MHD-generaatorid on seadmed, mida kasutatakse elektrienergia tekitamiseks vastastikmõjus liikuva vedelikuga nagu ioniseeritud gaas või plasma ja magnetväli. Magnetohüdrodünaamilise jõu kasutamine generaatorid täheldas esmakordselt ‘Michael Faraday’ aastatel 1791-1867, liikudes vedelat elektrilist ainet läbi fikseeritud magnetvälja. MHD elektrijaamad pakuvad võimalust toota elektrienergiat suuremahulisel viisil, vähendades keskkonnamõju. MHD-generaatoreid on erinevat tüüpi, mis on välja töötatud vastavalt kasutusviisile ja kasutatavale kütusele. Impulss-MHD-generaatorit kasutatakse kaugemates kohtades, mida kasutatakse suurte impulsside elektrienergia genereerimiseks.
Mis on MHD generaator?
Definitsioon: Magnetohüdrodünaamiline (MHD) generaator on seade, mis genereerib otse voolu, interakteerudes kiiresti liikuva vedeliku, tavaliselt ioniseeritud gaaside / plasma vooga. MHD-seadmed muudavad soojuse või kineetilise energia elektrienergia . MHD-generaatori tüüpiline seadistus on nii turbiin kui ka elektriline võim generaator sulandub üheks üksuseks ja sellel ei ole liikuvaid osi, kõrvaldades vibratsiooni ja müra, piirates kulumist. MHD-de termodünaamiline efektiivsus on kõrgeim, kuna see töötab kõrgematel temperatuuridel kui mehaanilised turbiinid.
Parim enne generaatorit
Parim enne generaatori disaini
Juhtivate ainete efektiivsust tuleks suurendada, et suurendada elektrit tootva seadme tööefektiivsust. Nõutava efektiivsuse saab saavutada, kui gaasi kuumutatakse plasma / vedeliku saamiseks või lisatakse muid ioniseerivaid aineid, nagu leelismetallide soolad. MHD-generaatori kavandamiseks ja juurutamiseks kaalutakse mitmeid küsimusi, nagu ökonoomika, efektiivsus, saastunud hüpokanalid. MHD generaatorite kolm kõige tavalisemat disaini on:
Faraday MHD generaatori disain
Lihtsa Faraday generaatori konstruktsioon sisaldab kiilukujulist toru või toru, mis on valmistatud mittejuhtivast ainest. Võimas elektromagnet tekitab magnetvälja ja laseb juhtival vedelikul läbida selle risti, põhjustades pinget. Elektroodid asetatakse magnetvälja suhtes täisnurga all, et väljundväljundit väljendada.
See disain pakub selliseid piiranguid nagu kasutatava välja tüüp ja tihedus. Lõpuks on Faraday disaini abil tõmmatud võimsuse hulk otseselt proportsionaalne toru pindala ja juhtiva vedeliku kiirusega.
Halli MHD generaatori disain
Faraday kaudu toodetud väga kõrge väljundvool voolab koos vedeliku kanaliga ja reageerib rakendatud magnetväljaga, mille tulemuseks on Halli efekt. Teisisõnu, voolav vool koos vedelikuga tooks kaasa energia kadumise. Toodetud kogu vool on võrdne läbisuunalise (Faraday) ja telgvoolu komponentide vektorite summaga. Selle energiakadu (Faraday ja Saali efekt komponendid) ja tõhususe parandamiseks töötati välja erinevad konfiguratsioonid.
Üks selline konfiguratsioon on kasutada elektroodipaare, mis on jagatud segmentide ahelaks ja asetatud kõrvuti. Iga elektroodipaar on üksteisest isoleeritud ja ühendatud järjestikku, et saavutada madalama vooluga kõrgem pinge. Alternatiivina on elektroodid risti asetsemise asemel kergelt kaldu, et joonduda Faraday ja Halli efekti voolude vektorite summaga, võimaldades juhtivast vedelikust eraldada maksimaalset energiat. Allolev joonis illustreerib disainiprotsessi.
hall-efekt-generaator-disain
Plaadi MHD generaatori disain
Hall Effecti plaadi MHD-generaatori disain on ülitõhus ja seda kasutatakse kõige sagedamini. Kettageneraatori keskel voolab vedelik. Kanalid sulgevad ketta ja voolava vedeliku. Helmholtzi mähiste paari kasutatakse magnetvälja tekitamiseks nii ketta kohal kui ka selle all.
Faraday voolud voolavad üle ketta piiri, Hall-efekti vool aga ketta keskel ja piiril paiknevate ringelektroodide vahel.
vool-voog-ketas
MHD-generaatori põhimõte
MHD generaatorit nimetatakse tavaliselt vedeliku dünamoks, mida võrreldakse mehaanilise dünamoga - a metallist magnetvälja läbimisel tekitab juht juhis voolu.
Kuid MHD-generaatoris kasutatakse metallist juhi asemel juhtivat vedelikku. Juhtiva vedelikuna ( autojuht ) liigub läbi magnetvälja, tekitab see magnetväljaga risti oleva elektrivälja. See MHD kaudu elektrienergia tootmise protsess põhineb Faraday seadus kohta elektromagnetiline induktsioon .
Kui juhtiv vedelik voolab läbi magnetvälja, tekib selle vedelikus pinge ja see on risti nii vedeliku voolu kui ka magnetväljaga vastavalt Flemingi parema käe reeglile.
Rakendades MHD generaatorile Flemingi parema käe reeglit, juhitakse juhtiv vedelik läbi magnetvälja ‘B’. Juhtivas vedelikus on vabalaengu osakesed, mis liiguvad kiirusega ‘v’.
Püsiva magnetvälja kiirusega ‘v’ liikuva laetud osakese mõju annab Lorentzi jõu seadus. Selle kirjelduse lihtsaima vormi annab allpool vektorvõrrand.
F = Q (v x B)
Kus
‘F’ on osakesele mõjuv jõud.
'Q' on osakese laeng,
‘V’ on osakese kiirus ja
‘B’ on magnetväli.
Vektor F on parempoolse reegli kohaselt risti nii v kui ka B-ga.
MHD generaator töötab
MHD elekter põlvkondade skeem on toodud allpool koos võimalike süsteemimoodulitega. Alustuseks on MHD-generaatori jaoks vaja kõrge temperatuuriga gaasiallikat, mis võib olla kas tuumareaktori jahutusvedelik või kõrgel temperatuuril põlevgaas, mis on toodetud kivisöest.
mhd-generaator töötab
Kui gaas ja kütus läbivad paisumisdüüsi, vähendab see gaasi rõhku ja suurendab vedeliku / plasma kiirust läbi MHD kanali ning suurendab väljundvõimsuse üldist efektiivsust. Kanali kaudu vedelikust toodetud heitsoojus on alalisvoolu. Kütuse põlemiskiiruse suurendamiseks kasutas see kompressorit.
MHD tsüklid ja töövedelikud
MHD-generaatorites saab kasutada selliseid kütuseid nagu kivisüsi, nafta, maagaas ja muid kõrgeid temperatuure tootvaid kütuseid. Lisaks saavad MHD-generaatorid kasutada elektrienergia tootmiseks tuumaenergiat.
MHD generaatoreid on kahte tüüpi - avatud tsükli ja suletud tsükliga süsteemid. Avatud tsüklisüsteemis juhitakse töövedelik läbi MHD kanali ainult üks kord. See tekitab pärast elektrienergia tekitamist heitgaase, mis virna kaudu atmosfääri lastakse. Suletud tsükliga töövedelik suunatakse selle korduvaks kasutamiseks korduvalt soojusallikasse.
Avatud tsüklisüsteemis kasutatav töövedelik on õhk, suletud tsüklis aga heelium või argoon.
Eelised
A MHD-generaatori eelised sisaldama järgmist.
- MHD generaatorid muudavad soojus- või soojusenergia otse elektrienergiaks
- Sellel pole liikuvaid osi, nii et mehaanilised kaod oleksid minimaalsed
- Üliefektiivne Kõrgema tööefektiivsusega kui tavalised generaatorid, seetõttu on MHD-jaama kogukulud tavaliste aurujaamadega võrreldes väiksemad
- Tegevus- ja hoolduskulud on väiksemad
- See töötab mis tahes kütuseliigi korral ja on kütuse paremaks kasutamiseks
Puudused
The MHD generaatori puudused sisaldama järgmist.
- Aitab suure hulga kadude hulka, mis hõlmavad vedeliku hõõrdumist ja soojusülekande kadusid
- Vajab suuri magneteid, mis toob kaasa suuremad kulud MHD-generaatorite juurutamisel
- Kõrged töötemperatuurid vahemikus 200 ° K kuni 2400 ° K söövitavad komponente varem
MHD generaatori rakendused
Rakendused on
- MHD-generaatoreid kasutatakse allveelaevade, õhusõidukite, hüperhelikiirusega tuuletunneli eksperimentide, kaitserakenduste jms juhtimiseks.
- Neid kasutatakse katkematu toiteallikas tööstussektoris
- Neid saab kasutada elektrienergia tootmiseks koduseks kasutamiseks
KKK
1). Mis on praktiline MHD generaator?
Fossiilkütuste jaoks töötati välja praktilised MHD-generaatorid. Kuid neist möödusid odavate kombineeritud tsüklitega, kus gaasiturbiinide heitgaasid soojendavad auru auruturbiini käitamiseks.
2). Mis on külv MHD põlvkonnas?
Külvamine on külvimaterjali, näiteks kaaliumkarbonaadi või tseesiumi, süstimine plasmasse / vedelikku, et suurendada elektrijuhtivust.
3). Mis on MHD vool?
Vedeliku aeglast liikumist võib kirjeldada kui korrapärast ja korrapärast liikumist. Mis tahes voolukiiruse häired põhjustavad turbulentsi, muutes vooluomadusi kiiresti.
4). Millist kütust kasutatakse MHD-energiatootmisel?
Jahutusvedeliku gaase, nagu heelium ja süsinikdioksiid, kasutatakse tuumareaktorites plasmana MHD elektritootmise suunamiseks.
5). Kas plasma suudab elektrit toota?
Plasma on hea elektrijuht, kuna sellel on palju vabu elektrone. See muutub elektrit juhtivaks, kui rakendatakse elektri- ja magnetvälju ning mis mõjutavad laetud osakeste käitumist.
Selles artiklis kirjeldatakse üksikasjalikult ülevaade MHD-generaatorist , mis toodab elektrit metallist vedeliku abil. Arutasime ka MHD-generaatori põhimõtet, disaini ja töömeetodeid. Lisaks tuuakse selles artiklis välja MHD-generaatori eelised ja puudused ning mitmesugused rakendused. Siin on teile küsimus, mis on generaatori funktsioon?
