MHD ģeneratori ir ierīces, ko izmanto, lai radītu elektrisko enerģiju, mijiedarbojoties ar kustīgu šķidrumu, piemēram, jonizētu gāzi vai plazmu un magnētisko lauku. Magnetohidrodinamiskās jaudas izmantošana ģeneratori Maikls Faradejs pirmo reizi novēroja 1791.-1867. gadā, pārvietojot šķidru elektrisko vielu caur fiksētu magnētisko lauku. MHD spēkstacijas nodrošina potenciālu liela apjoma elektroenerģijas ražošanai ar samazinātu ietekmi uz vidi. Ir dažādi MHD ģeneratoru veidi, kas izstrādāti, pamatojoties uz pielietojuma veidu un izmantoto degvielu. Impulsu MHD ģenerators tiek izmantots attālinātām vietnēm, kuras tiek izmantotas lielu impulsu elektriskās jaudas ģenerēšanai.
Kas ir MHD ģenerators?
Definīcija: Magnetohidrodinamiskā (MHD) ģenerators ir ierīce, kas tieši ģenerē enerģiju, mijiedarbojoties ar ātri kustīgu šķidruma plūsmu, parasti jonizētām gāzēm / plazmu. MHD ierīces pārveido siltumu vai kinētisko enerģiju elektriskā enerģija . MHD ģeneratora tipiskā uzstādīšana ir gan turbīna, gan elektriskā jauda ģenerators saplūst vienā vienībā, un tam nav kustīgu daļu, tādējādi novēršot vibrācijas un troksni, ierobežojot nodilumu. MHD ir visaugstākā termodinamiskā efektivitāte, jo tā darbojas augstākā temperatūrā nekā mehāniskās turbīnas.
Vislabākais pirms ģeneratora
MHD ģeneratora dizains
Lai palielinātu elektroenerģijas ražošanas ierīces darbības efektivitāti, jāpalielina vadošo vielu efektivitāte. Nepieciešamo efektivitāti var sasniegt, kad gāzi karsē, lai kļūtu par plazmu / šķidrumu, vai pievienojot citas jonizējamas vielas, piemēram, sārmu metālu sāļus. Lai izstrādātu un ieviestu MHD ģeneratoru, tiek apsvērti vairāki jautājumi, piemēram, ekonomika, efektivitāte, piesārņoti hipo vadi. Trīs visizplatītākie MHD ģeneratoru modeļi ir:
Faraday MHD ģeneratoru dizains
Vienkārša Faradeja ģeneratora konstrukcijā ietilpst ķīļveida caurule vai caurule, kas izgatavota no nevadošas vielas. Spēcīgais elektromagnēts rada magnētisko lauku un ļauj vadošajam šķidrumam iet caur to perpendikulāri, izraisot spriegumu. Elektrodi tiek novietoti taisnā leņķī pret magnētisko lauku, lai iegūtu izejas elektrisko jaudu.
Šis dizains piedāvā ierobežojumus, piemēram, izmantotā lauka veidu un blīvumu. Galu galā enerģijas daudzums, kas iegūts, izmantojot Faradeja dizainu, ir tieši proporcionāls caurules laukumam un vadošā šķidruma ātrumam.
Hall MHD ģeneratora dizains
Ļoti liela izejas strāva, kas rodas caur Faradeju, plūst kopā ar šķidruma vadu un reaģē ar pielietoto magnētisko lauku, kā rezultātā rodas Hall efekts. Citiem vārdiem sakot, strāva, kas plūst kopā ar šķidrumu, novestu pie enerģijas zuduma. Kopējā saražotā strāva ir vienāda ar šķērsvirziena (Faradeja) un aksiālās strāvas komponentu vektoru summu. Lai uztvertu šo enerģijas zudumu (Faradejs un Zāles efekts komponenti) un uzlabotu efektivitāti, tika izstrādātas dažādas konfigurācijas.
Viena no šādām konfigurācijām ir izmantot elektrodu pārus, kas ir sadalīti segmentu ķēdē un novietoti blakus. Katrs elektrodu pāris ir izolēts viens no otra un savienots virknē, lai sasniegtu augstāku spriegumu ar zemāku strāvu. Kā alternatīva elektrodi, nevis perpendikulāri, ir nedaudz izliekti, lai izlīdzinātos ar Faradeja un Hola efekta strāvu vektoru summu, ļaujot maksimāli iegūt enerģiju no vadošā šķidruma. Zemāk redzamais attēls ilustrē projektēšanas procesu.
zāles efekta ģeneratora dizains
Disku MHD ģeneratoru dizains
Hall Effect diska MHD ģeneratora dizains ir ļoti efektīvs un ir visbiežāk izmantotais dizains. Diska ģeneratora centrā plūst šķidrums. Kanāli aptver disku un plūstošo šķidrumu. Magnētiskā lauka ģenerēšanai virs diska, kā arī zem tā tiek izmantoti Helmholca ruļļu pāri.
Faradejas strāvas plūst pāri diska robežai, bet Hall-efekta strāva plūst starp gredzena elektrodiem, kas atrodas diska centrā un robežā.
strāva-plūsma-diskā
MHD ģeneratora princips
MHD ģeneratoru parasti sauc par šķidruma dinamo, ko salīdzina ar mehānisko dinamo - a metāls vadītājs, izejot caur magnētisko lauku, ģenerē strāvu vadītājā.
Tomēr MHD ģeneratorā metāla vadītāja vietā tiek izmantots vadošs šķidrums. Kā vadošais šķidrums ( šoferis ) pārvietojas pa magnētisko lauku, tas rada elektrisko lauku, kas ir perpendikulārs magnētiskajam laukam. Šis elektroenerģijas ražošanas process, izmantojot MHD, ir balstīts uz Faradejas likums gada elektromagnētiskā indukcija .
Kad vadošais šķidrums plūst caur magnētisko lauku, visā tā šķidrumā rodas spriegums, un tas ir perpendikulārs gan šķidruma plūsmai, gan magnētiskajam laukam saskaņā ar Fleminga labās rokas likumu.
Pielietojot Fleminga labās rokas likumu MHD ģeneratoram, vadošs šķidrums tiek izvadīts caur magnētisko lauku ‘B’. Vadošajā šķidrumā ir brīvas lādiņa daļiņas, kas pārvietojas ar ātrumu ‘v’.
Lādētas daļiņas ietekmi, kas pārvietojas ar ātrumu ‘v’ nemainīgā magnētiskajā laukā, nosaka Lorenca spēka likums. Vienkāršākā šī apraksta forma ir dota vektoru vienādojumā.
F = Q (v x B)
Kur,
‘F’ ir spēks, kas iedarbojas uz daļiņu.
‘Q’ ir daļiņas lādiņš,
‘V’ ir daļiņas ātrums, un
‘B’ ir magnētiskais lauks.
Vektors “F” ir perpendikulārs gan “v”, gan “B” saskaņā ar labās puses likumu.
Darbojas MHD ģenerators
MHD elektrība paaudzes diagramma ir parādīta zemāk ar iespējamiem sistēmas moduļiem. Vispirms MHD ģeneratoram nepieciešams augstas temperatūras gāzes avots, kas var būt vai nu kodolreaktora dzesēšanas šķidrums, vai arī augstas temperatūras sadedzināšanas gāzes, kas ražotas no oglēm.
mhd-ģenerators-strādā
Kad gāze un degviela iziet caur izplešanās sprauslu, tas samazina gāzes spiedienu un palielina šķidruma / plazmas ātrumu caur MHD kanālu un palielina kopējo jaudas izejas efektivitāti. Izplūdes siltums, kas rodas no šķidruma caur kanālu, ir līdzstrāvas jauda. Tas izmantoja kompresora darbību, lai palielinātu degvielas sadegšanas ātrumu.
MHD cikli un darba šķidrumi
MHD ģeneratoros var izmantot tādas degvielas kā ogles, nafta, dabasgāze un citas degvielas, kas spēj radīt augstas temperatūras. Turklāt MHD ģeneratori var izmantot kodolenerģiju elektroenerģijas ražošanai.
MHD ģeneratori ir divu veidu - atvērta cikla un slēgta cikla sistēmas. Atvērtā cikla sistēmā darba šķidrums tiek izvadīts caur MHD kanālu tikai vienu reizi. Tas rada izplūdes gāzes pēc elektriskās enerģijas ģenerēšanas, kas caur skursteni nonāk atmosfērā. Darba šķidrums slēgtā cikla sistēmā tiek pārstrādāts siltuma avotā, lai to atkārtoti izmantotu atkārtoti.
Darba šķidrums, ko izmanto atvērta cikla sistēmā, ir gaiss, turpretim hēlijs vai argons tiek izmantots slēgta cikla sistēmā.
Priekšrocības
A MHD ģeneratora priekšrocības iekļaujiet sekojošo.
- MHD ģeneratori siltumu vai siltumenerģiju pārvērš tieši elektroenerģijā
- Tam nav kustīgu daļu, tāpēc mehāniskie zudumi būtu minimāli
- Ļoti efektīvs Ar augstāku darbības efektivitāti vairāk nekā parastajiem ģeneratoriem, tāpēc MHD iekārtas kopējās izmaksas ir mazākas nekā parastajās tvaika rūpnīcās
- Ekspluatācijas un uzturēšanas izmaksas ir mazākas
- Tas darbojas jebkura veida degvielā un labāk izmanto degvielu
Trūkumi
The MHD ģeneratora trūkumi iekļaujiet sekojošo.
- Palīdzība lielos zaudējumu apjomos, kas ietver šķidruma berzi un siltuma pārneses zudumus
- Nepieciešami lieli magnēti, kas rada lielākas izmaksas MHD ģeneratoru ieviešanā
- Augsta darba temperatūra diapazonā no 200 ° K līdz 2400 ° K ātrāk sarūsēs komponentus
MHD ģeneratora lietojumi
Pieteikumi ir
- MHD ģeneratorus izmanto, lai vadītu zemūdenes, lidmašīnas, hiperskaņas vēja tuneļa eksperimentus, aizsardzības lietojumprogrammas utt.
- Tos izmanto kā nepārtraukta barošana kā elektrostacijas rūpniecībā
- Tos var izmantot elektroenerģijas ražošanai sadzīves vajadzībām
Bieži uzdotie jautājumi
1). Kas ir praktisks MHD ģenerators?
Fosilajam kurināmajam tika izstrādāti praktiski MHD ģeneratori. Tomēr tos apsteidza lēti kombinētie cikli, kur gāzes turbīnu izplūdes gāzes silda tvaiku, lai darbinātu tvaika turbīnu.
2). Kas ir sēšana MHD paaudzē?
Sēšana ir sēklas materiāla, piemēram, kālija karbonāta vai cēzija, ievadīšana plazmā / šķidrumā, lai palielinātu elektrisko vadītspēju.
3). Kas ir MHD plūsma?
Lēnu šķidruma kustību var raksturot kā regulāru un kārtīgu kustību. Jebkurš plūsmas ātruma traucējums noved pie turbulences, strauji mainot plūsmas raksturlielumus.
4). Kuru degvielu izmanto MHD enerģijas ražošanā?
Dzesēšanas šķidruma gāzes, piemēram, hēlijs un oglekļa dioksīds, tiek izmantotas kā plazma kodolreaktoros, lai virzītu MHD enerģijas ražošanu.
5). Vai plazma var radīt elektrību?
Plazma ir labs elektrības vadītājs, jo tajā ir daudz brīvo elektronu. Tas kļūst elektriski vadošs, ja tiek izmantoti elektriskie un magnētiskie lauki, un tie ietekmē uzlādēto daļiņu uzvedību.
Šajā rakstā ir detalizēti aprakstīts MHD ģeneratora pārskats , kas ražo elektrību, izmantojot metāla šķidrumu. Mēs apspriedām arī MHD ģeneratora principu, dizainu un darba metodes. Turklāt šajā rakstā ir uzsvērtas MHD ģeneratora priekšrocības un trūkumi, kā arī dažādi pielietojumi. Šeit ir jautājums jums, kāda ir ģeneratora funkcija?
