Hidrodinamika Elektromagnetik (EMHD)
Michael Faraday masih muda dan bahagia. Baru-baru ini dia meninggalkan penjilid buku dan membenamkan dirinya dalam eksperimen fisik dan betapa anehnya dia menemukannya.
Tahun baru 1821 akan datang. Keluarga sedang menunggu tamu. Seorang istri yang pengasih memanggang pai apel untuk acara itu. "Suguhan" utama yang disiapkan Faraday untuk dirinya sendiri - secangkir merkuri. Cairan perak bergerak dengan cara yang lucu ketika sebuah magnet digerakkan di dekatnya. Magnet stasioner tidak berpengaruh. Para tamu merasa puas. Tampaknya saat mendekati magnet, sesuatu yang "baru saja" muncul di dalam merkuri. Apa?
Belakangan, pada tahun 1838, Faraday menggambarkan gerakan serupa dari cairan, tetapi bukan merkuri, tetapi minyak yang dimurnikan dengan baik, di mana ujung kabel dari kolom volta dibenamkan. Pusaran aliran minyak yang berputar-putar terlihat jelas.
Akhirnya, setelah lima tahun berikutnya, peneliti melakukan percobaan Jembatan Waterloo yang terkenal dengan menjatuhkan dua kabel ke Sungai Thames yang terhubung ke perangkat sensitif. Dia ingin mendeteksi tegangan yang dihasilkan dari pergerakan air di medan magnet bumi.Eksperimen itu tidak berhasil karena efek yang diharapkan diredam oleh orang lain yang murni bersifat kimiawi.
Namun kemudian dari percobaan ini muncul salah satu bidang fisika yang paling menarik— elektromagnetik hidrodinamika (EMHD) — ilmu tentang interaksi medan elektromagnetik dengan media cair-cair… Ini menggabungkan elektrodinamika klasik (hampir semuanya dibuat oleh pengikut brilian Faraday J. Maxwell) dan hidrodinamika L. Euler dan D. Stokes.
Perkembangan EMHD awalnya lambat, dan selama satu abad setelah Faraday tidak ada perkembangan yang sangat penting di bidang ini. Baru pada pertengahan abad ini sebagian besar studi teoretis diselesaikan. Dan segera penggunaan praktis dari efek yang ditemukan oleh Faraday dimulai.
Ternyata ketika cairan yang sangat konduktif (garam cair, logam cair) bergerak dalam medan elektromagnetik, arus listrik muncul di dalamnya (magnetohydrodynamics — MHD). Cairan konduktif buruk (minyak, gas cair) juga «bereaksi» terhadap efek elektromagnetik dengan munculnya muatan listrik (elektrohidrodinamika - EHD).
Jelas, interaksi semacam itu juga dapat digunakan untuk mengontrol laju aliran media cair dengan mengubah parameter lapangan. Tetapi cairan yang disebutkan adalah objek utama dari teknologi terpenting: metalurgi logam besi dan non-besi, pengecoran, penyulingan minyak.
Hasil praktis penggunaan EMHD dalam proses teknologi
EMHD terkait dengan masalah teknik seperti penahanan plasma, pendinginan logam cair dalam reaktor nuklir, dan pengecoran elektromagnetik.
Merkuri dikenal beracun. Namun hingga saat ini, selama produksinya, dituang dan dipindahkan dengan tangan.Pompa MHD sekarang menggunakan medan magnet keliling untuk memompa merkuri melalui pipa yang tertutup rapat. Produksi yang aman dan kemurnian logam tertinggi dijamin, biaya tenaga kerja dan energi berkurang.
Instalasi dengan penggunaan EMDG telah dikembangkan dan sedang digunakan, yang berhasil sepenuhnya menghilangkan tenaga kerja manual dalam pengangkutan logam cair - pompa magnetodinamik dan instalasi menyediakan otomatisasi penuangan aluminium dan paduan non-besi. Teknologi baru bahkan mengubah tampilan coran, menjadikannya cerah dan bersih.
Pabrik EMDG juga digunakan untuk menuang besi dan baja. Proses ini dikenal sangat sulit untuk dimekanisasi.
Granulator logam cair telah diperkenalkan ke dalam produksi, memberikan bentuk bola yang ideal dan dimensi yang sama. «Bola» ini banyak digunakan dalam metalurgi non-besi.
Pompa EHD dikembangkan dan digunakan untuk mendinginkan tabung sinar-X yang kuat di mana oli pendingin mengalir secara intensif dalam medan listrik yang diciptakan oleh tegangan tinggi di katoda tabung. Teknologi EHD telah dikembangkan untuk pemrosesan minyak nabati.Jet EHD juga digunakan dalam perangkat otomasi dan robotika.
Sensor magnetohidrodinamik digunakan untuk pengukuran kecepatan sudut yang akurat dalam sistem navigasi inersia, misalnya dalam rekayasa ruang angkasa. Akurasi meningkat saat ukuran sensor meningkat. Sensor dapat bertahan dalam kondisi yang keras.
Generator atau dinamo MHD mengubah panas atau energi kinetik langsung menjadi listrik. Generator MHD berbeda dari generator listrik tradisional karena dapat beroperasi pada suhu tinggi tanpa bagian yang bergerak.Gas buang generator MHD plasma adalah nyala api yang mampu memanaskan ketel pembangkit listrik tenaga uap.
Prinsip pengoperasian generator magnetohidrodinamik hampir identik dengan prinsip pengoperasian generator elektromekanis konvensional. Sama seperti EMF konvensional dalam generator MHD, EMF dihasilkan dalam kabel yang melintasi garis medan magnet pada kecepatan tertentu. Namun, jika kabel penggerak generator konvensional terbuat dari logam padat dalam generator MHD, kabel tersebut mewakili aliran cairan atau gas konduktif (plasma).
Model unit magnetohidrodinamik U-25, Museum Politeknik Negeri (Moskow)
Pada tahun 1986, pembangkit listrik industri pertama dengan generator MHD dibangun di Uni Soviet, tetapi pada tahun 1989 proyek tersebut dibatalkan sebelum peluncuran MHD, dan pembangkit listrik ini kemudian bergabung dengan Ryazan GRES sebagai unit tenaga ke-7 dengan desain konvensional.
Daftar aplikasi praktis hidrodinamika elektromagnetik dalam proses teknologi dapat dilipatgandakan. Tentu saja, mesin dan instalasi kelas satu ini muncul karena tingginya tingkat perkembangan teori EMHD.
Aliran fluida dielektrik — elektrohidrodinamika — merupakan salah satu topik populer berbagai jurnal ilmiah internasional.