Generatorji MHD so naprave, ki se uporabljajo za ustvarjanje električne energije z interakcijo s tekočino, ki se giblje, kot so ionizirani plin ali plazma in magnetno polje. Uporaba magnetohidrodinamične moči generatorji je prvič opazil 'Michael Faraday' med leti 1791-1867 med premikanjem tekoče električne snovi skozi fiksno magnetno polje. Elektrarne MHD ponujajo potencial za proizvodnjo električne energije v velikem obsegu z zmanjšanim vplivom na okolje. Obstajajo različne vrste generatorjev MHD, zasnovane glede na vrsto uporabe in uporabljeno gorivo. Impulzni MHD generator se uporablja za oddaljena mesta, ki se uporabljajo za generiranje električne energije velikih impulzov.
Kaj je MHD generator?
Opredelitev: Magnetohidrodinamični (MHD) generator je naprava, ki proizvaja energijo neposredno z interakcijo s hitro premikajočim se tokom tekočine, običajno ioniziranih plinov / plazme. Naprave MHD pretvarjajo toploto ali kinetično energijo v električna energija . Tipična nastavitev MHD generatorja je tako turbinska kot električna moč generator se združi v eno samo enoto in nima gibljivih delov, kar odpravlja tresljaje in hrup ter omejuje obrabo. MHD imajo najvišjo termodinamično učinkovitost, saj delujejo pri višjih temperaturah kot mehanske turbine.
Najbolje pred generatorjem
Zasnova generatorja MHD
Povečati je treba učinkovitost prevodnih snovi, da se poveča obratovalna učinkovitost naprave za proizvodnjo električne energije. Zahtevani izkoristek lahko dosežemo, ko plin segrejemo, da postane plazma / tekočina ali dodamo druge ionizirajoče snovi, kot so soli alkalijskih kovin. Pri načrtovanju in izvedbi generatorja MHD se upošteva več vprašanj, kot so ekonomija, učinkovitost, onesnaženi vodi. Tri najpogostejše zasnove generatorjev MHD so:
Oblika generatorja Faraday MHD
Zasnova preprostega Faradayevega generatorja vključuje klinasto cev ali cev iz neprevodne snovi. Zmogljiv elektromagnet proizvaja magnetno polje in omogoča prevodni tekočini, da skozi njega prehaja pravokotno in inducira napetost. Elektrode so nameščene pravokotno na magnetno polje za pridobivanje izhodne električne energije.
Ta zasnova ponuja omejitve, kot sta vrsta polja in gostota. Sčasoma je količina energije, porabljene z uporabo Faradayeve zasnove, sorazmerna s površino cevi in hitrostjo prevodne tekočine.
Zasnova generatorja Hall MHD
Zelo visok izhodni tok, ustvarjen skozi Faraday, teče skupaj s fluidnim kanalom in reagira z uporabljenim magnetnim poljem, kar povzroči Hallov učinek. Z drugimi besedami, tok, ki teče skupaj s tekočino, bi povzročil izgubo energije. Skupni proizvedeni tok je enak vektorski vsoti komponent transverzalnega (Faradayevega) in aksialnega toka. Da bi zajeli to izgubo energije (Faraday in Hallov učinek komponente) in izboljšajo učinkovitost, so bile razvite različne konfiguracije.
Ena takih konfiguracij je uporaba parov elektrod, ki so razdeljeni v verigo segmentov in nameščeni drug ob drugem. Vsak par elektrod je med seboj izoliran in zaporedno povezan, da doseže višjo napetost z nižjim tokom. Namesto tega so elektrode, namesto da bi bile pravokotne, rahlo poševne, da se poravnajo z vektorsko vsoto tokov Faradayevega in Hallovega učinka, kar omogoča, da iz prevodne tekočine pridobijo največ energije. Spodnja slika prikazuje postopek oblikovanja.
hala-efekt-generator-oblikovanje
Oblika diska MHD generatorja
Zasnova diska MHD generatorja Hall Effect je zelo učinkovita in je najpogosteje uporabljena oblika. Tekočina teče v središču generatorja diskov. Kanali obdajajo disk in tekočino. Par Helmholtzovih tuljav se uporablja za ustvarjanje magnetnega polja nad in pod diskom.
Faradayevi tokovi tečejo čez mejo diska, medtem ko tok Hallovega učinka teče med obročnimi elektrodami, ki se nahajajo v središču in na meji diska.
tok-v-disku
Načelo generatorja MHD
MHD generator običajno imenujemo fluidni dinamo, ki ga primerjamo z mehanskim dinamom - a kovine vodnik, ki gre skozi magnetno polje, ustvari tok v vodniku.
Vendar pa se v generatorju MHD namesto kovinskega vodnika uporablja prevodna tekočina. Kot prevodna tekočina ( voznik ), ki se premika skozi magnetno polje, tvori električno polje pravokotno na magnetno polje. Ta postopek pridobivanja električne energije z MHD temelji na principu Faradayev zakon od elektromagnetna indukcija .
Ko prevodna tekočina teče skozi magnetno polje, se na njeni tekočini ustvari napetost, ki je pravokotna na pretok tekočine in magnetno polje po Flemingovem pravilniku o desni roki.
Z uporabo Flemingovega desnega pravila na generatorju MHD se prevodna tekočina prenaša skozi magnetno polje 'B'. Prevodna tekočina ima delce prostega naboja, ki se gibljejo s hitrostjo 'v'.
Učinke nabitega delca, ki se giblje s hitrostjo 'v' v konstantnem magnetnem polju, daje Lorentzov zakon o sili. Najenostavnejša oblika tega opisa je podana spodaj z vektorsko enačbo.
F = Q (v x B)
Kje,
„F“ je sila, ki deluje na delček.
'Q' je naboj delca,
'V' je hitrost delca in
„B“ je magnetno polje.
Vektor 'F' je pravokoten na 'v' in 'B' v skladu z desnim pravilom.
Deluje generator MHD
MHD elektrika diagram generacije je prikazan spodaj z možnimi sistemskimi moduli. Za začetek generator MHD potrebuje visokotemperaturni vir plina, ki je lahko hladilno sredstvo jedrskega reaktorja ali pa visokotemperaturni zgorevalni plini, proizvedeni iz premoga.
mhd-generator-deluje
Ko plin in gorivo prehajata skozi ekspanzijsko šobo, to zmanjša tlak plina in poveča hitrost tekočine / plazme skozi MHD kanal ter poveča splošno učinkovitost izhodne moči. Izpušna toplota, ki nastane iz tekočine skozi kanal, je enosmerna. Včasih je poganjal kompresor, da je povečal hitrost izgorevanja goriva.
MHD cikli in delovne tekočine
Goriva, kot so premog, nafta, zemeljski plin in druga goriva, ki lahko proizvajajo visoke temperature, se lahko uporabljajo v generatorjih MHD. Poleg tega lahko generatorji MHD uporabljajo jedrsko energijo za proizvodnjo električne energije.
Generatorji MHD so dveh vrst - odprti in zaprti. V sistemu z odprtim ciklom se delovna tekočina skozi kanal MHD prenese samo enkrat. Tako nastanejo izpušni plini po ustvarjanju električne energije, ki se prek sklada sprosti v ozračje. Delovna tekočina v sistemu zaprtega cikla se reciklira v vir toplote za večkratno ponovno uporabo.
Delovna tekočina, ki se uporablja v sistemu z odprtim ciklom, je zrak, medtem ko se helij ali argon uporabljata v sistemu z zaprtim ciklom.
Prednosti
A prednosti MHD generatorja vključujejo naslednje.
- Generatorji MHD toploto ali toplotno energijo pretvarjajo neposredno v električno energijo
- Nima gibljivih delov, zato bi bile mehanske izgube minimalne
- Visoko učinkovit Ima večjo obratovalno učinkovitost več kot običajni generatorji, zato so skupni stroški naprave MHD manjši kot pri običajnih parnih napravah
- Operativni stroški in stroški vzdrževanja so manjši
- Deluje na katero koli vrsto goriva in ima boljšo izrabo goriva
Slabosti
The pomanjkljivosti MHD generatorja vključujejo naslednje.
- Pomaga pri visokih količinah izgub, ki vključujejo trenje tekočine in izgube toplote
- Potrebujejo velike magnete, kar vodi do višjih stroškov pri vgradnji generatorjev MHD
- Visoke delovne temperature v območju od 200 ° K do 2400 ° K bodo korodirale komponente prej
Aplikacije MHD generatorja
Vloge so
- Generatorji MHD se uporabljajo za vožnjo s podmornicami, letali, hipersoničnimi eksperimenti v vetrovnikih, obrambnimi aplikacijami itd.
- Uporabljajo se kot neprekinjeno napajanje sistem in kot elektrarne v industriji
- Uporabljajo se lahko za proizvodnjo električne energije za domače namene
Pogosta vprašanja
1). Kaj je praktični MHD generator?
Za fosilna goriva so bili razviti praktični generatorji MHD. Vendar so jih prehiteli nizkocenovni kombinirani cikli, pri katerih izpuh plinskih turbin segreva paro za pogon parne turbine.
2). Kaj je sejanje v generaciji MHD?
Sejanje je postopek vbrizgavanja sejalnega materiala, kot je kalijev karbonat ali cezij, v plazmo / tekočino za povečanje električne prevodnosti.
3). Kaj je pretok MHD?
Počasno gibanje tekočine lahko opišemo kot redno in urejeno gibanje. Vsaka motnja v hitrosti toka vodi do turbulence, ki hitro spreminja značilnosti toka.
4). Katero gorivo se uporablja pri proizvodnji električne energije MHD?
Hladilni plini, kot sta helij in ogljikov dioksid, se uporabljajo kot plazma v jedrskih reaktorjih za usmerjanje proizvodnje električne energije MHD.
5). Ali lahko plazma proizvaja elektriko?
Plazma je dober prevodnik električne energije, saj ima veliko prostih elektronov. Z uporabo električnih in magnetnih polj postane električno prevodna in vpliva na obnašanje nabitih delcev.
Ta članek podrobno opisuje pregled generatorja MHD , ki proizvaja elektriko s pomočjo kovinske tekočine. Razpravljali smo tudi o principu MHD generatorja, načrtih in delovnih metodah. Poleg tega ta članek izpostavlja prednosti in slabosti ter različne aplikacije generatorja MHD. Tukaj je vprašanje za vas, kakšna je funkcija generatorja?
