MHD генераторите са устройства, използвани за генериране на електрическа енергия чрез взаимодействие с движеща се течност като йонизиран газ или плазма и магнитно поле. Използването на магнитохидродинамична сила генератори е наблюдавано за първи път от „Майкъл Фарадей“ през 1791-1867 г., докато се движи течно електрическо вещество през фиксирано магнитно поле. MHD електроцентралите предоставят потенциал за генериране на електрическа енергия в голям мащаб с намалено въздействие върху околната среда. Съществуват различни видове MHD генератори, проектирани въз основа на вида на приложението и използваното гориво. Импулсният MHD генератор се използва за отдалечени обекти, използва се за генериране на електрическа енергия на големи импулси.
Какво е MHD генератор?
Определение: Магнитохидродинамичният (MHD) генератор е устройство, което генерира енергия директно чрез взаимодействие с бързо движещ се поток от течност, обикновено йонизирани газове / плазма. MHD устройствата трансформират топлината или кинетичната енергия в електрическа енергия . Типичната настройка на MHD генератор е както турбинна, така и електрическа мощност генераторът се обединява в една единица и няма движещи се части, като по този начин елиминира вибрациите и шума, ограничавайки износването. MHD имат най-висока термодинамична ефективност, тъй като работят при по-високи температури от механичните турбини.
Най-добре преди генератор
Най-добре преди проектирането на генератора
Ефективността на проводящите вещества трябва да се увеличи, за да се увеличи оперативната ефективност на генериращо устройство. Необходимата ефективност може да бъде постигната, когато газът се нагрее, за да стане плазма / течност или добавяне на други йонизиращи се вещества като солите на алкалните метали. За проектиране и внедряване на MHD генератор се разглеждат няколко въпроса като икономика, ефективност, замърсени хипоканали. Три най-често срещани дизайна на MHD генераторите са:
Дизайн на Faraday MHD генератор
Дизайнът на обикновен генератор на Фарадей включва клиновидна тръба или тръба, изработени от непроводящо вещество. Мощният електромагнит произвежда магнитно поле и позволява на проводимата течност да премине през него перпендикулярно, индуцирайки напрежението. Електродите са поставени под прав ъгъл спрямо магнитното поле за извличане на изходната електрическа мощност.
Този дизайн предлага ограничения като вида на използваното поле и плътността. В крайна сметка количеството енергия, изтеглена с помощта на дизайна на Фарадей, е право пропорционално на площта на тръбата и скоростта на проводимата течност.
Дизайн на MHD генератор на Hall
Много високият изходен ток, произведен през Фарадей, протича заедно с флуидния канал и реагира с приложеното магнитно поле, което води до ефект на Хол. С други думи, токът, протичащ заедно с течността, би довел до загуба на енергия. Общият произведен ток е равен на векторната сума на компонентите на траверса (Фарадей) и аксиалния ток. За улавяне на тази загуба на енергия (Фарадей и Ефект на Хол компоненти) и подобряване на ефективността, бяха разработени различни конфигурации.
Една такава конфигурация е да се използват двойките електроди, които са разделени на верига от сегменти и поставени една до друга. Всяка двойка електроди е изолирана една от друга и свързана последователно, за да се постигне по-високо напрежение с по-нисък ток. Като алтернатива, електродите, вместо да са перпендикулярни, те са леко изкривени, за да се приведат в съответствие с векторната сума на токовете на Фарадей и Хол Ефект, което позволява да се извлече максималната енергия от проводимата течност. Фигурата по-долу илюстрира процеса на проектиране.
дизайн на залата-ефект-генератор
Дизайн на MHD генератор на диск
Дизайнът на MHD генератора на Hall Effect е с висока ефективност и е най-често използваният дизайн. Течност тече в центъра на дисковия генератор. Каналите затварят диска и течащата течност. Двойката намотки на Хелмхолц се използват за генериране на магнитно поле отгоре, както и под диска.
Токовете на Фарадей протичат през границата на диска, докато токът на ефекта на Хол протича между пръстеновидните електроди, разположени в центъра и границата на диска.
текущ поток в диска
Принцип на MHD генератор
MHD генераторът обикновено се нарича флуидно динамо, което се сравнява с механично динамо - а метал проводник при преминаване през магнитно поле генерира ток в проводник.
Въпреки това, в MHD генератора, вместо метален проводник се използва проводяща течност. Тъй като проводящата течност ( шофьор ) се движи през магнитното поле, то създава електрическо поле, перпендикулярно на магнитното поле. Този процес на производство на електроенергия чрез MHD се основава на принципа на Законът на Фарадей на електромагнитна индукция .
Когато проводящата течност протича през магнитно поле, върху нейната течност се генерира напрежение и то е перпендикулярно както на потока на флуида, така и на магнитното поле съгласно правилото на Fleming’s Right Hand.
Прилагайки дясното правило на Fleming към MHD генератора, проводяща течност се прекарва през магнитно поле „B“. Провеждащата течност има частици със свободен заряд, движещи се със скорост ‘v’.
Ефектите от заредена частица, движеща се със скорост ‘v’ в постоянно магнитно поле, са дадени от Закона за силата на Лоренц. Най-простата форма на това описание е дадена по-долу от векторното уравнение.
F = Q (v x B)
Където,
„F“ е силата, действаща върху частицата.
„Q“ е зарядът на частицата,
„V“ е скоростта на частицата и
‘B’ е магнитното поле.
Векторът „F“ е перпендикулярен както на „v“, така и на „B“ според правилото от дясната страна.
MHD генератор работи
MHD електричество Диаграмата за генериране е показана по-долу с възможни системни модули. Като начало MHD генераторът изисква източник на газ с висока температура, който може да бъде или охлаждаща течност на ядрен реактор, или може да бъде високотемпературни газове от изгарянето, произведени от въглища.
mhd-генератор-работещ
Когато газът и горивото преминават през разширителната дюза, това намалява налягането на газа и увеличава скоростта на течността / плазмата през MHD канала и увеличава общата ефективност на изходната мощност. Отработената топлина, произведена от флуида през канала, е постояннотоковото захранване. Той използваше компресора, за да увеличи скоростта на изгаряне на горивото.
MHD цикли и работни течности
Горива като въглища, нефт, природен газ и други горива, които могат да произвеждат високи температури, могат да се използват в MHD генератори. Освен това MHD генераторите могат да използват ядрена енергия за производство на електричество.
MHD генераторите са два вида - системи с отворен цикъл и затворен цикъл. В система с отворен цикъл работната течност се пропуска само веднъж през MHD канала. Това произвежда отработени газове след генериране на електрическа енергия, която се отделя в атмосферата чрез стека. Работната течност в система със затворен цикъл се рециклира към източника на топлина за повторното й използване.
Работната течност, използвана в система с отворен цикъл, е въздух, докато хелий или аргон се използват в система със затворен цикъл.
Предимства
A предимства на MHD генератора включват следното.
- MHD генераторите преобразуват топлината или топлинната енергия директно в електрическа енергия
- Той няма движещи се части, така че механичните загуби биха били минимални
- Високоефективен Има по-висока оперативна ефективност повече от конвенционалните генератори, следователно общата цена на MHD инсталация е по-малка в сравнение с конвенционалните парни централи
- Експлоатационните разходи и разходите за поддръжка са по-малко
- Работи върху всякакъв вид гориво и има по-добро оползотворяване на горивото
Недостатъци
The недостатъци на MHD генератора включват следното.
- Помага за високия размер на загубите, които включват триене на течности и загуби от пренос на топлина
- Нуждае се от големи магнити, което води до по-високи разходи при внедряването на MHD генератори
- Високите работни температури в диапазона от 200 ° K до 2400 ° K ще корозират компонентите по-рано
Приложения на MHD генератор
Приложенията са
- MHD генераторите се използват за управление на подводници, самолети, хиперзвукови експерименти с аеродинамичен тунел, отбранителни приложения и т.н.
- Те се използват като непрекъснато захранване система и като електроцентрали в индустриите
- Те могат да се използват за генериране на електрическа енергия за битови приложения
Често задавани въпроси
1). Какво е практичен MHD генератор?
Разработени са практични MHD генератори за изкопаеми горива. Те обаче бяха изпреварени от евтини комбинирани цикли, при които отработените газови турбини загряват парата, за да работят парната турбина.
2). Какво представлява засяването в MHD поколение?
Посяването е процес на инжектиране на засяващ материал като калиев карбонат или цезий в плазмата / течността, за да се увеличи електропроводимостта.
3). Какво е MHD поток?
Бавното движение на течността може да бъде описано като редовно и подредено движение. Всяко нарушение в скоростта на потока води до турбулентност, променяща бързо характеристиките на потока.
4). Кое гориво се използва при MHD производство на енергия?
Охлаждащите газове като хелий и въглероден диоксид се използват като плазма в ядрените реактори за насочване на MHD производството на енергия.
5). Може ли плазмата да генерира електричество?
Плазмата е добър проводник на електричество, тъй като има много свободни електрони. Той става електропроводим, когато се прилагат електрически и магнитни полета и това влияе върху поведението на заредените частици.
Тази статия дава подробно описание на преглед на MHD генератора , който генерира електричество с помощта на метална течност. Също така обсъдихме принципа на MHD генератора, дизайна и методите на работа. Освен това тази статия подчертава предимствата и недостатъците и различните приложения на MHD генератора. Ето един въпрос към вас, каква е функцията на генератора?
