Електромагнетна хидродинамика (ЕМХД)
Мајкл Фарадеј је био млад и срећан. Тек недавно је напустио књиговезнице и уронио у физичке експерименте и како су му били чудни.
Долазила је нова 1821. година. Породица је очекивала госте. Љубавна жена је за ту прилику испекла питу од јабука. Главна "посластица" коју је Фарадеј припремио за себе - шоља живе. Сребрна течност се померала на смешан начин када се магнет померио близу ње. Стационарни магнет нема ефекта. Гости су били задовољни. Чинило се да се, како се приближава магнету, нешто "само" појавило унутар живе. Шта?
Много касније, 1838. године, Фарадеј је описао слично кретање течног, али не живиног, већ добро пречишћеног уља, у које је био уроњен крај жице из волтовог стуба. Усковитлани вртлози нафтних токова били су јасно видљиви.
Коначно, након још пет година, истраживач је извео чувени експеримент на мосту Ватерло тако што је бацио две жице у Темзу повезане са осетљивим уређајем. Желео је да открије напетост која настаје услед кретања воде у магнетном пољу Земље.Експеримент је био неуспешан јер су очекивани ефекат пригушили други који су били чисто хемијске природе.
Али касније из ових експеримената произашла је једна од најзанимљивијих области физике - електромагнетна хидродинамика (ЕМХД) — наука о интеракцији електромагнетног поља са течно-течним медијумом… Комбинује класичну електродинамику (скоро све је створио Фарадејев сјајни следбеник Ј. Максвел) и хидродинамику Л. Ојлера и Д. Стокса.
Развој ЕМХД-а је у почетку био спор, а век после Фарадеја није било посебно важних помака у овој области. Тек средином овог века теоријске студије су углавном завршене. И убрзо је почела практична употреба ефекта који је открио Фарадеј.
Испоставило се да када се течност високе проводљивости (растопљене соли, течни метали) креће у електромагнетном пољу, у њој се појављује електрична струја (магнетохидродинамика — МХД). Слабо проводљиве течности (нафта, течни гас) такође „реагују“ на електромагнетно дејство појавом електричних наелектрисања (електрохидродинамика – ЕХД).
Очигледно, таква интеракција се такође може користити за контролу брзине протока течног медијума променом параметара поља. Али поменуте течности су главни предмет најважнијих технологија: металургије црних и обојених метала, ливнице, прераде нафте.
Практични резултати примене ЕМХД у технолошким процесима
ЕМХД је повезан са инжењерским проблемима као што су задржавање плазме, хлађење течних метала у нуклеарним реакторима и електромагнетно ливење.
Познато је да је жива токсична. Али донедавно, током његове производње, ручно се сипало и преносило.МХД пумпе сада користе путујуће магнетно поље за пумпање живе кроз апсолутно затворен цевовод. Загарантована је сигурна производња и највећа чистоћа метала, смањени су трошкови рада и енергије.
Развијене су и у употреби су инсталације са употребом ЕМДГ, које су успеле у потпуности да елиминишу ручни рад у транспорту растопљеног метала — магнетодинамичке пумпе и инсталације обезбеђују аутоматизацију изливања алуминијума и обојених легура. Нова технологија је чак променила и изглед одливака, чинећи их светлим и чистим.
ЕМДГ постројења се такође користе за ливено гвожђе и челик. Познато је да је овај процес посебно тежак за механизацију.
У производњу су уведени гранулатори течних метала који дају кугле идеалног облика и једнаких димензија. Ове «лопте» се широко користе у обојеној металургији.
ЕХД пумпе су развијене и коришћене за хлађење моћних рендгенских цеви у којима расхладно уље интензивно тече у електричном пољу које ствара високи напон на катоди цеви. ЕХД технологија је развијена за прераду биљног уља.ЕХД млазнице се такође користе у аутоматизацији и роботским уређајима.
Магнетохидродинамички сензори се користе за тачна мерења угаоних брзина у инерцијалним навигационим системима, на пример у свемирском инжењерству. Прецизност се побољшава како се величина сензора повећава. Сензор може да преживи тешке услове.
МХД генератор или динамо претвара топлоту или кинетичку енергију директно у електричну. МХД генератори се разликују од традиционалних електричних генератора по томе што могу да раде на високим температурама без покретних делова.Издувни гас плазма МХД генератора је пламен способан да загреје котлове парне електране.
Принцип рада магнетохидродинамичког генератора је скоро идентичан конвенционалном принципу рада електромеханичког генератора. Баш као и код конвенционалног ЕМФ у МХД генератору, он се генерише у жици која прелази линије магнетног поља одређеном брзином. Међутим, ако су покретне жице конвенционалних генератора направљене од чврстог метала у МХД генератору, оне представљају ток проводне течности или гаса (плазма).
Макета магнетохидродинамичке јединице У-25, Државни политехнички музеј (Москва)
Године 1986. у СССР-у је изграђена прва индустријска електрана са МХД генератором, али је 1989. пројекат отказан пре пуштања у рад МХД-а, а ова електрана се касније придружила Рјазањској ГРЕС као 7. агрегат конвенционалног дизајна.
Списак практичних примена електромагнетне хидродинамике у технолошким процесима може се вишеструко увећати. Наравно, ове првокласне машине и инсталације су настале због високог нивоа развоја ЕМХД теорије.
Проток диелектричних течности — електрохидродинамика — једна је од популарних тема различитих међународних научних часописа.