Magnetohydrodynamic (MHD)

June 7, 2009 at 6:12 pm 2 comments

Pendahuluan

Istilah magnetohydrodynamic terdiri dari kata “magneto” yang berarti “medan magnetik”, “hydro” yang berarti “cairan/fluida”, dan “dynamic” yang berarti “pergerakan”. Magnetohydrodynamic (MHD) dapat diartikan sebagai suatu penghantaran dan pergerakan suatu fluida secara elektrik di dalam suatu medan magnetik. Fluida yang dimaksud dapat berupa plasma, logam cair, atau air garam.

Pembangkitan tenaga listrik magnetohydrodynamic dikenal sebagai MHD power generation. Percobaan MHD power generation pertama kali dilakukan oleh Michael Faraday pada tahun 1831 menggunakan air garam sungai Thames pada medan magnetik bumi. Percobaan Faraday tidak sukses dan konsep dasar dari MHD power generation tidak meninggalkan tantangan. Percobaan MHD power generation kembali dilakukan oleh Karlovitz dan Halacz pada tahun 1942. Generator MHD  yang menggunakan plasma argon pertama kali sukses diuji pada tahun 1959 oleh AVCO di USA. Pada tahun 1965 model plant MHD di bawah pengawasan Institute Temperatur Tinggi (Institute of High Temperature) di Moscow, Rusia.

Generator MHD secara langsung mengkonversi energi thermal dari suatu plasma (gas bertemperature tinggi yang mengandung elektron bebas dan ion) menjadi energi listrik. Oleh sebab itu, MHD power generation dikenal sebagai proses konversi energi secara langsung. Sebagai konsekuensi operasi konversi temperature tinggi secara langsung, plant untuk MHD power generation dapat lebih efisien dibandingkan dengan plant pembangkitan tenaga listrik konventional.

Pada dasarnya konversi MHD adalah suatu proses volume. Dengan demikian ukuran generator MHD meningkat sehingga perbandingan daya yang dikonversikan MHD dengan kerugian daya dari permukaan dinding kanal menjadi lebih baik. Keuntungan dari MHD power generation diantaranya adalah sebagai berikut:

  • Proses MHD mempunyai potensi untuk meningkatkan efisiensi pengkonversian energi sampai 50-60%.
  • Proses MHD dapat mereduksi keperluan air pendingin dan polusi di atmosfer.
  • Proses pembangkitan MHD dapat dipakai untuk semua jenis sumber panas seperti minyak, batu bara, nuklir, gas, matahari, termonuklir, dll.
  • Pembangkitan MHD memberikan fleksibilitas operasi pada mode yang berbeda seperti beban puncak, beban utama, atau beban semi-puncak.
  • Penelitian mengindikasikan bahwa MHD power generation membutuhkan biaya yang lebih rendah dibandingkan dengan pembangkitan daya konventional.

Prinsip Dasar MHD Power Generation

Plasma merupakan suatu gas terionisasi dengan temperatur tinggi yang mengandung elektron bebas dan ion. Karakteristik plasma didalam generator MHD dapat digambarkan dengan baik oleh hukum kekekalan massa, momentum dan energi serta oleh persamaan Maxwell. Walaupun demikian, permasalahan yang kompleks dan khusus membuatnya tetap perlu untuk disederhanakan. Untuk itu dilakukan pendekatan dengan mengasumsikan plasma sebagai fluida tunggal dan aliran terjadi di bawah pendekatan magnetohydrodynamic dimana mengabaikan pemindahan arus, kelebihan muatan dan gaya elektrostatik.

Model Magnetohydrodynamic Ideal

Model magnetohydrodynamic (MHD) ideal menggambarkan sebuah fluida tunggal dengan panjang gelombang yang panjang, frekuensi yang rendah, dan memiliki karakteristik makroskopik plasma. Model MHD ideal lebih banyak menggambarkan fenomena dari fluida yang berhubungan dengan skala panjang dan waktu MHD. Karakteristik skala panjang MHD menggambarkan dimensi keseluruhan dari plasma.

Perbandingan skala panjang dan waktu MHD dengan karaktersitik fisik plasma dapat dilihat pada Tabel 1.1 dan 1.2. Garis MHD ideal terdapat diantara fenomena mikroskopik pada frekuensi tinggi dan fenomena transport pada frekuensi yang sangat rendah. Garis MHD ideal ini merupakan daerah keseimbangan dan kestabilan makroskopik.

tabel 1.2tabel 1-2

Dengan demikian MHD ideal hanya dapat dipakai dengan pendekatan sebagai berikut:

  1. Plasma bertumbukan secara sempurna, sehingga skala waktu tumbukan lebih pendek daripada karakteristik waktu lainnya di dalam sistem, dan distribusi partikel berlaku persamaan Maxwell untuk perambatan gelombang.
  2. Resistivitas yang disebabkan karena tumbukan ini kecil. Terutama sekali, waktu difusi magnetik di dalam sistem harus lebih lama dari skala waktu lainnya.
  3. Skala panjang MHD jauh lebih panjang  daripada kedalaman kulit ion.

Persamaan Magnetohydrodynamics

Di bawah kondisi model MHD ideal, kumpulan persamaan (dalam satuan SI) yang menggambarkan MHD power generation secara lengkap dapat dituliskan  sebagai berikut.

persamaan MHD

dimana ρ menyatakan kerapatan, v kecepatan,  P tekanan, e  energi dalam,  k konduktivitas termal dan σ konduktivitas listrik dari gas, E  medan listrik, J kerapatan arus,  B induksi magnetik,  μ permeabilitas dan R konstanta gas universal.

Advertisements

Entry filed under: Electrical Engineering.

DC Drive Fuzzy Controller Penyesalan Tiada Guna

2 Comments Add your own

  • 1. Gifair  |  November 26, 2009 at 2:28 pm

    mas minta keterangan prinsip kerjanya MHD,sampe penurunan kok dapat 8 persamaan.saya dah pernah baca tentang persamaan hidro magnet buku listrik magnet yang coklat itu.tapi untuk penerapannya pada generator masih bingung. Di Up load ya? salam TEKNOLOGI

    Reply
  • 2. Hafiq  |  December 20, 2009 at 9:45 pm

    Mas, mau tanya, untuk aplikasi MHD sampai sejauh ini sudah sampai mana? denger2 sudah dipakai dalam scramjet. itu gimana mas?

    Reply

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Trackback this post  |  Subscribe to the comments via RSS Feed


June 2009
M T W T F S S
« May   Nov »
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
2930  

Pages

Categories

My Tweets

Error: Twitter did not respond. Please wait a few minutes and refresh this page.

Archives

Blog Stats

  • 92,948 hits

%d bloggers like this: