इलेक्ट्रोमैग्नेटिक हाइड्रोडायनामिक्स (EMHD)

माइकल फैराडे युवा और खुश थे। अभी हाल ही में उन्होंने जिल्दसाज़ों को छोड़ दिया और शारीरिक प्रयोगों में डूब गए और उन्होंने उन्हें कितना अजीब पाया।

नया साल 1821 आ रहा था। परिवार मेहमानों की प्रतीक्षा कर रहा था। एक प्यारी पत्नी ने इस अवसर के लिए एक सेब पाई बेक की। मुख्य "उपचार" जो फैराडे ने खुद के लिए तैयार किया - पारा का एक कप। चाँदी का तरल तब मज़ेदार तरीके से चला जब एक चुंबक को उसके पास ले जाया गया। एक स्थिर चुंबक का कोई प्रभाव नहीं होता है। मेहमान संतुष्ट थे। ऐसा लग रहा था कि जैसे ही वह चुंबक के पास पहुंचा, पारे के अंदर कुछ "बस" दिखाई दिया। क्या?

बहुत बाद में, 1838 में, फैराडे ने एक तरल के समान आंदोलन का वर्णन किया, लेकिन पारा नहीं, बल्कि अच्छी तरह से शुद्ध तेल, जिसमें एक वोल्टाइक कॉलम से एक तार का अंत डूबा हुआ था। तेल की धाराओं के घूमते हुए भंवर साफ दिखाई दे रहे थे।

अंत में, एक और पांच वर्षों के बाद, शोधकर्ता ने एक संवेदनशील उपकरण से जुड़े टेम्स में दो तारों को गिराकर प्रसिद्ध वाटरलू ब्रिज प्रयोग किया। वह पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में पानी की गति से उत्पन्न तनाव का पता लगाना चाहता था।प्रयोग असफल रहा क्योंकि अपेक्षित प्रभाव अन्य लोगों द्वारा मौन कर दिया गया था जो प्रकृति में विशुद्ध रूप से रासायनिक थे।

लेकिन बाद में इन प्रयोगों से भौतिकी के सबसे दिलचस्प क्षेत्रों में से एक का उदय हुआ- इलेक्ट्रोमैग्नेटिक हाइड्रोडायनामिक्स (EMHD) - एक तरल-तरल माध्यम के साथ एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की बातचीत का विज्ञान... यह क्लासिकल इलेक्ट्रोडायनामिक्स (लगभग सभी फैराडे के शानदार अनुयायी जे. मैक्सवेल द्वारा निर्मित) और एल. यूलर और डी. स्टोक्स के हाइड्रोडायनामिक्स को जोड़ती है।

EMHD का विकास शुरू में धीमा था, और फैराडे के बाद एक सदी तक इस क्षेत्र में कोई विशेष महत्वपूर्ण विकास नहीं हुआ। इस सदी के मध्य तक सैद्धांतिक अध्ययन मुख्य रूप से पूरा नहीं हुआ था। और जल्द ही फैराडे द्वारा खोजे गए प्रभाव का व्यावहारिक उपयोग शुरू हुआ।

यह पता चला कि जब एक अत्यधिक प्रवाहकीय तरल (पिघला हुआ नमक, तरल धातु) विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में चलता है, तो इसमें एक विद्युत प्रवाह दिखाई देता है (मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स - एमएचडी)। खराब प्रवाहकीय तरल पदार्थ (तेल, तरलीकृत गैस) भी विद्युत आवेशों (इलेक्ट्रोहाइड्रोडायनामिक्स - ईएचडी) की उपस्थिति से विद्युत चुम्बकीय प्रभाव पर "प्रतिक्रिया" करते हैं।

जाहिर है, इस तरह की बातचीत का उपयोग क्षेत्र के मापदंडों को बदलकर तरल माध्यम की प्रवाह दर को नियंत्रित करने के लिए भी किया जा सकता है। लेकिन उल्लिखित तरल पदार्थ सबसे महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकियों का मुख्य उद्देश्य हैं: लौह और अलौह धातुओं का धातु विज्ञान, फाउंड्री, तेल शोधन।

तकनीकी प्रक्रियाओं में ईएमएचडी का उपयोग करने के व्यावहारिक परिणाम

EMHD इंजीनियरिंग की समस्याओं से संबंधित है जैसे कि प्लाज्मा रोकथाम, परमाणु रिएक्टरों में तरल धातुओं का ठंडा होना और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक कास्टिंग।

पारा विषैला माना जाता है। लेकिन कुछ समय पहले तक, इसके उत्पादन के दौरान, इसे हाथ से डाला और स्थानांतरित किया गया था।एमएचडी पंप अब बिल्कुल सीलबंद पाइपलाइन के माध्यम से पारे को पंप करने के लिए एक यात्रा चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करते हैं। सुरक्षित उत्पादन और उच्चतम धातु शुद्धता की गारंटी है, श्रम और ऊर्जा लागत कम हो जाती है।

EMDG के उपयोग के साथ प्रतिष्ठान विकसित किए गए हैं और उपयोग में हैं, जो पिघले हुए धातु के परिवहन में मैन्युअल श्रम को पूरी तरह से समाप्त करने में कामयाब रहे - मैग्नेटोडायनामिक पंप और इंस्टॉलेशन एल्यूमीनियम और अलौह मिश्र धातुओं को डालने का स्वचालन प्रदान करते हैं। नई तकनीक ने कास्टिंग का रूप भी बदल दिया, जिससे वे चमकदार और साफ हो गए।

EMDG संयंत्रों का उपयोग लोहा और इस्पात ढालने के लिए भी किया जाता है। इस प्रक्रिया को मशीनीकरण के लिए विशेष रूप से कठिन माना जाता है।

तरल धातु के दानेदार उत्पादन में पेश किए गए हैं, जो आदर्श आकार और समान आयाम के गोले देते हैं। इन "गेंदों" का व्यापक रूप से अलौह धातु विज्ञान में उपयोग किया जाता है।

ईएचडी पंप विकसित किए गए और शक्तिशाली एक्स-रे ट्यूबों को ठंडा करने के लिए इस्तेमाल किया गया जिसमें ठंडा तेल ट्यूब के कैथोड पर एक उच्च वोल्टेज द्वारा बनाए गए विद्युत क्षेत्र में तीव्रता से प्रवाहित होता है। EHD तकनीक वनस्पति तेल प्रसंस्करण के लिए विकसित की गई है। EHD जेट का उपयोग स्वचालन और रोबोटिक्स उपकरणों में भी किया जाता है।

मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक सेंसर का उपयोग जड़त्वीय नेविगेशन प्रणालियों में कोणीय वेगों के सटीक मापन के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए अंतरिक्ष इंजीनियरिंग में। सेंसर का आकार बढ़ने पर सटीकता में सुधार होता है। सेंसर कठोर परिस्थितियों में जीवित रह सकता है।

एक MHD जनरेटर या डायनेमो गर्मी या गतिज ऊर्जा को सीधे बिजली में परिवर्तित करता है। MHD जनरेटर पारंपरिक विद्युत जनरेटर से भिन्न होते हैं, जिसमें वे बिना पुर्जे चलाए उच्च तापमान पर काम कर सकते हैं।प्लाज्मा MHD जनरेटर की निकास गैस एक लौ है जो भाप बिजली संयंत्र के बॉयलरों को गर्म करने में सक्षम है।

एक मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक जनरेटर के संचालन का सिद्धांत इलेक्ट्रोमैकेनिकल जनरेटर के संचालन के पारंपरिक सिद्धांत के लगभग समान है। MHD जनरेटर में पारंपरिक EMF की तरह, यह एक तार में उत्पन्न होता है जो एक निश्चित गति से चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं को पार करता है। हालाँकि, यदि MHD जनरेटर में पारंपरिक जनरेटर के चलते तार ठोस धातु से बने होते हैं, तो वे प्रवाहकीय तरल या गैस (प्लाज्मा) के प्रवाह का प्रतिनिधित्व करते हैं।

मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक इकाई U-25 का मॉडल, राजकीय पॉलिटेक्निक संग्रहालय (मास्को)

1986 में, MHD जनरेटर वाला पहला औद्योगिक बिजली संयंत्र USSR में बनाया गया था, लेकिन 1989 में MHD के लॉन्च से पहले परियोजना को रद्द कर दिया गया था, और यह बिजली संयंत्र बाद में पारंपरिक डिजाइन की 7 वीं बिजली इकाई के रूप में रियाज़ान GRES में शामिल हो गया।

तकनीकी प्रक्रियाओं में इलेक्ट्रोमैग्नेटिक हाइड्रोडायनामिक्स के व्यावहारिक अनुप्रयोगों की सूची को गुणा किया जा सकता है। बेशक, ये प्रथम श्रेणी की मशीनें और प्रतिष्ठान EMHD सिद्धांत के उच्च स्तर के विकास के कारण उत्पन्न हुए।

ढांकता हुआ तरल पदार्थ का प्रवाह - इलेक्ट्रोहाइड्रोडायनामिक्स - विभिन्न अंतरराष्ट्रीय वैज्ञानिक पत्रिकाओं के लोकप्रिय विषयों में से एक है।