MHD generatori su uređaji koji se koriste za stvaranje električne energije interakcijom s tekućinom u pokretu poput ioniziranog plina ili plazme i magnetskog polja. Upotreba magnetohidrodinamičke snage generatori je prvi put primijetio 'Michael Faraday' tijekom 1791. - 1867. dok je gibao tekuću električnu tvar kroz fiksno magnetsko polje. MHD elektrane pružaju potencijal za proizvodnju električne energije velikih razmjera sa smanjenim utjecajem na okoliš. Postoje različite vrste MHD generatora dizajnirane na temelju vrste primjene i korištenog goriva. Pulsni MHD generator koristi se za udaljena mjesta koriste se za generiranje električne energije velikih impulsa.
Što je MHD generator?
Definicija: Magnetohidrodinamički (MHD) generator je uređaj koji generira energiju izravno interakcijom sa strujom tekućine koja se brzo kreće, obično ioniziranim plinovima / plazmom. MHD uređaji pretvaraju toplinu ili kinetičku energiju u električna energija . Tipična postavka MHD generatora je i turbinska i električna vlast Generator se spaja u jednu jedinicu i nema pokretnih dijelova, čime eliminira vibracije i buku, ograničavajući habanje. MHD imaju najveću termodinamičku učinkovitost jer rade na višim temperaturama od mehaničkih turbina.
Najbolje prije generatora
Najbolje prije dizajna generatora
Treba povećati učinkovitost vodljivih tvari kako bi se povećala operativna učinkovitost uređaja za proizvodnju električne energije. Potrebna učinkovitost može se postići kada se plin zagrije da postane plazma / tekućina ili se dodaju druge ionizirajuće tvari poput soli alkalnih metala. Kako bi se dizajnirao i implementirao MHD generator, razmatra se nekoliko pitanja poput ekonomičnosti, učinkovitosti, kontaminiranih hipovoda. Tri najčešća dizajna MHD generatora su:
Faraday MHD dizajn generatora
Dizajn jednostavnog Faradayevog generatora uključuje klinastu cijev ili cijev izrađenu od neprovodljive tvari. Snažni elektromagnet stvara magnetsko polje i omogućava vodljivu tekućinu da kroz njega prolazi okomito, inducirajući napon. Elektrode su postavljene pod pravim kutom prema magnetskom polju kako bi se izvukla izlazna električna snaga.
Ovaj dizajn nudi ograničenja poput vrste polja i gustoće. Konačno, količina snage koja se crpi pomoću Faradayevog dizajna izravno je proporcionalna površini cijevi i brzini vodljive tekućine.
Dizajn generatora Hall MHD
Vrlo visoka izlazna struja proizvedena kroz Faraday teče zajedno s fluidnim kanalom i reagira s primijenjenim magnetskim poljem što rezultira Hallovim efektom. Drugim riječima, struja koja teče zajedno s tekućinom dovela bi do gubitka energije. Ukupna proizvedena struja jednaka je vektorskom zbroju komponenata poprečne (Faradayeve) i aksijalne struje. Da bi uhvatili ovaj gubitak energije (Faraday i Hallov efekt komponente) i poboljšavaju učinkovitost, razvijene su različite konfiguracije.
Jedna od takvih konfiguracija je uporaba parova elektroda koji su podijeljeni u lanac segmenata i smješteni jedan pored drugog. Svaki par elektroda međusobno je izoliran i povezan u seriju kako bi se postigao veći napon s nižom strujom. Kao alternativa, elektrode su, umjesto da su okomite, blago iskrivljene kako bi se poravnale s vektorskim zbrojem Faradayevih i Hallovih efekata, što omogućuje izvlačenje maksimalne energije iz vodljive tekućine. Slika ispod ilustrira postupak dizajniranja.
dizajn hala-efekt-generator
Dizajn MHD generatora
Dizajn MHD generatora Hall Effect diska vrlo je učinkovit i najčešće se koristi. Tekućina teče u središtu generatora diska. Kanali zatvaraju disk i tekućinu koja teče. Par Helmholtzovih zavojnica koristi se za stvaranje magnetskog polja iznad, kao i ispod diska.
Faradayeve struje teku preko granice diska, dok Hall-Effect struja teče između prstenastih elektroda smještenih u središtu i granice diska.
protok struje u disku
Načelo MHD generatora
MHD generator obično se naziva fluidnim dinamom, što se uspoređuje s mehaničkim dinamom - a metal provodnik kroz magnetsko polje stvara struju u vodiču.
Međutim, u MHD generatoru koristi se provodna tekućina umjesto metalnog vodiča. Kao provodna tekućina ( vozač ) kreće se kroz magnetsko polje, ono stvara električno polje okomito na magnetsko polje. Ovaj postupak proizvodnje električne energije putem MHD-a temelji se na principu Faradayev zakon od elektromagnetska indukcija .
Kad provodna tekućina teče kroz magnetsko polje, stvara se napon na njezinoj tekućini i on je okomit i na protok tekućine i na magnetsko polje prema Flemingovom pravilu za desnu ruku.
Primjenjujući Flemingovo desno pravilo na MHD generator, provodna tekućina prolazi kroz magnetsko polje 'B'. Vodljiva tekućina ima slobodne čestice naboja koje se kreću brzinom 'v'.
Učinci nabijene čestice koja se kreće brzinom 'v' u konstantnom magnetskom polju dati su Lorentzovim Zakonom o sili. Najjednostavniji oblik ovog opisa dan je vektorskom jednadžbom.
F = Q (v x B)
Gdje,
‘F’ je sila koja djeluje na česticu.
'Q' je naboj čestice,
'V' je brzina čestice, a
‘B’ je magnetsko polje.
Vektor 'F' okomit je i na 'v' i na 'B' prema pravilu s desne strane.
MHD generator radi
MHD struja Dijagram stvaranja prikazan je dolje s mogućim sistemskim modulima. Za početak, MHD generator zahtijeva izvor plina visoke temperature, koji može biti ili rashladna tekućina nuklearnog reaktora, ili plinovi izgaranja visoke temperature proizvedeni iz ugljena.
mhd-generator-radi
Kako plin i gorivo prolaze kroz ekspanzijsku mlaznicu, to smanjuje tlak plina i povećava brzinu tekućine / plazme kroz MHD kanal, te povećava ukupnu učinkovitost izlazne snage. Ispušna toplina proizvedena iz tekućine kroz kanal je istosmjerna snaga. Nekad je pokretao kompresor kako bi pojačao brzinu izgaranja goriva.
MHD ciklusi i radne tekućine
Goriva poput ugljena, nafte, prirodnog plina i drugih goriva koja mogu proizvoditi visoke temperature mogu se koristiti u MHD generatorima. Osim toga, MHD generatori mogu koristiti nuklearnu energiju za proizvodnju električne energije.
MHD generatori su dvije vrste - sustavi otvorenog i zatvorenog ciklusa. U sustavu otvorenog ciklusa radna tekućina prolazi samo jednom kroz MHD kanal. To stvara ispušne plinove nakon stvaranja električne energije koja se pušta u atmosferu. Radna tekućina u sustavu zatvorenog ciklusa reciklira se do izvora topline za ponovnu upotrebu.
Radna tekućina koja se koristi u sustavu otvorenog ciklusa je zrak, dok se helij ili argon koristi u sustavu zatvorenog ciklusa.
Prednosti
A prednosti MHD generatora uključuju sljedeće.
- MHD generatori pretvaraju toplinu ili toplinsku energiju izravno u električnu energiju
- Nema pokretnih dijelova, pa bi mehanički gubici bili minimalni
- Visoko učinkovit Ima veću operativnu učinkovitost više od konvencionalnih generatora, stoga su ukupni troškovi MHD postrojenja manji u usporedbi s konvencionalnim parnim postrojenjima
- Troškovi rada i održavanja manji su
- Radi na bilo kojoj vrsti goriva i bolje iskorištava gorivo
Mane
The nedostaci MHD generatora uključuju sljedeće.
- Pomaže u velikoj količini gubitaka koji uključuju trenje tekućine i gubitke prijenosa topline
- Potrebni su veliki magneti, što dovodi do većih troškova u implementaciji MHD generatora
- Visoke radne temperature u rasponu od 200 ° K do 2400 ° K prije će nagrizati komponente
Primjene MHD generatora
Prijave su
- MHD generatori koriste se za pogon podmornica, zrakoplova, hipersoničnih eksperimenata na zračnom tunelu, obrambenih aplikacija i tako dalje.
- Koriste se kao neprekidno napajanje sustava i kao elektrane u industrijama
- Mogu se koristiti za proizvodnju električne energije za domaće potrebe
Najčešća pitanja
1). Što je praktični MHD generator?
Praktični MHD generatori razvijeni su za fosilna goriva. Međutim, sustigli su ih jeftini kombinirani ciklusi, gdje ispuh plinskih turbina zagrijava paru za pokretanje parne turbine.
2). Što je zasijavanje u MHD generaciji?
Sjetva je postupak ubrizgavanja materijala za sijanje poput kalijevog karbonata ili cezija u plazmu / tekućinu radi povećanja električne vodljivosti.
3). Što je MHD protok?
Polako kretanje tekućine može se opisati kao redovito i uredno kretanje. Svaki poremećaj u brzini protoka dovodi do turbulencije, brzo mijenjajući karakteristike protoka.
4). Koje se gorivo koristi u MHD proizvodnji energije?
Plinovi rashladne tekućine poput helija i ugljičnog dioksida koriste se kao plazma u nuklearnim reaktorima za usmjeravanje MHD proizvodnje.
5). Može li plazma generirati električnu energiju?
Plazma je dobar provodnik električne energije jer ima puno slobodnih elektrona. Postaje električno provodljiv kada se primijene električna i magnetska polja i koja utječu na ponašanje nabijenih čestica.
Ovaj članak daje detaljan opis pregled MHD generatora , koji proizvodi električnu energiju pomoću metalne tekućine. Također smo razgovarali o principu MHD generatora, dizajnu i radnim metodama. Uz to, ovaj članak ističe prednosti i nedostatke te razne primjene MHD generatora. Evo pitanja za vas, koja je funkcija generatora?
