Az MHD generátorok olyan eszközök, amelyeket villamos energia előállítására használnak egy mozgó folyadékkal, például ionizált gázzal vagy plazmával és mágneses térrel való kölcsönhatás révén. A magnetohidrodinamikai erő felhasználása generátorok Először ’Michael Faraday’ figyelte meg 1791-1867 folyamán, miközben egy folyékony elektromos anyagot rögzített mágneses téren mozgatott. Az MHD erőművek lehetőséget nyújtanak a villamos energia nagymértékű előállítására, csökkentett környezeti hatással. Különböző típusú MHD generátorok vannak, amelyeket az alkalmazás típusa és a felhasznált üzemanyag alapján terveztek. Az impulzusos MHD generátort távoli helyszínekre használják, amelyek nagy impulzusok elektromos áramának előállítására szolgálnak.
Mi az MHD generátor?
Meghatározás: A magnetohidrodinamikus (MHD) generátor olyan eszköz, amely közvetlenül áramot termel azáltal, hogy kölcsönhatásba lép egy gyorsan mozgó folyadékárammal, általában ionizált gázokkal / plazmával. Az MHD eszközök hővé vagy mozgási energiává alakítják át elektromos energia . Az MHD generátor tipikus felépítése a turbina és az elektromos erő A generátor egyetlen egységgé egyesül, és nincsenek mozgó alkatrészei, így kiküszöböli a rezgéseket és a zajt, korlátozza a kopást. Az MHD-k termodinamikai hatékonysága a legmagasabb, mivel magasabb hőmérsékleten működik, mint a mechanikus turbinák.
Legjobb generátor előtt
Legjobb generátor tervezés előtt
A vezetőképes anyagok hatékonyságát növelni kell az áramtermelő készülék működési hatékonyságának növelése érdekében. A kívánt hatékonyság akkor érhető el, ha egy gázt felmelegítenek plazmává / folyadékká válva, vagy más ionizálható anyagokat, például alkálifém-sókat adnak hozzá. Az MHD generátor tervezéséhez és kivitelezéséhez számos olyan kérdést mérlegelnek, mint a gazdaságosság, a hatékonyság, a szennyezett hipo csatornák. Az MHD generátorok három leggyakoribb kialakítása:
Faraday MHD generátor tervezés
Egy egyszerű Faraday generátor kialakítása ék alakú csövet vagy nem vezető anyagból készült csövet tartalmaz. Az erős elektromágnes mágneses teret hoz létre, és lehetővé teszi, hogy a vezető folyadék merőlegesen áthaladjon rajta, indukálva a feszültséget. Az elektródákat derékszögben helyezzük el a mágneses mezővel a kimenő elektromos energia kivétele érdekében.
Ez a kialakítás olyan korlátozásokat kínál, mint a használt mező típusa és a sűrűség. Végül a Faraday-konstrukció segítségével lehívott teljesítmény mennyisége egyenesen arányos a cső területével és a vezető folyadék sebességével.
Hall MHD generátor tervezés
A Faraday-n keresztül előállított nagyon nagy kimenő áram a folyadékcsatornával együtt áramlik és reagál az alkalmazott mágneses térrel, ami Hall-effektust eredményez. Más szavakkal, a folyadékkal együtt áramló áram energiaveszteséghez vezetne. Az előállított teljes áram megegyezik a traverz (Faraday) és az axiális áram komponenseinek vektorösszegével. Ennek az energiaveszteségnek a megragadására (Faraday és Hall-effektus komponensek) és a hatékonyság javítása érdekében különböző konfigurációkat fejlesztettek ki.
Az egyik ilyen konfiguráció az elektródpárok használata, amelyek szegmensláncra vannak osztva és egymás mellett vannak elhelyezve. Minden elektródpárt egymástól szigeteltek és sorba kötnek, hogy alacsonyabb árammal nagyobb feszültséget érjenek el. Alternatív megoldásként az elektródák merőlegesek helyett kissé ferde helyzetben vannak, hogy igazodjanak a Faraday és a Hall effektus áramának vektorösszegéhez, lehetővé téve a vezető energiából a maximális energia kinyerését. Az alábbi ábra szemlélteti a tervezési folyamatot.
csarnok-hatás-generátor-tervezés
Disc MHD Generator Design
A Hall Effect lemez MHD generátorának kialakítása rendkívül hatékony és a leggyakrabban használt tervezés. A lemezgenerátor közepén folyadék áramlik. A csatornák bezárják a lemezt és az áramló folyadékot. A pár Helmholtz tekercset használják a mágneses mező létrehozására a korong felett és alatt.
A Faraday-áramok a korong határán, míg a Hall-effektus áramlik a korong közepén és határán elhelyezkedő gyűrűelektródák között.
áram-áramlás a lemezben
Az MHD generátor elve
Az MHD generátort folyadékdinamónak nevezik, amelyet egy mechanikus dinamóval hasonlítanak össze - a fém vezető mágneses téren áthaladva áramot generál a vezetőben.
Az MHD generátorban azonban vezetõ folyadékot használnak fémvezeték helyett. Mivel a vezető folyadék ( sofőr ) mozog a mágneses téren, a mágneses mezőre merőleges elektromos mezőt hoz létre. Az MHD-n keresztül történő elektromos áramtermelésnek ez a folyamata a Faraday törvénye nak,-nek elektromágneses indukció .
Amikor a vezető folyadék átmegy egy mágneses téren, annak folyadékán feszültség keletkezik, és az Fleming jobboldali szabálya szerint merőleges mind a folyadék áramlására, mind a mágneses mezőre.
A Fleming jobb oldali szabályát alkalmazva az MHD generátorra egy vezető folyadékot vezetünk át a „B” mágneses téren. A vezető folyadék szabad töltésű részecskéi „v” sebességgel mozognak.
Az állandó mágneses mezőben „v” sebességgel mozgó töltött részecske hatásait a Lorentz-erőtörvény adja meg. Ennek a leírásnak a legegyszerűbb formáját az alábbiakban a vektoregyenlet adja meg.
F = Q (v x B)
Hol,
„F” a részecskére ható erő.
„Q” a részecske töltése,
’V’ a részecske sebessége, és
’B’ a mágneses mező.
Az „F” vektor merőleges a „v” -re és a „B” -re is a jobb oldali szabály szerint.
Az MHD generátor működik
Az MHD elektromosság generációs diagram az alábbiakban látható a lehetséges rendszermodulokkal együtt. Először is, az MHD generátorhoz magas hőmérsékletű gázforrásra van szükség, amely lehet akár egy atomreaktor hűtőfolyamata, akár szénből előállított magas hőmérsékletű égési gáz.
mhd-generátor-munka
Amint a gáz és az üzemanyag áthalad a tágulási fúvókán, csökkenti a gáz nyomását és növeli a folyadék / plazma sebességét az MHD csatornán keresztül, és növeli a kimenő teljesítmény általános hatékonyságát. A folyadékon a csatornán keresztül keletkező kipufogó hő egyenáramú. Korábban a kompresszor működtetésével növelte az üzemanyag égési sebességét.
MHD ciklusok és munkafolyadékok
Az olyan tüzelőanyagok, mint a szén, az olaj, a földgáz és más, magas hőmérséklet előállítására alkalmas üzemanyagok felhasználhatók az MHD generátorokban. Emellett az MHD generátorok atomenergiát használhatnak villamos energia előállítására.
Az MHD generátorok kétféle típusúak - nyílt és zárt ciklusúak. Nyitott ciklusú rendszerben a munkaközeget csak egyszer vezetik át az MHD csatornán. Ez elektromos energia előállítása után kipufogógázokat termel, amelyeket egy verem révén juttatnak a légkörbe. A zárt ciklusú rendszerben lévő munkaközeget újrafelhasználás céljából visszavezetik a hőforrásba.
A nyitott ciklusú rendszerben alkalmazott munkafolyadék levegő, míg zárt ciklusú rendszerben héliumot vagy argont használnak.
Előnyök
Az a az MHD generátor két előnye a következőket tartalmazzák.
- Az MHD generátorok a hő- vagy hőenergiát közvetlenül elektromos energiává alakítják
- Nincsenek mozgó alkatrészei, ezért a mechanikai veszteségek minimálisak lennének
- Rendkívül hatékony, nagyobb működési hatékonysággal, mint a hagyományos generátoroknál, ezért az MHD üzem összköltsége alacsonyabb a hagyományos gőzüzemekhez képest
- Az üzemeltetési és karbantartási költségek alacsonyabbak
- Bármilyen típusú üzemanyagon működik, és jobb az üzemanyag-felhasználása
Hátrányok
A az MHD generátor hátrányai a következőket tartalmazzák.
- Segíti a nagy veszteségmennyiséget, amely magában foglalja a folyadék súrlódását és a hőátadás veszteségeit
- Nagy mágnesekre van szüksége, ami magasabb költségeket eredményez az MHD generátorok megvalósításában
- A 200–2400 ° K közötti magas üzemi hőmérséklet hamarabb korrodálja az alkatrészeket
Az MHD Generator alkalmazásai
Az alkalmazások
- Az MHD generátorokat tengeralattjárók, repülőgépek, hiperszonikus szélcsatorna kísérletek, védelmi alkalmazások stb. Vezetésére használják.
- Annak használják szünetmentes áramellátás rendszerként és az ipari erőművekként
- Használhatók elektromos energia előállítására háztartási alkalmazásokhoz
GYIK
1). Mi az a praktikus MHD generátor?
Praktikus MHD generátorokat fejlesztettek ki a fosszilis üzemanyagok számára. Ezeket azonban alacsony költségű kombinált ciklusok utolérték, amikor a gázturbinák kipufogógáza felmelegíti a gőzt, hogy gőzturbina működjön.
2). Mi a vetés az MHD generációban?
A vetés olyan eljárás, amelynek során magot, például kálium-karbonátot vagy céziumot injektálunk a plazmába / folyadékba az elektromos vezetőképesség növelése érdekében.
3). Mi az MHD flow?
A folyadék lassú mozgása szabályos és rendezett mozgásként írható le. Az áramlási sebesség bármilyen zavara turbulenciához vezet, és az áramlási jellemzőket gyorsan megváltoztatja.
4). Melyik üzemanyagot használják az MHD energiatermelésében?
A hűtőközeg-gázokat, például a héliumot és a szén-dioxidot, plazmaként használják az atomreaktorokban az MHD energiatermelés irányítására.
5.) A plazma képes villamos energiát előállítani?
A plazma jó elektromos vezető, mivel rengeteg szabad elektron van benne. Villamosan vezetővé válik, amikor elektromos és mágneses mezőket alkalmaznak, és amelyek befolyásolják a töltött részecskék viselkedését.
Ez a cikk részletesen leírja az MHD generátor áttekintése , amely fémfolyadék felhasználásával villamos energiát termel. Megbeszéltük az MHD generátor elvét, terveit és munkamódszereit is. Ez a cikk emellett kiemeli az MHD generátor előnyeit és hátrányait, valamint különféle alkalmazásait. Itt van egy kérdés az Ön számára, mi a funkciója a generátornak?
