MHD-generaattorit ovat laitteita, joita käytetään tuottamaan sähköä vuorovaikutuksessa liikkuvan nesteen, kuten ionisoidun kaasun tai plasman, ja magneettikentän kanssa. Magneettihydrodynaamisen voiman käyttö generaattorit Michael Faraday havaitsi ensimmäisen kerran vuosina 1791-1867 liikuttaessaan nestemäistä sähköainetta kiinteän magneettikentän läpi. MHD-voimalaitokset tarjoavat mahdollisuuden tuottaa sähköä laajamittaisesti pienemmillä ympäristövaikutuksilla. On olemassa erityyppisiä MHD-generaattoreita, jotka on suunniteltu sovellustyypin ja käytetyn polttoaineen perusteella. Pulssia MHD-generaattoria käytetään etäpaikoilla, joita käytetään suurten pulssien sähkötehon tuottamiseen.
Mikä on MHD-generaattori?
Määritelmä: Magnetohydrodynaaminen (MHD) generaattori on laite, joka tuottaa virtaa suoraan vuorovaikutuksessa nopeasti liikkuvan nestevirran, yleensä ionisoitujen kaasujen / plasman kanssa. MHD-laitteet muuttavat lämmön tai kineettisen energian sähköenergiaa . MHD-generaattorin tyypillinen asennus on, että sekä turbiini että sähkö teho generaattori yhdistyy yhdeksi yksiköksi eikä siinä ole liikkuvia osia, mikä eliminoi tärinät ja melun, rajoittamalla kulumista. MHD: llä on korkein termodynaaminen hyötysuhde, koska se toimii korkeammissa lämpötiloissa kuin mekaaniset turbiinit.
Paras ennen generaattoria
Parasta ennen generaattorin suunnittelua
Johtavien aineiden tehokkuutta olisi lisättävä sähköntuotantolaitteen toiminnan tehokkuuden lisäämiseksi. Vaadittu tehokkuus voidaan saavuttaa, kun kaasua kuumennetaan plasmaksi / nesteeksi tai lisätään muita ionisoituvia aineita, kuten alkalimetallien suoloja. MHD-generaattorin suunnittelussa ja toteuttamisessa otetaan huomioon useita asioita, kuten taloudellisuus, tehokkuus, saastuneet hypokanavat. Kolme yleisintä MHD-generaattorin mallia ovat:
Faraday MHD -generaattorisuunnittelu
Yksinkertaisen Faraday-generaattorin suunnittelu sisältää kiilan muotoisen putken tai putken, joka on valmistettu ei-johtavasta aineesta. Tehokas sähkömagneetti tuottaa magneettikentän ja antaa johtavan nesteen kulkea sen läpi kohtisuorasti, mikä aiheuttaa jännitteen. Elektrodit sijoitetaan suorassa kulmassa magneettikenttään nähden lähtöenergian ottamiseksi.
Tämä muotoilu tarjoaa rajoituksia, kuten käytetyn kentän tyypin ja tiheyden. Lopulta Faraday-mallin avulla käytetyn tehon määrä on suoraan verrannollinen putken pinta-alaan ja johtavan nesteen nopeuteen.
Hallin MHD-generaattorin suunnittelu
Faradayn kautta tuotettu erittäin suuri lähtövirta virtaa yhdessä nestekanavan kanssa ja reagoi käytetyn magneettikentän kanssa, mikä johtaa Hall-ilmiöön. Toisin sanoen nesteen mukana virtaava virta johtaisi energian menetykseen. Tuotettu kokonaisvirta on yhtä suuri kuin poikittais- (Faraday) ja aksiaalivirran komponenttien vektorisumma. Tämän energiahäviön kaappaamiseksi (Faraday ja Hall-ilmiö komponentit) ja tehokkuuden parantamiseksi kehitettiin erilaisia kokoonpanoja.
Yksi tällainen konfiguraatio on käyttää elektrodipareja, jotka on jaettu segmenttiketjuun ja sijoitettu vierekkäin. Jokainen elektrodipari on eristetty toisistaan ja kytketty sarjaan korkeamman jännitteen saavuttamiseksi pienemmällä virralla. Vaihtoehtoisesti elektrodit eivät ole kohtisuorassa, vaan ne ovat hieman vinossa kohdistumaan Faradayn ja Hall-efektin virtojen vektorisumman kanssa, mikä antaa mahdollisuuden poimia maksimienergia johtavasta nesteestä. Seuraava kuva kuvaa suunnitteluprosessia.
sali-vaikutus-generaattori-suunnittelu
Levyn MHD-generaattorin suunnittelu
Hall Effect -levyn MHD-generaattorisuunnittelu on erittäin tehokas ja sitä käytetään yleisimmin. Neste virtaa levyngeneraattorin keskelle. Kanavat sulkevat levyn ja virtaavan nesteen. Helmholtz-kelojen paria käytetään magneettikentän muodostamiseen levyn ylä- ja alapuolelle.
Faraday-virrat virtaavat levyn rajan yli, kun taas Hall-Effect-virta virtaa levyn keskellä ja reunalla sijaitsevien rengaselektrodien välillä.
virta-virta-levyssä
MHD-generaattorin periaate
MHD-generaattoria kutsutaan yleisesti nestedynamoksi, jota verrataan mekaaniseen dynamoon - a metalli- magneettikentän läpi kulkeva johdin tuottaa virtaa johtimessa.
MHD-generaattorissa käytetään kuitenkin johtavaa nestettä metallijohtimen sijaan. Johtavana nesteenä ( kuljettaja ) liikkuu magneettikentän läpi, se tuottaa sähkökentän kohtisuoraan magneettikenttään. Tämä sähköntuotantoprosessi MHD: n kautta perustuu Faradayn laki / elektromagneettinen induktio .
Kun johtava neste virtaa magneettikentän läpi, sen nesteen yli syntyy jännite ja se on kohtisuorassa sekä nestevirtaan että magneettikenttään Flemingin oikean käden säännön mukaisesti.
Soveltamalla Flemingin oikeanpuoleista sääntöä MHD-generaattoriin johtava neste johdetaan magneettikentän B läpi. Johtavassa nesteessä on vapaata varausta sisältäviä hiukkasia, jotka liikkuvat nopeudella ”v”.
Varatun hiukkasen vaikutukset, jotka liikkuvat nopeudella ”v” vakiona magneettikentässä, annetaan Lorentzin voimalailla. Tämän kuvauksen yksinkertaisin muoto annetaan alla vektorikaavalla.
F = Q (v x B)
Missä,
’F’ on hiukkaseen vaikuttava voima.
’Q’ on hiukkasen varaus,
”V” on hiukkasen nopeus ja
’B’ on magneettikenttä.
Vektori F on kohtisuorassa sekä v: n että B: n kanssa oikeanpuoleisen säännön mukaan.
MHD-generaattori toimii
MHD sähköä sukupolven kaavio on esitetty alla mahdollisten järjestelmämoduulien kanssa. Ensinnäkin MHD-generaattori vaatii korkean lämpötilan kaasulähteen, joka voi olla joko ydinreaktorin jäähdytysneste tai korkeasta lämpötilasta peräisin olevia hiilestä tuotettuja palamiskaasuja.
mhd-generaattori toimii
Kun kaasu ja polttoaine kulkevat paisuntasuuttimen läpi, se vähentää kaasun painetta ja lisää nesteen / plasman nopeutta MHD-kanavan läpi ja lisää tehon kokonaistehokkuutta. Nesteestä kanavan kautta muodostuva poistolämpö on tasavirta. Sitä käytettiin kompressorin käyttämiseen polttoaineen palamisnopeuden lisäämiseksi.
MHD-syklit ja työskentelynesteet
MHD-generaattoreissa voidaan käyttää polttoaineita, kuten hiiltä, öljyä, maakaasua ja muita polttoaineita, jotka pystyvät tuottamaan korkeita lämpötiloja. Tämän lisäksi MHD-generaattorit voivat käyttää ydinenergiaa sähkön tuottamiseen.
MHD-generaattoreita on kahden tyyppisiä - avoimen ja suljetun syklin järjestelmiä. Avoimen syklin järjestelmässä työneste johdetaan vain kerran MHD-kanavan läpi. Tämä tuottaa pakokaasuja sähköenergian tuottamisen jälkeen, joka vapautuu ilmakehään pinon kautta. Suljetussa kierrossa toimiva neste kierrätetään lämmönlähteeseen sen toistuvaa käyttöä varten.
Avoimen syklin järjestelmässä käytetty työskentelyneste on ilmaa, kun taas heliumia tai argonia käytetään suljetun syklin järjestelmässä.
Edut
A MHD-generaattorin edut Sisällytä seuraavat.
- MHD-generaattorit muuttavat lämpö- tai lämpöenergian suoraan sähköenergiaksi
- Siinä ei ole liikkuvia osia, joten mekaaniset häviöt olisivat minimaaliset
- Erittäin tehokas, korkeampi toimintatehokkuus kuin tavanomaisissa generaattoreissa, joten MHD-laitoksen kokonaiskustannukset ovat pienemmät kuin perinteisissä höyrylaitoksissa
- Käyttö- ja ylläpitokustannukset ovat pienemmät
- Se toimii kaikentyyppisillä polttoaineilla ja käyttää polttoainetta paremmin
Haitat
MHD-generaattorin haitat Sisällytä seuraavat.
- Auttaa suuria häviöitä, jotka sisältävät nesteen kitkaa ja lämmönsiirtohäviöitä
- Tarvitsee suuria magneetteja, mikä johtaa korkeampiin kustannuksiin MHD-generaattoreiden käyttöönotossa
- Korkeat käyttölämpötilat välillä 200 ° K - 2400 ° K syövyttävät komponentit aikaisemmin
MHD-generaattorin sovellukset
Sovellukset ovat
- MHD-generaattoreita käytetään sukellusveneiden, lentokoneiden, hyperäänisten tuulitunnelikokeiden, puolustussovellusten ja niin edelleen ajamiseen.
- Niitä käytetään keskeytymätön virransyöttö teollisuuden voimalaitoksina
- Niillä voidaan tuottaa sähköä kotitalouskäyttöön
UKK
1). Mikä on käytännöllinen MHD-generaattori?
Käytännölliset MHD-generaattorit kehitettiin fossiilisille polttoaineille. Nämä ohittivat kuitenkin edulliset yhdistetyt jaksot, joissa kaasuturbiinien pakokaasu lämmittää höyryä höyryturbiinin käyttämiseksi.
2). Mitä kylvö on MHD-sukupolvessa?
Kylvö on prosessi, jossa injektoidaan kylvömateriaali, kuten kaliumkarbonaatti tai cesium, plasmaan / nesteeseen sähkönjohtavuuden lisäämiseksi.
3). Mikä on MHD-virtaus?
Nesteen hidasta liikettä voidaan kuvata säännölliseksi ja järjestäytyneeksi liikkeeksi. Mikä tahansa virtausnopeuden häiriö johtaa turbulenssiin, joka muuttaa virtausominaisuuksia nopeasti.
4). Mitä polttoainetta käytetään MHD-sähköntuotannossa?
Jäähdytyskaasuja, kuten heliumia ja hiilidioksidia, käytetään plasmana ydinreaktoreissa MHD-sähköntuotannon ohjaamiseksi.
5). Voiko plasma tuottaa sähköä?
Plasma on hyvä sähkönjohdin, koska siinä on paljon vapaita elektroneja. Se muuttuu sähköä johtavaksi, kun sähköisiä ja magneettikenttiä käytetään ja jotka vaikuttavat varattujen hiukkasten käyttäytymiseen.
Tässä artikkelissa kuvataan yksityiskohtaisesti yleiskatsaus MHD-generaattorista , joka tuottaa sähköä metallinesteellä. Keskustelimme myös MHD-generaattorin periaatteesta, suunnitelmista ja työskentelytavoista. Lisäksi tässä artikkelissa tuodaan esiin MHD-generaattorin edut ja haitat sekä erilaiset sovellukset. Tässä on kysymys sinulle, mikä on generaattorin tehtävä?
