Čo je generátor MHD: dizajn, práca a aplikácie

Čo je generátor MHD: dizajn, práca a aplikácie

Generátory MHD sú zariadenia používané na výrobu elektrickej energie interakciou s pohybujúcou sa tekutinou, ako je ionizovaný plyn alebo plazma, a magnetické pole. Využitie magnetohydrodynamickej sily generátory „Michael Faraday“ prvýkrát spozoroval v rokoch 1791-1867 pri pohybe tekutej elektrickej látky cez pevné magnetické pole. Elektrárne MHD poskytujú potenciál na generovanie elektrickej energie vo veľkom rozsahu so zníženým dopadom na životné prostredie. Existujú rôzne typy generátorov MHD navrhnuté podľa typu aplikácie a použitého paliva. Pulzný generátor MHD sa používa pre vzdialené pracoviská, ktoré sa používajú na výrobu elektrickej energie veľkých impulzov.



Čo je generátor MHD?

Definícia: Magnetohydrodynamický (MHD) generátor je zariadenie, ktoré generuje energiu priamo interakciou s rýchlo sa pohybujúcim prúdom tekutiny, zvyčajne ionizovanými plynmi / plazmou. Zariadenia MHD transformujú teplo alebo kinetickú energiu na elektrická energia . Typické nastavenie generátora MHD je turbínové a elektrické moc generátor splýva do jednej jednotky a nemá žiadne pohyblivé časti, čím eliminuje vibrácie a hluk a obmedzuje opotrebenie. MHD majú najvyššiu termodynamickú účinnosť, pretože pracujú pri vyšších teplotách ako mechanické turbíny.


Generátor minimálnej trvanlivosti

Generátor minimálnej trvanlivosti





Minimálna doba použiteľnosti generátora

Účinnosť vodivých látok by sa mala zvýšiť, aby sa zvýšila prevádzková účinnosť zariadenia na výrobu energie. Požadovaná účinnosť sa dá dosiahnuť, keď sa plyn zahreje na plazmu / tekutinu alebo sa pridajú ďalšie ionizovateľné látky, ako sú soli alkalických kovov. Pri navrhovaní a implementácii generátora MHD sa zvažuje niekoľko otázok, ako je ekonomika, účinnosť, kontaminované hypofukary. Tri najbežnejšie konštrukcie generátorov MHD sú:

Dizajn generátora Faraday MHD

Konštrukcia jednoduchého Faradayovho generátora zahŕňa klinovitú rúrku alebo rúrku vyrobenú z nevodivej látky. Silný elektromagnet vytvára magnetické pole a umožňuje, aby cez neho vodivá tekutina prechádzala kolmo, čím indukuje napätie. Elektródy sú umiestnené v pravom uhle k magnetickému poľu na extrakciu výstupnej elektrickej energie.
Tento dizajn ponúka obmedzenia, ako napríklad druh použitého poľa a hustota. Nakoniec je množstvo energie odobratej pomocou Faradayovej konštrukcie priamo úmerné ploche trubice a rýchlosti vodivej tekutiny.



Hall MHD generátor design

Veľmi vysoký výstupný prúd produkovaný Faradayovou prúdi spolu s potrubím pre tekutinu a reaguje s aplikovaným magnetickým poľom, čo vedie k Hallovmu efektu. Inými slovami, prúd prúdiaci spolu s tekutinou by viedol k strate energie. Celkový vyrobený prúd sa rovná vektorovému súčtu zložiek traverzového (Faradayovho) a axiálneho prúdu. Na zachytenie tejto straty energie (Faraday a Hallov efekt komponenty) a na zlepšenie efektívnosti boli vyvinuté rôzne konfigurácie.

Jednou z takýchto konfigurácií je použitie párov elektród, ktoré sú rozdelené do reťazca segmentov a umiestnené vedľa seba. Každý pár elektród je navzájom izolovaný a zapojený do série, aby sa dosiahlo vyššie napätie s nižším prúdom. Alternatívne sú elektródy namiesto kolmých mierne šikmo zarovnané s vektorovým súčtom prúdov Faraday a Hall Effect, čo umožňuje extrahovať maximálnu energiu z vodivej tekutiny. Na nasledujúcom obrázku je znázornený proces návrhu.


Hall-Effect-Generator-Design

Hall-efekt-generátor-dizajn

Dizajn generátora diskových MHD

Dizajn Hall Effect Disc MHD generátora je vysoko efektívny a je najbežnejšie používanou konštrukciou. V strede kotúčového generátora tečie tekutina. Potrubia obklopujú disk a prúdiacu tekutinu. Dvojica Helmholtzových cievok sa používa na generovanie magnetického poľa nad aj pod diskom.

Faradayove prúdy pretekajú cez hranicu disku, zatiaľ čo prúd Hall-Effectu preteká medzi prstencovými elektródami umiestnenými v strede a na hranici disku.

Prúd-prúd-v-disku

prúd-prúd-v-disku

Princíp generátora MHD

MHD generátor sa bežne označuje ako fluidné dynamo, ktoré sa porovnáva s mechanickým dynamom - a kov vodič pri prechode magnetickým poľom vytvára prúd vo vodiči.

V generátore MHD sa však namiesto kovového vodiča používa vodivá tekutina. Pretože vodivá tekutina ( vodič ) sa pohybuje magnetickým poľom, produkuje elektrické pole kolmé na magnetické pole. Tento proces výroby elektrickej energie prostredníctvom MHD je založený na princípe Faradayov zákon z elektromagnetická indukcia .
Keď vodivá tekutina preteká magnetickým poľom, vytvára sa cez ňu kvapalina napätie, ktoré je kolmé na tok kvapaliny aj na magnetické pole podľa Flemingovho pravidla pre pravú ruku.

Použitím Flemingovho pravidla pravej ruky na generátor MHD prechádza vodivá tekutina magnetickým poľom „B“. Vodivá tekutina má voľné častice náboja pohybujúce sa rýchlosťou „v“.

Účinky nabitej častice pohybujúcej sa rýchlosťou „v“ v konštantnom magnetickom poli sú dané zákonom Lorentzovej sily. Najjednoduchšia forma tohto popisu je daná vektorovou rovnicou.

F = Q (v x B)

Kde,

„F“ je sila pôsobiaca na časticu.
„Q“ je náboj častice,
„V“ je rýchlosť častice a
„B“ je magnetické pole.

Vektor „F“ je podľa pravidla pravej ruky kolmý na „v“ aj „B“.

Generátor MHD pracuje

MHD elektrina Schéma generovania je uvedená nižšie s možnými systémovými modulmi. Najskôr generátor MHD vyžaduje zdroj plynu s vysokou teplotou, ktorým môže byť buď chladivo jadrového reaktora, alebo to môžu byť vysokoteplotné spaliny vyrobené z uhlia.

Pracuje generátor MHD

mhd-generátor-pracuje

Keď plyn a palivo prechádzajú expanznou dýzou, znižuje tlak plynu a zvyšuje rýchlosť tekutiny / plazmy cez potrubie MHD a zvyšuje celkovú účinnosť výstupného výkonu. Výfukové teplo vyrobené z kvapaliny potrubím je jednosmerný prúd. Slúžil na chod kompresora na zvýšenie rýchlosti spaľovania paliva.

Cykly MHD a pracovné kvapaliny

V generátoroch MHD sa môžu používať palivá ako uhlie, ropa, zemný plyn a ďalšie palivá schopné produkovať vysoké teploty. Okrem toho môžu generátory MHD využívať jadrovú energiu na výrobu elektriny.

Generátory MHD sú dvoch typov - systémy s otvoreným cyklom a systémy s uzavretým cyklom. V systéme s otvoreným cyklom prechádza pracovná tekutina potrubím MHD iba raz. Ten po generovaní elektrickej energie produkuje výfukové plyny, ktoré sa prostredníctvom komína uvoľňujú do atmosféry. Pracovná tekutina v systéme s uzavretým cyklom sa recykluje do zdroja tepla na opakované použitie.

Pracovnou tekutinou použitou v systéme s otvoreným cyklom je vzduch, zatiaľ čo hélium alebo argón sa používa v systéme s uzavretým cyklom.

Výhody

A výhody generátora MHD zahrňte nasledujúce.

  • Generátory MHD premieňajú teplo alebo tepelnú energiu priamo na elektrickú energiu
  • Nemá žiadne pohyblivé časti, takže mechanické straty by boli minimálne
  • Vysoko efektívne Má vyššiu prevádzkovú účinnosť ako bežné generátory, preto sú celkové náklady na zariadenie MHD nižšie v porovnaní s konvenčnými parnými zariadeniami
  • Náklady na prevádzku a údržbu sú nižšie
  • Funguje na akýkoľvek druh paliva a má lepšie využitie paliva

Nevýhody

The nevýhody generátora MHD zahrňte nasledujúce.

  • Pomáha pri vysokom množstve strát, ktoré zahŕňajú trenie kvapaliny a straty prenosom tepla
  • Potrebuje veľké magnety, čo vedie k vyšším nákladom na implementáciu generátorov MHD
  • Vysoké prevádzkové teploty v rozmedzí od 200 ° K do 2 400 ° K skorodujú komponenty

Aplikácie generátora MHD

Aplikácie sú

  • Generátory MHD sa používajú na riadenie ponoriek, lietadiel, experimentov s nadzvukovým veterným tunelom, obranných aplikácií atď.
  • Používajú sa ako neprerušovaný zdroj napájania systému a ako elektrárne v priemysle
  • Môžu byť použité na výrobu elektrickej energie pre domáce použitie

Časté otázky

1). Čo je praktický generátor MHD?

Pre fosílne palivá boli vyvinuté praktické generátory MHD. Predbehli ich však nízkonákladové kombinované cykly, pri ktorých výfuk z plynových turbín zohrieva paru na chod parnej turbíny.

2). Čo je výsev v generovaní MHD?

Naočkovanie je proces vstrekovania očkovacieho materiálu, ako je uhličitan draselný alebo cézium, do plazmy / tekutiny, aby sa zvýšila elektrická vodivosť.

3). Čo je tok MHD?

Pomalý pohyb tekutiny možno označiť ako pravidelný a usporiadaný pohyb. Akékoľvek narušenie rýchlosti prúdenia vedie k turbulenciám, ktoré rýchlo menia charakteristiky prúdenia.

4). Aké palivo sa používa pri výrobe energie MHD?

Chladiace plyny ako hélium a oxid uhličitý sa používajú ako plazma v jadrových reaktoroch na smerovanie výroby energie MHD.

5). Môže plazma vyrábať elektrinu?

Plazma je dobrý vodič elektriny, pretože má dostatok voľných elektrónov. Elektricky vodivým sa stáva pri pôsobení elektrických a magnetických polí, ktoré ovplyvňujú správanie nabitých častíc.

Tento článok poskytuje podrobný popis prehľad generátora MHD , ktorá vyrába elektrinu pomocou kovovej kvapaliny. Diskutovali sme tiež o princípe, dizajnoch a pracovných metódach generátora MHD. Ďalej tento článok zdôrazňuje výhody a nevýhody a rôzne aplikácie generátora MHD. Tu je otázka, aká je funkcia generátora?