ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હાઇડ્રોડાયનેમિક્સ (EMHD)

માઈકલ ફેરાડે યુવાન અને ખુશ હતો. તે તાજેતરમાં જ હતું કે તેણે બુકબાઈન્ડરો છોડી દીધા અને ભૌતિક પ્રયોગોમાં ડૂબી ગયા અને તેને તે કેટલું વિચિત્ર લાગ્યું.

નવું વર્ષ 1821 આવી રહ્યું હતું. પરિવાર મહેમાનોની રાહ જોઈ રહ્યો હતો. એક પ્રેમાળ પત્નીએ પ્રસંગ માટે સફરજનની પાઇ શેકવી. ફેરાડેએ પોતાના માટે તૈયાર કરેલી મુખ્ય "ટ્રીટ" - પારોનો કપ. જ્યારે ચુંબક તેની નજીક ખસેડવામાં આવ્યો ત્યારે ચાંદીનું પ્રવાહી રમુજી રીતે ખસેડ્યું. સ્થિર ચુંબકની કોઈ અસર થતી નથી. મહેમાનો સંતુષ્ટ હતા. એવું લાગતું હતું કે જેમ જેમ તે ચુંબકની નજીક પહોંચ્યું તેમ, પારાની અંદર કંઈક "માત્ર" દેખાયું. શું?

ઘણા પછી, 1838 માં, ફેરાડેએ પ્રવાહીની સમાન હિલચાલનું વર્ણન કર્યું, પરંતુ પારો નહીં, પરંતુ સારી રીતે શુદ્ધ તેલ, જેમાં વોલ્ટેઇક સ્તંભમાંથી વાયરનો છેડો ડૂબી ગયો હતો. તેલના પ્રવાહોની ઘૂમરાતી એડીઝ સ્પષ્ટ દેખાતી હતી.

છેવટે, બીજા પાંચ વર્ષ પછી, સંશોધકે એક સંવેદનશીલ ઉપકરણ સાથે જોડાયેલા થેમ્સમાં બે વાયરને છોડીને પ્રખ્યાત વોટરલૂ બ્રિજનો પ્રયોગ કર્યો. તે પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં પાણીની હિલચાલને કારણે થતા તણાવને શોધવા માંગતો હતો.પ્રયોગ અસફળ રહ્યો હતો કારણ કે અપેક્ષિત અસર અન્ય લોકો દ્વારા મ્યૂટ કરવામાં આવી હતી જે સંપૂર્ણપણે રાસાયણિક પ્રકૃતિની હતી.

પરંતુ પાછળથી આ પ્રયોગોમાંથી ભૌતિકશાસ્ત્રના સૌથી રસપ્રદ ક્ષેત્રોમાંનું એક ઉદભવ્યું- ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હાઇડ્રોડાયનેમિક્સ (EMHD) - પ્રવાહી-પ્રવાહી માધ્યમ સાથે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું વિજ્ઞાન… તે ક્લાસિકલ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સ (લગભગ બધા ફેરાડેના તેજસ્વી અનુયાયી જે. મેક્સવેલ દ્વારા બનાવેલ છે) અને એલ. યુલર અને ડી. સ્ટોક્સના હાઇડ્રોડાયનેમિક્સનું સંયોજન કરે છે.

EMHD નો વિકાસ શરૂઆતમાં ધીમો હતો, અને ફેરાડે પછી એક સદી સુધી આ ક્ષેત્રમાં કોઈ ખાસ મહત્વનો વિકાસ થયો ન હતો. આ સદીના મધ્ય સુધી સૈદ્ધાંતિક અભ્યાસો મુખ્યત્વે પૂર્ણ થયા ન હતા. અને ટૂંક સમયમાં ફેરાડે દ્વારા શોધાયેલ અસરનો વ્યવહારિક ઉપયોગ શરૂ થયો.

તે બહાર આવ્યું છે કે જ્યારે અત્યંત વાહક પ્રવાહી (પીગળેલા ક્ષાર, પ્રવાહી ધાતુઓ) ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રમાં આગળ વધે છે, ત્યારે તેમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ દેખાય છે (મેગ્નેટોહાઇડ્રોડાયનેમિક્સ — MHD). નબળા વાહક પ્રવાહી (તેલ, લિક્વિફાઇડ ગેસ) પણ ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ (ઇલેક્ટ્રોહાઇડ્રોડાયનેમિક્સ - EHD) ના દેખાવ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક અસર પર "પ્રતિક્રિયા" કરે છે.

દેખીતી રીતે, આવી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો ઉપયોગ ક્ષેત્રના પરિમાણોને બદલીને પ્રવાહી માધ્યમના પ્રવાહ દરને નિયંત્રિત કરવા માટે પણ થઈ શકે છે. પરંતુ ઉલ્લેખિત પ્રવાહી એ સૌથી મહત્વપૂર્ણ તકનીકોનો મુખ્ય હેતુ છે: ફેરસ અને બિન-ફેરસ ધાતુઓની ધાતુશાસ્ત્ર, ફાઉન્ડ્રી, તેલ શુદ્ધિકરણ.

તકનીકી પ્રક્રિયાઓમાં EMHD નો ઉપયોગ કરવાના વ્યવહારુ પરિણામો

EMHD એન્જીનિયરીંગ સમસ્યાઓ જેમ કે પ્લાઝ્મા કન્ટેઈનમેન્ટ, પરમાણુ રિએક્ટરમાં પ્રવાહી ધાતુઓનું ઠંડક અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક કાસ્ટિંગ સાથે સંબંધિત છે.

બુધ ઝેરી હોવાનું જાણવા મળે છે. પરંતુ તાજેતરમાં સુધી, તેના ઉત્પાદન દરમિયાન, તે રેડવામાં અને હાથ દ્વારા સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવ્યું હતું.MHD પંપ હવે એકદમ સીલબંધ પાઇપલાઇન દ્વારા પારાને પમ્પ કરવા માટે ટ્રાવેલિંગ મેગ્નેટિક ફિલ્ડનો ઉપયોગ કરે છે. સલામત ઉત્પાદન અને ઉચ્ચતમ ધાતુની શુદ્ધતાની ખાતરી આપવામાં આવે છે, શ્રમ અને ઊર્જા ખર્ચમાં ઘટાડો થાય છે.

EMDG ના ઉપયોગ સાથેના સ્થાપનો વિકસાવવામાં આવ્યા છે અને ઉપયોગમાં છે, જે પીગળેલા ધાતુના પરિવહનમાં મેન્યુઅલ લેબરને સંપૂર્ણપણે દૂર કરવામાં વ્યવસ્થાપિત છે - મેગ્નેટોડાયનેમિક પંપ અને ઇન્સ્ટોલેશન એલ્યુમિનિયમ અને નોન-ફેરસ એલોય રેડવાની ઓટોમેશન પ્રદાન કરે છે. નવી ટેક્નોલોજીએ કાસ્ટિંગના દેખાવમાં પણ ફેરફાર કર્યો છે, જે તેમને તેજસ્વી અને સ્વચ્છ બનાવે છે.

ઇએમડીજી પ્લાન્ટનો ઉપયોગ લોખંડ અને સ્ટીલ નાખવા માટે પણ થાય છે. આ પ્રક્રિયા યાંત્રિકીકરણ માટે ખાસ કરીને મુશ્કેલ તરીકે જાણીતી છે.

પ્રવાહી ધાતુના ગ્રાન્યુલેટરને ઉત્પાદનમાં દાખલ કરવામાં આવ્યા છે, જે આદર્શ આકાર અને સમાન પરિમાણોના ગોળા આપે છે. આ "બોલ્સ" નોન-ફેરસ ધાતુશાસ્ત્રમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

EHD પંપ વિકસિત કરવામાં આવ્યા હતા અને તેનો ઉપયોગ શક્તિશાળી એક્સ-રે ટ્યુબને ઠંડુ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો જેમાં ઠંડક તેલ ટ્યુબના કેથોડ પર ઉચ્ચ વોલ્ટેજ દ્વારા બનાવેલ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રમાં સઘન રીતે વહે છે. વનસ્પતિ તેલની પ્રક્રિયા માટે EHD ટેક્નોલોજી વિકસાવવામાં આવી છે. EHD જેટનો ઉપયોગ ઓટોમેશન અને રોબોટિક્સ ઉપકરણોમાં પણ થાય છે.

મેગ્નેટોહાઇડ્રોડાયનેમિક સેન્સર્સનો ઉપયોગ ઇન્ર્શિયલ નેવિગેશન સિસ્ટમ્સમાં કોણીય વેગના ચોક્કસ માપ માટે થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે સ્પેસ એન્જિનિયરિંગમાં. સેન્સરનું કદ વધવાથી ચોકસાઈ સુધરે છે. સેન્સર કઠોર પરિસ્થિતિઓમાં ટકી શકે છે.

MHD જનરેટર અથવા ડાયનેમો ગરમી અથવા ગતિ ઊર્જાને સીધી વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરે છે. MHD જનરેટર પરંપરાગત ઇલેક્ટ્રિક જનરેટરથી અલગ છે કે તેઓ ભાગોને ખસેડ્યા વિના ઊંચા તાપમાને કામ કરી શકે છે.પ્લાઝ્મા MHD જનરેટરનો એક્ઝોસ્ટ ગેસ એ જ્યોત છે જે સ્ટીમ પાવર પ્લાન્ટના બોઈલરને ગરમ કરવામાં સક્ષમ છે.

મેગ્નેટોહાઇડ્રોડાયનેમિક જનરેટરના સંચાલનનો સિદ્ધાંત લગભગ ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ જનરેટરના સંચાલનના પરંપરાગત સિદ્ધાંત જેવો જ છે. MHD જનરેટરમાં પરંપરાગત EMFની જેમ, તે વાયરમાં જનરેટ થાય છે જે ચોક્કસ ઝડપે ચુંબકીય ક્ષેત્રની રેખાઓને પાર કરે છે. જો કે, જો MHD જનરેટરમાં પરંપરાગત જનરેટરના ફરતા વાયર ઘન ધાતુના બનેલા હોય, તો તે વાહક પ્રવાહી અથવા ગેસ (પ્લાઝમા)ના પ્રવાહનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.

મેગ્નેટોહાઇડ્રોડાયનેમિક યુનિટ U-25નું મોડલ, સ્ટેટ પોલીટેકનિક મ્યુઝિયમ (મોસ્કો)

1986 માં, MHD જનરેટર સાથેનો પ્રથમ ઔદ્યોગિક પાવર પ્લાન્ટ યુએસએસઆરમાં બાંધવામાં આવ્યો હતો, પરંતુ 1989 માં MHDની શરૂઆત પહેલાં પ્રોજેક્ટ રદ કરવામાં આવ્યો હતો, અને આ પાવર પ્લાન્ટ પાછળથી રિયાઝાન GRES માં પરંપરાગત ડિઝાઇનના 7મા પાવર યુનિટ તરીકે જોડાયો હતો.

તકનીકી પ્રક્રિયાઓમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હાઇડ્રોડાયનેમિક્સના વ્યવહારુ કાર્યક્રમોની સૂચિને ગુણાકાર કરી શકાય છે. અલબત્ત, આ પ્રથમ-વર્ગના મશીનો અને સ્થાપનો EMHD સિદ્ધાંતના ઉચ્ચ સ્તરના વિકાસને કારણે ઉદ્ભવ્યા છે.

ડાઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહીનો પ્રવાહ - ઇલેક્ટ્રોહાઇડ્રોડાયનેમિક્સ - વિવિધ આંતરરાષ્ટ્રીય વૈજ્ઞાનિક સામયિકોના લોકપ્રિય વિષયોમાંનો એક છે.