Závislosť medzi silou F pôsobiacou vo vodiči, prúdom I a magnetickými siločiarami B popisuje napríklad známe Flemingovo pravidlo ľavej ruky (obr. 1). Novinkou magnetohydrodynamiky je, že sila F tu nie je viazaná na otáčajúci sa závit vodiča, ale na pohybujúci sa vodivý plyn alebo kvapalinu. Ak dodávame do tohto pokusu energiu prúdu tekutiny, bude sa zariadenie chovať ako zdroj prúdu - ako tzv. magnetohydrodynamický generátor (MHD-generátor). Ak naopak elektrický prúd privádzame, vzbudíme silu, ktorá bude vodivú tekutinu poháňať: podľa prostredia vznikne bud magnetohydrodynamické čerpadlo (alebo kompresor), alebo kvapalinový prúdový motor.
MHD GENERÁTORY
Neotáčajú sa a predsa vyrábajú elektrický prúd s vyššou účinnosťou ako dnešné turbogenerátory. Ich vývojom sa zaoberajú mnohé pracoviská energetiky. Kelvinov pokus dostal novú podobu (obr. 2): zužujúcim sa ohňovzdorným kanálom sa preháňajú žeravé, vďaka prísadám silné vodivé plyny z upravených spaľovacích raketových komôr. Sto tonové magnety odchyľujú ionizované častice plynu podľa ich náboja na protiľahlé elektródy, z ktorých možno odvádzať elektromotorickú silu získanú priamo premenou tepelnej energie, bez pohyblivých mechanických prvkov. V súčasnosti pracuje v svetových laboratóriách vyše 50 väčších pokusných MHD-generátorov, väčšinou s plynnými spalinami teploty okolo 2500 C. Overujú však aj generátory, v ktorých kanáloch prúdi horúci kov napríklad zliatina sodíka a draslíka - ohriaty v jadrovom reaktore. Najviac skúseností s využitím MHD-generátorov má Sovietsky zväz. V roku 1970 spustili v Moskve maličkú MHD-elektráreň U-02 s výkonom iba 200 kW. O dva roky neskôr začala svoju skúšobnú prevádzku druhá MHD-elektráreň U-25, ktorá po montáži supravodivého magnetu dosiahla špičkový výkon 50 MW a dnes už má za sebou 10 000 prevádzkových hodín. V Rjazani dokončujú stavbu prvej priemyslovej MHD-elektrárne s celkovým výkonom 500 MW. Z toho menej ako polovicu dodá MHD-generátor, predradený klasickej tepelnej elektrárni, ktorá využije teplo z jeho výfukových plynov. Celková účinnosť elektrárne sa zvýši o 10 až 15% oproti bežnému priemeru, a to predstavuje len v ZSSR ročne úsporu tisícov vlakov s uhlím. S MHD-generátormi počítajú aj v projektoch budúcej termojadrovej elektrárne.
MHD-ČERPADLO OD EINSTEINA
Albert Einstein spolu s Leom Szillardom podali v roku 1931 patent na tzv. kondukčné magneto-hydrodynamické čerpadlo. Jeho princíp je v nákrese totožný s MHD-generátorom, len namiesto žeravých plynov tu prúdi vodivá (prečerpávaná) tekutina a na elektródy treba privádzať elektrickú prúd. Elektrodynamická sila núti vodivú kvapalinu do pohybu, ktorého smer určuje Flemingove pravidlo. Rýchly vývoj tohoto typu čerpadla si vyžiadala potreba jadrového priemyslu: na obeh tekutých kovov, ktoré musia odvádzať uvoľnené teplo z aktívneho pásma reaktora sa tradičné čerpadlá nehodia. Konduktivne MHD-čerpadlo nemá obehové kolá, nevyžaduje tesnenie ložisk a hriadeľov. V praxi sa však lepšie osvedčili tzv. indukčné MHD-čerpadlá (obr. 3), ktoré "nahŕňajú" tekutý kov postupnou magnetickou vlnou trojfázového statora, obklopujúceho kanál z oboch strán. Menšie valcovité indukčné čerpadlá združenia NIIEFA s hmotnosťou 300 kg sa zapájajú priamo do cirkulačného okruhu, v prečerpávanej tekutine vytvárajú tlak do 1 MPa a dosahujú výkon od 10 do 30 t/h.
MHD-ŽĽABY PRE MODERNÉ HUTY
Prvýkrát začalo tekuté surové železo stúpať žľabom do vyššie položeného miesiča v Enakijevskom závode v ZSSR pred pätnástimi rokmi. Induktory pod 30 metrov dlhým žľabom so žiaruvzdornou vymurovkou hnali tekutý kov hore bez akýchkoľvek problémov. Hutníci sa naučili využívať MHD princíp hneď viacerými spôsobmi. Napríklad, kov vypustený z panvy preteká induktorom a podľa smeru prúdu sa jeho tok buď urýchľuje (pri súhlasnom zmysle), alebo naopak spomaľuje. Tak možno žeravý kov presne ovládať, dávkovať a zastavovať. Iná zo sovietskych hút využíva MHD induktory na odlievanie dutých odliatkov. MHD čerpadlo vháňa kov do delenej formy, v ktorej chladne od povrchu. Keď hrúbka vrstvy dosiahne požadovanú hodnotu, prepojí sa fáza na induktore a tekutý kov sa z jadra odliatku (t. j. z jeho dutiny) rýchlo odčerpá. V iných prípadoch sa induktory používajú na odstruskovanie surového železa. Žľab, ktorým preteká kov pokrytý struskou, má v určenom mieste nižšiu stenu, cez ktorú sa ľahšia struska prelieva. Pod odbočkou je induktor, ktorý zabraňuje, aby rovnakým spôsobom neunikol kov.
BEZKONTAKTNÝ KRYŠTALIZÁTOR
Roztavený hliník sa nepretržite odlieva do panvy kryštalizátora a po prechode rozdeľovačom začína pri výtoku tuhnúť. Zo všetkých strán ho však stláča magnetické pole hlavného a tvarovacieho induktora. Tak vzniká nekonečný zliatok, ktorého prierez je tvarovaný magnetickým poľom. Elektrodynamická sila spôsobuje, že kov je hutnejší a homogénnejší než pri liatí do kmitajúcich kryštalizátorov. Zariadenie vynašli v Sovietskom zväze a licenciu zakúpili aj skúsené metalurgické závody v Japonsku a Švédsku. Bezkontaktový kryštalizátor doslova vyvolal revolúciu v metalurgii.
IDEÁLNY LODNÝ MHD-MOTOR
So záujmom si ho prezerali návštevníci Polytechnického múzea v Moskve. Motor pripomína gondolu reaktívneho motora, ale nemá nijaké otáčavé časti. Plocha hydrodynamicky priaznivo tvarovaného jadra a vnútorného plášťa gondoly nesie rad prstencových induktorov. Pri napájaní cievok elektrickým prúdom bude voda v medzerách medzi jadrom a plášťom urýchľovaná elektrodynamickou silou. Reakcia vody, vystrekujúcej zo zadnej časti lode, ju uvedie do pohybu. Motor má vážny nedostatok v tom, že by pracoval len v prostredí slanej (elektricky vodivej) morskej vody. A vzhľadom na jej malú vodivosť by účinnosť nebola príliš veľká. Predstava nehlučných elektrických hydroreaktívnych motorov, nezanechávajúcich na hladine olejové škvrny je však príliš lákavá, než aby odradila konštruktérov. Navyše, pre ponorky by bol tento pohon ešte užitočnejší. Ako jadro motora by poslúžil cigarový trup ponorky, ktorá by napríklad na korme mala prevlečený prstenec gondoly. Takýto spôsob pohonu akoby .,vypadol" z Verneho popisu legendárneho Nautila. Zdrojom prúdu by boli jadrové agregáty.
MAGNETOHYDRODYNAMIKA AJ V "MALOM"
Zatiaľ sme si predstavili magnetohydrodynamiku iba v spojitosti s veľkými silami a prúdmi. Jej princípy však platia aj v malých rozmeroch, napríklad v meracích prístrojoch. Tallinský závod na výrobu elektrických meracích prístrojov v ZSSR predviedol na nedávnej výstave prototypy ampérmetrov, wattmetrov, prietokomerov a rôznych indikátorov založených na princípe prúdenia kvapaliny v elektrickom a magnetickom poli. Do praxe sa ako prvý výrobok dostalo magnetohydrodynamické ochranné relé pre asynchronné elektromotory čerpadiel a ventilátorov. Na dne reléovej skrinky je miniatúrne indukčné MHD-čerpadlo, ktoré po spustení motora prečerpáva ortuť medzi dvoma nádržkami vo vnútri. Ak dôjde k preťaženiu motora, vzrastie prúd aj v induktore čerpadla, hladina ortuti v nádržke pri výtlaku prudko stúpne, dotkne sa kontaktu a odpojí prívod prúdu. Pri prerušení niektorej fázy prestane čerpadielko fungovať, ortuť preteká vlastnou hmotnosťou do nádržky na strane nasávania, a tu jej hladina dokáže kontrolovaný motor zastaviť skôr ako by sa prehrial. Magnetohydrodynamické prvky sa dokonca dajú miniaturizovať. Najnovší model MHD mikrorelé je veľký ako pastilka a spína až tisíckrát za sekundu! Povedali sme si len o niektorých možnostiach uplatnenia silnoprúdovej a slaboprúdovej magnetohydrodynamiky. Záujem o tento nádejný odbor stále stúpa. Zásluhu na tom majú jej priaznivé charakteristiky. Symbolom MHD-techniky je totiž priama premena energií s pomerne dobrou účinnosťou, ďalej bez hlučnosť, spoľahlivosť a vylúčenie mechanických systémov so všetkými ich neduhmi.
Zdroj:Časopis Elektrón
