전자기유체역학(EMHD)

마이클 패러데이는 젊고 행복했습니다. 그가 제본업자를 떠나 물리적 실험에 몰두한 것은 최근에서야 그가 얼마나 이상하게 여겼는지.

1821년 새해가 다가오고 있었습니다. 가족은 손님을 기다리고 있었다. 사랑하는 아내가 사과 파이를 구웠습니다. Faraday가 자신을 위해 준비한 주요 "치료"는 수은 한 잔입니다. 은색 액체는 자석을 그 근처로 움직이면 이상한 방식으로 움직입니다. 고정 자석은 효과가 없습니다. 손님은 만족했습니다. 그것이 자석에 접근했을 때 수은 내부에 "방금" 무언가가 나타난 것 같았습니다. 무엇?

훨씬 후인 1838 년에 Faraday는 수은이 아닌 액체의 유사한 움직임을 설명했지만 볼타 기둥의 와이어 끝이 잠겨있는 잘 정제 된 오일입니다. 휘몰아치는 석유류의 소용돌이가 선명하게 보였다.

마지막으로, 또 다른 5년 후에 연구원은 민감한 장치에 연결된 템스 강에 두 개의 전선을 떨어뜨려 유명한 워털루 다리 실험을 수행했습니다. 그는 지구 자기장에서 물의 움직임으로 인한 장력을 감지하고 싶었습니다.실험은 순전히 화학적 성질을 가진 다른 것들에 의해 예상되는 효과가 음소거되었기 때문에 실패했습니다.

그러나 나중에 이러한 실험에서 가장 흥미로운 물리학 분야 중 하나가 생겨났습니다. 전자기 유체역학(EMHD) — 전자기장과 액체-액체 매체의 상호작용 과학… 그것은 고전 전기역학(거의 모두 Faraday의 뛰어난 추종자 J. Maxwell이 창안함)과 L. Euler 및 D. Stokes의 유체역학을 결합합니다.

EMHD의 개발은 처음에는 더뎠고 패러데이 이후 100년 동안 이 분야에서 특별히 중요한 발전은 없었습니다. 이론적 연구가 주로 완성된 것은 금세기 중반이 되어서였다. 그리고 곧 패러데이가 발견한 효과의 실제 사용이 시작되었습니다.

전도성이 높은 액체 (용융 염, 액체 금속)가 전자기장에서 움직일 때 전류가 나타납니다 (자기 유체 역학 - MHD). 전도성이 낮은 액체(기름, 액화 가스)도 전하의 출현으로 인한 전자기 효과에 «반응»합니다(전기유체역학 - EHD).

분명히, 이러한 상호 작용은 필드 매개변수를 변경하여 액체 매질의 유속을 제어하는 ​​데에도 사용할 수 있습니다. 그러나 언급 된 액체는 철 및 비철 금속의 야금, 주조, 정유와 같은 가장 중요한 기술의 주요 대상입니다.

기술 프로세스에서 EMHD를 사용한 실제 결과

EMHD는 플라즈마 봉쇄, 원자로의 액체 금속 냉각 및 전자기 주조와 같은 엔지니어링 문제와 관련이 있습니다.

수은은 독성이 있는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 최근까지 생산 과정에서 손으로 붓고 옮겼습니다.MHD 펌프는 이제 완전히 밀봉된 파이프라인을 통해 수은을 펌핑하기 위해 이동하는 자기장을 사용합니다. 안전한 생산과 최고의 금속 순도가 보장되고 인건비와 에너지 비용이 절감됩니다.

EMDG를 사용하는 설비가 개발되어 사용되고 있으며 용융 금속 운송에서 수작업을 완전히 제거했습니다. 자기 역학 펌프 및 설비는 알루미늄 및 비철 합금 주입을 자동화합니다. 신기술은 주조품의 외관까지 변화시켜 주물을 밝고 깨끗하게 만들었습니다.

EMDG 플랜트는 주철 및 강철에도 사용됩니다. 이 공정은 특히 기계화하기 어려운 것으로 알려져 있습니다.

액체 금속 제립기가 생산에 도입되어 이상적인 모양과 동일한 치수의 구체를 제공합니다. 이러한 «볼»은 비철 야금에 널리 사용됩니다.

EHD 펌프는 튜브의 음극에서 고전압에 의해 생성된 전기장에서 냉각 오일이 집중적으로 흐르는 강력한 X선 튜브를 냉각하기 위해 개발 및 사용되었습니다. EHD 기술은 식물성 기름 처리를 위해 개발되었으며 EHD 제트는 자동화 및 로봇 장치에도 사용됩니다.

자기유체역학 센서는 예를 들어 우주 공학과 같은 관성 항법 시스템에서 각속도를 정확하게 측정하는 데 사용됩니다. 센서 크기가 커질수록 정확도가 향상됩니다. 센서는 열악한 조건에서도 견딜 수 있습니다.

MHD 발전기 또는 다이나모는 열 또는 운동 에너지를 전기로 직접 변환합니다. MHD 발전기는 부품을 움직이지 않고 고온에서 작동할 수 있다는 점에서 기존 발전기와 다릅니다.플라즈마 MHD 발전기의 배기 가스는 증기 발전소의 보일러를 가열할 수 있는 화염입니다.

자기 유체 역학 발전기의 작동 원리는 전기 기계식 발전기의 기존 작동 원리와 거의 동일합니다. MHD 발전기의 기존 EMF와 마찬가지로 일정한 속도로 자기장선을 가로지르는 와이어에서 생성됩니다. 그러나 기존 발전기의 움직이는 전선이 MHD 발전기에서 고체 금속으로 만들어진 경우 전도성 액체 또는 기체(플라즈마)의 흐름을 나타냅니다.

자기 유체 역학 장치 U-25 모델, State Polytechnic Museum (모스크바)

1986년 MHD 발전기를 갖춘 최초의 산업용 발전소가 소련에 건설되었지만 1989년 MHD가 출시되기 전에 프로젝트가 취소되었고 이 발전소는 나중에 Ryazan GRES에 재래식 설계의 7번째 동력 장치로 합류했습니다.

기술 프로세스에서 전자기 유체 역학의 실제 적용 목록은 배가될 수 있습니다. 물론 이러한 일류 기계 및 설비는 EMHD 이론의 높은 수준의 개발로 인해 발생했습니다.

유전체 유체의 흐름(전기유체역학)은 다양한 국제 과학 저널에서 인기 있는 주제 중 하나입니다.