इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हायड्रोडायनामिक्स (EMHD)

मायकेल फॅरेडे तरुण आणि आनंदी होता. नुकतेच त्याने बुकबाइंडर्स सोडले आणि शारीरिक प्रयोगांमध्ये मग्न झाले आणि त्याला ते किती विचित्र वाटले.

नवीन वर्ष 1821 येत होते. कुटुंब पाहुण्यांची वाट पाहत होते. एका प्रेमळ पत्नीने या प्रसंगासाठी एक सफरचंद पाई बेक केली. फॅराडेने स्वतःसाठी तयार केलेली मुख्य "उपचार" - पाराचा कप. जेव्हा चुंबक त्याच्या जवळ हलवला गेला तेव्हा चांदीचा द्रव एक मजेदार मार्गाने हलला. स्थिर चुंबकाचा कोणताही परिणाम होत नाही. पाहुणे तृप्त झाले. असे दिसते की ते चुंबकाच्या जवळ येत असताना, पाराच्या आत काहीतरी "फक्त" दिसू लागले. काय?

बर्‍याच नंतर, 1838 मध्ये, फॅराडेने द्रवाच्या समान हालचालीचे वर्णन केले, परंतु पारा नाही, परंतु चांगल्या प्रकारे शुद्ध केलेले तेल, ज्यामध्ये व्होल्टेइक स्तंभातील वायरचा शेवट बुडविला गेला होता. तेलाच्या नाल्यांचे फिरणारे किनारे स्पष्टपणे दिसत होते.

शेवटी, आणखी पाच वर्षांनी, संशोधकाने एका संवेदनशील उपकरणाला जोडलेल्या टेम्समध्ये दोन वायर टाकून प्रसिद्ध वॉटरलू ब्रिजचा प्रयोग केला. त्याला पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रामध्ये पाण्याच्या हालचालीमुळे निर्माण होणारा ताण शोधायचा होता.प्रयोग अयशस्वी ठरला कारण अपेक्षित प्रभाव इतरांनी निःशब्द केला होता जे पूर्णपणे रासायनिक स्वरूपाचे होते.

परंतु नंतर या प्रयोगांमधून भौतिकशास्त्रातील सर्वात मनोरंजक क्षेत्रांपैकी एक उद्भवला- इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हायड्रोडायनामिक्स (EMHD) - द्रव-द्रव माध्यमासह इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक क्षेत्राच्या परस्परसंवादाचे विज्ञान… हे शास्त्रीय इलेक्ट्रोडायनामिक्स (जवळजवळ सर्व फॅरेडेचे तेजस्वी अनुयायी जे. मॅक्सवेल यांनी तयार केलेले) आणि एल. यूलर आणि डी. स्टोक्सचे हायड्रोडायनॅमिक्स एकत्र करते.

EMHD चा विकास सुरुवातीला मंद होता आणि फॅराडे नंतर एक शतक या क्षेत्रात विशेष महत्वाच्या घडामोडी झाल्या नाहीत. या शतकाच्या मध्यापर्यंत प्रामुख्याने सैद्धांतिक अभ्यास पूर्ण झाला नव्हता. आणि लवकरच फॅराडेने शोधलेल्या प्रभावाचा व्यावहारिक वापर सुरू झाला.

असे दिसून आले की जेव्हा उच्च प्रवाहकीय द्रव (वितळलेले क्षार, द्रव धातू) इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डमध्ये फिरते तेव्हा त्यात विद्युत प्रवाह दिसून येतो (मॅग्नेटोहायड्रोडायनामिक्स — MHD). खराब प्रवाहकीय द्रव (तेल, द्रवीभूत वायू) देखील इलेक्ट्रिक चार्जेस (इलेक्ट्रोहाइड्रोडायनामिक्स - ईएचडी) द्वारे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रभावावर "प्रतिक्रिया" करतात.

अर्थात, फील्ड पॅरामीटर्स बदलून द्रव माध्यमाचा प्रवाह दर नियंत्रित करण्यासाठी अशा परस्परसंवादाचा वापर केला जाऊ शकतो. परंतु उल्लेखित द्रव हे सर्वात महत्वाच्या तंत्रज्ञानाचे मुख्य उद्दिष्ट आहेत: फेरस आणि नॉन-फेरस धातूंचे धातूशास्त्र, फाउंड्री, तेल शुद्धीकरण.

तांत्रिक प्रक्रियांमध्ये EMHD वापरण्याचे व्यावहारिक परिणाम

EMHD अभियांत्रिकी समस्यांशी संबंधित आहे जसे की प्लाझ्मा कंटेनमेंट, विभक्त अणुभट्ट्यांमध्ये द्रव धातू थंड करणे आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक कास्टिंग.

बुध विषारी असल्याचे ओळखले जाते. परंतु अलीकडे पर्यंत, त्याच्या उत्पादनादरम्यान, ते हाताने ओतले आणि हस्तांतरित केले गेले.MHD पंप आता पूर्णपणे सीलबंद पाइपलाइनद्वारे पारा पंप करण्यासाठी प्रवासी चुंबकीय क्षेत्र वापरतात. सुरक्षित उत्पादन आणि उच्चतम धातूच्या शुद्धतेची हमी दिली जाते, श्रम आणि ऊर्जा खर्च कमी होतो.

EMDG च्या वापरासह प्रतिष्ठापन विकसित केले गेले आहेत आणि वापरात आहेत, ज्याने वितळलेल्या धातूच्या वाहतुकीतील मॅन्युअल श्रम पूर्णपणे काढून टाकण्यास व्यवस्थापित केले - मॅग्नेटोडायनामिक पंप आणि स्थापना अॅल्युमिनियम आणि नॉन-फेरस मिश्र धातु ओतण्याचे ऑटोमेशन प्रदान करतात. नवीन तंत्रज्ञानाने कास्टिंगचे स्वरूप देखील बदलले, ते चमकदार आणि स्वच्छ बनवले.

ईएमडीजी प्लांटचा वापर लोह आणि पोलाद टाकण्यासाठी देखील केला जातो. ही प्रक्रिया यांत्रिक करणे विशेषतः कठीण आहे म्हणून ओळखले जाते.

लिक्विड मेटल ग्रॅन्युलेटर उत्पादनात आणले गेले आहेत, ज्यामुळे गोलाकार आदर्श आकार आणि समान परिमाणे आहेत. नॉन-फेरस मेटलर्जीमध्ये हे «बॉल्स» मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.

EHD पंप विकसित केले गेले आणि शक्तिशाली एक्स-रे ट्यूब्स थंड करण्यासाठी वापरले गेले ज्यामध्ये शीतलक तेल ट्यूबच्या कॅथोडवर उच्च व्होल्टेजद्वारे तयार केलेल्या इलेक्ट्रिक फील्डमध्ये तीव्रतेने वाहते. वनस्पती तेल प्रक्रियेसाठी EHD तंत्रज्ञान विकसित केले गेले आहे. EHD जेटचा वापर ऑटोमेशन आणि रोबोटिक्स उपकरणांमध्ये देखील केला जातो.

मॅग्नेटोहायड्रोडायनामिक सेन्सर्सचा वापर जडत्व नेव्हिगेशन सिस्टीममध्ये कोनीय वेगाच्या अचूक मापनासाठी केला जातो, उदाहरणार्थ स्पेस इंजिनिअरिंगमध्ये. सेन्सरचा आकार वाढल्याने अचूकता सुधारते. सेन्सर कठोर परिस्थितीत टिकून राहू शकतो.

MHD जनरेटर किंवा डायनॅमो उष्णता किंवा गतिज उर्जेचे थेट विजेमध्ये रूपांतरित करतो. MHD जनरेटर पारंपारिक इलेक्ट्रिक जनरेटरपेक्षा वेगळे आहेत कारण ते भाग न हलवता उच्च तापमानात ऑपरेट करू शकतात.प्लाझ्मा एमएचडी जनरेटरचा एक्झॉस्ट गॅस ही एक ज्वाला आहे जी स्टीम पॉवर प्लांटच्या बॉयलरला गरम करण्यास सक्षम आहे.

मॅग्नेटोहायड्रोडायनामिक जनरेटरच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत जवळजवळ इलेक्ट्रोमेकॅनिकल जनरेटरच्या ऑपरेशनच्या पारंपारिक तत्त्वासारखेच असते. MHD जनरेटरमध्ये पारंपारिक EMF प्रमाणेच, ते एका विशिष्ट वेगाने चुंबकीय क्षेत्र रेषा ओलांडणाऱ्या वायरमध्ये तयार होते. तथापि, जर MHD जनरेटरमध्ये पारंपारिक जनरेटरच्या फिरत्या तारा घन धातूच्या बनलेल्या असतील तर ते प्रवाहकीय द्रव किंवा वायू (प्लाझ्मा) च्या प्रवाहाचे प्रतिनिधित्व करतात.

मॅग्नेटोहाइड्रोडायनामिक युनिट U-25 चे मॉडेल, स्टेट पॉलिटेक्निक म्युझियम (मॉस्को)

1986 मध्ये, MHD जनरेटरसह पहिला औद्योगिक ऊर्जा प्रकल्प यूएसएसआरमध्ये बांधण्यात आला होता, परंतु 1989 मध्ये MHD लाँच होण्यापूर्वी प्रकल्प रद्द करण्यात आला आणि हा पॉवर प्लांट नंतर रियाझान GRES मध्ये पारंपारिक डिझाइनचे 7 वे पॉवर युनिट म्हणून सामील झाला.

तांत्रिक प्रक्रियेतील इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हायड्रोडायनामिक्सच्या व्यावहारिक अनुप्रयोगांची यादी गुणाकार केली जाऊ शकते. अर्थात, ईएमएचडी सिद्धांताच्या उच्च पातळीच्या विकासामुळे ही प्रथम-श्रेणीची मशीन आणि स्थापना उद्भवली.

डायलेक्ट्रिक द्रवपदार्थांचा प्रवाह — इलेक्ट्रोहायड्रोडायनामिक्स — हा विविध आंतरराष्ट्रीय वैज्ञानिक जर्नल्सच्या लोकप्रिय विषयांपैकी एक आहे.