wire mula sa isang voltaic column ay nahuhulog. Kitang-kita ang mga umiikot na eddies ng mga agos ng langis.

Sa wakas, pagkatapos ng isa pang limang taon, ginawa ng mananaliksik ang sikat na eksperimento sa Waterloo Bridge sa pamamagitan ng pag-drop ng dalawang wire sa Thames na konektado sa isang sensitibong device. Gusto niyang makita ang tensyon na nagreresulta mula sa paggalaw ng tubig sa magnetic field ng Earth.Hindi matagumpay ang eksperimento dahil ang inaasahang epekto ay na-mute ng iba na puro kemikal ang kalikasan.

Ngunit nang maglaon mula sa mga eksperimentong ito ay lumitaw ang isa sa mga pinaka-kagiliw-giliw na larangan ng pisika— electromagnetic hydrodynamics (EMHD) - agham ng pakikipag-ugnayan ng isang electromagnetic field na may medium na likido-likido… Pinagsasama nito ang mga klasikal na electrodynamics (halos lahat ay nilikha ng napakatalino na tagasunod ni Faraday na si J. Maxwell) at ang hydrodynamics ng L. Euler at D. Stokes.

Ang pag-unlad ng EMHD sa una ay mabagal, at sa loob ng isang siglo pagkatapos ng Faraday ay walang partikular na mahahalagang pag-unlad sa larangang ito. Ito ay hindi hanggang sa kalagitnaan ng siglo na ang teoretikal na pag-aaral ay pangunahing natapos. At sa lalong madaling panahon ang praktikal na paggamit ng epekto na natuklasan ni Faraday ay nagsimula.

Ito ay lumabas na kapag ang isang mataas na kondaktibong likido (mga tinunaw na asing-gamot, mga likidong metal) ay gumagalaw sa isang electromagnetic field, lumilitaw ang isang electric current sa loob nito (magnetohydrodynamics - MHD). Ang mahinang kondaktibong likido (langis, tunaw na gas) ay "reaksyon" din sa electromagnetic na epekto sa pamamagitan ng paglitaw ng mga singil sa kuryente (electrohydrodynamics - EHD).

Malinaw, ang ganitong pakikipag-ugnayan ay maaari ding gamitin upang kontrolin ang daloy ng isang likidong daluyan sa pamamagitan ng pagbabago ng mga parameter ng field. Ngunit ang mga nabanggit na likido ay ang pangunahing bagay ng pinakamahalagang teknolohiya: metalurhiya ng ferrous at non-ferrous na mga metal, pandayan, pagdadalisay ng langis.

Mga praktikal na resulta ng paggamit ng EMHD sa mga teknolohikal na proseso

Ang EMHD ay nauugnay sa mga problema sa engineering tulad ng plasma containment, paglamig ng mga likidong metal sa mga nuclear reactor, at electromagnetic casting.

Ang mercury ay kilala na nakakalason. Ngunit hanggang kamakailan lamang, sa panahon ng paggawa nito, ito ay ibinuhos at inilipat sa pamamagitan ng kamay.Gumagamit na ngayon ang mga MHD pump ng isang naglalakbay na magnetic field upang magbomba ng mercury sa pamamagitan ng isang ganap na selyadong pipeline. Ang ligtas na produksyon at ang pinakamataas na kadalisayan ng metal ay ginagarantiyahan, ang mga gastos sa paggawa at enerhiya ay nabawasan.

Ang mga pag-install na may paggamit ng EMDG ay binuo at ginagamit, na pinamamahalaang ganap na alisin ang manu-manong paggawa sa transportasyon ng tinunaw na metal - ang mga magnetodynamic na bomba at mga pag-install ay nagbibigay ng automation ng pagbuhos ng mga aluminyo at non-ferrous na haluang metal. Binago pa ng bagong teknolohiya ang hitsura ng mga casting, na ginagawa itong maliwanag at malinis.

Ginagamit din ang mga halaman ng EMDG sa paghahagis ng bakal at bakal. Ang prosesong ito ay kilala na partikular na mahirap i-mechanize.

Ang mga likidong metal granulator ay ipinakilala sa produksyon, na nagbibigay ng mga sphere ng perpektong hugis at pantay na sukat. Ang mga «bola» na ito ay malawakang ginagamit sa non-ferrous na metalurhiya.

Ang mga EHD pump ay binuo at ginamit upang palamig ang malalakas na X-ray tubes kung saan ang cooling oil ay masinsinang dumadaloy sa isang electric field na nilikha ng mataas na boltahe sa cathode ng tube. Ang teknolohiyang EHD ay binuo para sa pagproseso ng langis ng gulay. Ginagamit din ang mga EHD jet sa automation at robotics na mga device.

Ang mga magnetohydrodynamic sensor ay ginagamit para sa tumpak na mga sukat ng angular velocities sa mga inertial navigation system, halimbawa sa space engineering. Nagpapabuti ang katumpakan habang lumalaki ang laki ng sensor. Ang sensor ay maaaring makaligtas sa malupit na mga kondisyon.

Ang isang MHD generator o dynamo ay direktang nagko-convert ng init o kinetic energy sa kuryente. Ang mga generator ng MHD ay naiiba sa mga tradisyunal na electric generator dahil maaari silang gumana sa mataas na temperatura nang hindi gumagalaw ang mga bahagi.Ang tambutso na gas ng isang plasma MHD generator ay isang apoy na may kakayahang magpainit ng mga boiler ng isang planta ng lakas ng singaw.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang magnetohydrodynamic generator ay halos magkapareho sa maginoo na prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang electromechanical generator. Tulad ng isang maginoo na EMF sa isang MHD generator, ito ay nabuo sa isang wire na tumatawid sa mga linya ng magnetic field sa isang tiyak na bilis. Gayunpaman, kung ang mga gumagalaw na wire ng mga maginoo na generator ay gawa sa solidong metal sa isang MHD generator, kinakatawan nila ang daloy ng conductive liquid o gas (plasma).

Modelo ng magnetohydrodynamic unit U-25, State Polytechnic Museum (Moscow)

Noong 1986, ang unang planta ng pang-industriya na kapangyarihan na may isang generator ng MHD ay itinayo sa USSR, ngunit noong 1989 ang proyekto ay nakansela bago ang paglulunsad ng MHD, at ang planta ng kuryente na ito ay sumali sa Ryazan GRES bilang ika-7 na yunit ng kuryente ng maginoo na disenyo.

Ang listahan ng mga praktikal na aplikasyon ng electromagnetic hydrodynamics sa mga teknolohikal na proseso ay maaaring paramihin. Siyempre, ang mga first-class na makina at pag-install na ito ay lumitaw dahil sa mataas na antas ng pag-unlad ng teorya ng EMHD.

Ang daloy ng mga dielectric fluid — electrohydrodynamics — ay isa sa mga sikat na paksa ng iba't ibang internasyonal na siyentipikong journal.