Generatoarele MHD sunt dispozitive utilizate pentru a genera energie electrică prin interacțiunea cu un fluid în mișcare, cum ar fi gazul ionizat sau plasma și câmpul magnetic. Utilizarea puterii magnetohidrodinamice generatoare a fost observat pentru prima dată de „Michael Faraday” în perioada 1791-1867 în timp ce deplasa o substanță electrică fluidă printr-un câmp magnetic fix. Centralele MHD oferă potențialul de a genera energie electrică la scară largă, cu impact redus asupra mediului. Există diferite tipuri de generatoare MHD proiectate pe baza tipului de aplicație și a combustibilului utilizat. Generatorul de impulsuri MHD este utilizat pentru că site-urile îndepărtate sunt utilizate pentru a genera puterea electrică a impulsurilor mari.
Ce este MHD Generator?
Definiție: Un generator magnetohidrodinamic (MHD) este un dispozitiv care generează energie direct prin interacțiunea cu un flux de fluid în mișcare rapidă, de obicei gaze / plasmă ionizate. Dispozitivele MHD transformă căldura sau energia cinetică în energie electrica . Configurarea tipică a unui generator MHD este atât turbină, cât și electrică putere generatorul se unesc într-o singură unitate și nu are părți în mișcare, eliminând astfel vibrațiile și zgomotul, limitând uzura. MHD-urile au cea mai mare eficiență termodinamică, deoarece funcționează la temperaturi mai ridicate decât turbinele mecanice.
Cel mai bun înainte de generator
Proiectare generator MHD
Eficiența substanțelor conductoare ar trebui mărită pentru a crește eficiența operațională a unui dispozitiv generator de energie. Eficiența necesară poate fi atinsă atunci când un gaz este încălzit pentru a deveni plasmă / fluid sau adăugarea altor substanțe ionizabile, cum ar fi sărurile metalelor alcaline. Pentru a proiecta și implementa un generator MHD, sunt luate în considerare mai multe aspecte, cum ar fi economia, eficiența, hipo-conductele contaminate. Cele mai comune trei modele de generatoare MHD sunt:
Proiectare generator Faraday MHD
Proiectarea unui generator Faraday simplu include o țeavă sau tub în formă de pană dintr-o substanță neconductivă. Puternicul electromagnet produce un câmp magnetic și permite fluidului conductor să treacă prin el perpendicular, inducând tensiunea. Electrozii sunt așezați în unghi drept față de câmpul magnetic pentru a extrage puterea electrică de ieșire.
Acest design oferă limitări precum tipul de câmp utilizat și densitatea. În cele din urmă, cantitatea de putere consumată utilizând designul Faraday este direct proporțională cu aria tubului și viteza fluidului conductor.
Proiectare generator MHD Hall
Curentul de ieșire foarte mare produs prin Faraday curge împreună cu conducta fluidului și reacționează cu câmpul magnetic aplicat rezultând efectul Hall. Cu alte cuvinte, curentul care curge împreună cu fluidul ar duce la pierderea de energie. Curentul total produs este egal cu suma vectorială a componentelor transversale (Faraday) și curentului axial. Pentru a capta această pierdere de energie (Faraday și Efectul de hol componente) și îmbunătățesc eficiența, au fost dezvoltate diferite configurații.
O astfel de configurație este de a utiliza perechile de electrozi care sunt împărțite într-un lanț de segmente și plasate una lângă alta. Fiecare pereche de electrozi este izolată una de alta și conectată în serie pentru a obține o tensiune mai mare cu un curent mai mic. Ca alternativă, electrozii, în loc să fie perpendiculari, sunt ușor înclinați pentru a se alinia cu suma vectorială a curenților Faraday și Hall Effect, permițând extragerea energiei maxime din fluidul conductor. Figura de mai jos ilustrează procesul de proiectare.
design-generator-efect-hală
Proiectarea generatorului de disc MHD
Designul generatorului MHD cu disc Hall Effect este extrem de eficient și este cel mai frecvent utilizat design. Un fluid curge în centrul generatorului de disc. Canalele înglobează discul și fluidul care curge. Perechea de bobine Helmholtz este folosită pentru a genera câmpul magnetic atât deasupra cât și sub disc.
Curenții Faraday curg peste granița discului, în timp ce curentul Hall-Effect curge între electrozii inelari aflați în centru și granița discului.
curent-flux-în-disc
Principiul generatorului MHD
Generatorul MHD este denumit în mod obișnuit ca o dinamă fluidă, care este comparată cu o dinamă mecanică - a metal conductor când este trecut printr-un câmp magnetic generează un curent într-un conductor.
Cu toate acestea, în generatorul MHD, fluidul conductor este utilizat în locul unui conductor metalic. Deoarece fluidul conductor ( conducător auto ) se deplasează prin câmpul magnetic, produce un câmp electric perpendicular pe câmpul magnetic. Acest proces de generare a energiei electrice prin MHD se bazează pe principiul Legea lui Faraday de inductie electromagnetica .
Când fluidul conductor curge printr-un câmp magnetic, o tensiune este generată peste fluidul său și este perpendiculară atât pe fluxul de fluid cât și pe câmpul magnetic conform regulii Fleming pentru mâna dreaptă.
Aplicând regula Fleming la dreapta la generatorul MHD, un fluid conductor este trecut printr-un câmp magnetic „B”. Fluidul conducător are particule de sarcină liberă care se mișcă cu o viteză „v”.
Efectele unei particule încărcate care se mișcă cu o viteză „v” într-un câmp magnetic constant sunt date de legea forței Lorentz. Cea mai simplă formă a acestei descrieri este dată mai jos de ecuația vectorială.
F = Q (v x B)
Unde,
‘F’ este forța care acționează asupra particulei.
„Q” este sarcina particulei,
‘V’ este viteza particulei și
‘B’ este câmpul magnetic.
Vectorul „F” este perpendicular atât pe „v”, cât și pe „B” conform regulii din dreapta.
Generatorul MHD funcționează
MHD electricitate diagrama de generare este prezentată mai jos cu posibile module de sistem. Pentru început, generatorul MHD necesită o sursă de gaz de temperatură ridicată, care poate fi fie un agent de răcire a unui reactor nuclear, fie poate fi gaze de ardere la temperaturi ridicate produse din cărbune.
mhd-generator-de lucru
Pe măsură ce gazul și combustibilul trec prin duza de expansiune, acesta scade presiunea gazului și crește viteza fluidului / plasmei prin conducta MHD și crește eficiența generală a puterii de ieșire. Căldura de evacuare produsă din fluidul prin conductă este puterea de curent continuu. Folosea compresorul pentru a crește rata de ardere a combustibilului.
Cicluri MHD și fluide de lucru
Combustibilii precum cărbunele, petrolul, gazele naturale și alți combustibili capabili să producă temperaturi ridicate pot fi utilizați în generatoarele MHD. În afară de aceasta, generatoarele MHD pot folosi energia nucleară pentru a genera electricitate.
Generatoarele MHD sunt de două tipuri - sistemele cu ciclu deschis și cu ciclu închis. Într-un sistem cu ciclu deschis, fluidul de lucru este trecut o singură dată prin conducta MHD. Aceasta produce gaze de eșapament după generarea de energie electrică, care este eliberată în atmosferă printr-un teanc. Fluidul de lucru dintr-un sistem cu ciclu închis este reciclat la sursa de căldură pentru reutilizarea acestuia în mod repetat.
Fluidul de lucru utilizat într-un sistem cu ciclu deschis este aerul, în timp ce heliul sau argonul este utilizat într-un sistem cu ciclu închis.
Avantaje
A-ul avantaje ale generatorului MHD include următoarele.
- Generatoarele MHD convertesc energia termică sau termică direct în energie electrică
- Nu are piese în mișcare, deci pierderile mecanice ar fi minime
- Foarte eficient Are o eficiență operațională mai mare decât generatoarele convenționale, prin urmare, costul general al unei instalații MHD este mai mic în comparație cu instalațiile convenționale cu abur
- Costurile operaționale și de întreținere sunt mai mici
- Funcționează pe orice tip de combustibil și are o utilizare mai bună a combustibilului
Dezavantaje
dezavantaje ale generatorului MHD include următoarele.
- Ajută la cantitatea mare de pierderi care includ pierderi de frecare de fluid și transfer de căldură
- Are nevoie de magneți mari, ceea ce duce la costuri mai mari în implementarea generatoarelor MHD
- Temperaturile ridicate de funcționare cuprinse între 200 ° K și 2400 ° K vor coroda componentele mai devreme
Aplicații ale generatorului MHD
Aplicațiile sunt
- Generatoarele MHD sunt utilizate pentru conducerea submarinelor, a aeronavelor, a experimentelor hipersonice ale tunelului eolian, a aplicațiilor de apărare și așa mai departe.
- Sunt folosite ca un alimentare neîntreruptă sistem și ca centrale electrice în industrii
- Ele pot fi utilizate pentru a genera energie electrică pentru aplicații domestice
Întrebări frecvente
1). Ce este un generator practic MHD?
Au fost dezvoltate generatoare practice MHD pentru combustibili fosili. Cu toate acestea, acestea au fost depășite de cicluri combinate ieftine, în care evacuarea turbinelor cu gaz încălzește aburul pentru a rula o turbină cu abur.
2). Ce este însămânțarea în generația MHD?
Semănatul este un proces de injectare a materialului de însămânțare, cum ar fi carbonatul de potasiu sau cesiul în plasmă / fluid, pentru a crește conductivitatea electrică.
3). Ce este fluxul MHD?
Mișcarea lentă a unui fluid poate fi descrisă ca o mișcare regulată și ordonată. Orice perturbare a vitezei de curgere duce la turbulențe, modificând rapid caracteristicile debitului.
4). Ce combustibil este utilizat în generarea de energie MHD?
Gazele de răcire precum heliul și dioxidul de carbon sunt utilizate ca plasmă în reactoarele nucleare pentru a direcționa generarea de energie MHD.
5). Poate genera plasma electricitate?
Plasma este un bun conductor de electricitate, deoarece are o mulțime de electroni liberi. Devine conductiv electric atunci când sunt aplicate câmpuri electrice și magnetice și care influențează comportamentul particulelor încărcate.
Acest articol oferă o descriere detaliată a o prezentare generală a generatorului MHD , care generează electricitate folosind lichid metalic. Am discutat, de asemenea, principiul generatorului MHD, proiectările și metodele de lucru. În plus, acest articol evidențiază avantajele și dezavantajele și diverse aplicații ale generatorului MHD. Iată o întrebare pentru dvs., care este funcția unui generator?
