Generátory MHD jsou zařízení používaná k výrobě elektrické energie interakcí s pohybující se tekutinou, jako je ionizovaný plyn nebo plazma a magnetické pole. Využití magnetohydrodynamické síly generátory byl poprvé pozorován „Michaelem Faradayem“ v letech 1791-1867 při pohybu tekuté elektrické látky pevným magnetickým polem. Elektrárny MHD poskytují potenciál pro generování elektrické energie ve velkém měřítku se sníženým dopadem na životní prostředí. Existují různé typy generátorů MHD navržených na základě typu aplikace a použitého paliva. Pulzní generátor MHD se používá pro vzdálená pracoviště se používají k výrobě elektrické energie velkých impulzů.
Co je generátor MHD?
Definice: Magnetohydrodynamický (MHD) generátor je zařízení, které generuje energii přímo interakcí s rychle se pohybujícím proudem tekutiny, obvykle ionizovanými plyny / plazmou. Zařízení MHD transformují teplo nebo kinetickou energii na elektrická energie . Typické nastavení generátoru MHD je, že je to turbína i elektřina Napájení generátor splyne v jednu jednotku a nemá žádné pohyblivé části, čímž eliminuje vibrace a hluk a omezuje opotřebení. MHD mají nejvyšší termodynamickou účinnost, protože pracují při vyšších teplotách než mechanické turbíny.
Minimální trvanlivost generátoru
Návrh generátoru MHD
Účinnost vodivých látek by se měla zvýšit, aby se zvýšila provozní účinnost zařízení na výrobu energie. Požadované účinnosti lze dosáhnout, když se plyn zahřeje na plazmu / tekutinu nebo se přidají další ionizovatelné látky, jako jsou soli alkalických kovů. Při navrhování a implementaci generátoru MHD se zvažuje několik otázek, jako je ekonomika, účinnost, kontaminované hypo potrubí. Tři nejběžnější konstrukce generátorů MHD jsou:
Návrh generátoru Faraday MHD
Konstrukce jednoduchého Faradayova generátoru zahrnuje klínovou trubku nebo trubku vyrobenou z nevodivé látky. Silný elektromagnet produkuje magnetické pole a umožňuje, aby přes něj vodivá tekutina procházela kolmo, čímž indukuje napětí. Elektrody jsou umístěny v pravém úhlu k magnetickému poli, aby získaly výstupní elektrickou energii.
Tento design nabízí omezení, jako je druh použitého pole a hustota. Nakonec je množství energie odebrané pomocí Faradayova návrhu přímo úměrné ploše trubice a rychlosti vodivé tekutiny.
Hall MHD generátor design
Velmi vysoký výstupní proud produkovaný Faradayem proudí spolu s potrubím pro tekutinu a reaguje s aplikovaným magnetickým polem, což vede k Hallovu efektu. Jinými slovy, proud tekoucí spolu s tekutinou by vedl ke ztrátě energie. Celkový vyrobený proud se rovná vektorovému součtu složek traverzu (Faraday) a axiálního proudu. K zachycení této ztráty energie (Faraday a Hallův efekt komponenty) a zlepšit účinnost, byly vyvinuty různé konfigurace.
Jednou takovou konfigurací je použití párů elektrod, které jsou rozděleny do řetězce segmentů a umístěny vedle sebe. Každý pár elektrod je od sebe izolován a zapojen do série, aby bylo dosaženo vyššího napětí s nižším proudem. Alternativně jsou elektrody namísto kolmé mírně šikmé, aby se vyrovnaly s vektorovým součtem proudů Faraday a Hall Effect, což umožňuje extrahovat maximální energii z vodivé tekutiny. Níže uvedený obrázek ilustruje proces návrhu.
návrh halového efektu generátoru
Návrh diskového generátoru MHD
Konstrukce generátoru disků MHD Hall Effect je vysoce efektivní a je nejčastěji používanou konstrukcí. Ve středu generátoru disku proudí tekutina. Potrubí obklopuje disk a tekoucí tekutinu. Dvojice Helmholtzových cívek se používá ke generování magnetického pole nad i pod diskem.
Faradayovy proudy proudí přes hranici disku, zatímco Hallův efekt proudí mezi prstencovými elektrodami umístěnými ve středu a na hranici disku.
proud-proud-v-disku
Princip generátoru MHD
Generátor MHD se běžně označuje jako fluidní dynamo, které se porovnává s mechanickým dynamem - a kov vodič při průchodu magnetickým polem generuje ve vodiči proud.
V generátoru MHD se však místo kovového vodiče používá vodivá kapalina. Protože vodivá kapalina ( Řidič ) se pohybuje magnetickým polem a vytváří elektrické pole kolmé na magnetické pole. Tento proces výroby elektrické energie prostřednictvím MHD je založen na principu Faradayův zákon z elektromagnetická indukce .
Když vodivá tekutina protéká magnetickým polem, generuje se přes její tekutinu napětí, které je kolmé na tok tekutiny i magnetické pole podle Flemingova pravidla pro pravou ruku.
Aplikováním Flemingova pravítka na generátor MHD vodivá tekutina prochází magnetickým polem „B“. Vodivá kapalina má volné částice náboje pohybující se rychlostí „v“.
Účinky nabité částice pohybující se rychlostí „v“ v konstantním magnetickém poli jsou dány zákonem Lorentzovy síly. Nejjednodušší forma tohoto popisu je dána vektorovou rovnicí.
F = Q (v x B)
Kde,
„F“ je síla působící na částici.
„Q“ je náboj částice,
„V“ je rychlost částice a
„B“ je magnetické pole.
Vektor „F“ je podle pravidla pravé ruky kolmý na „v“ i „B“.
Generátor MHD pracuje
MHD elektřina schéma generování je uvedeno níže s možnými systémovými moduly. Nejprve generátor MHD vyžaduje zdroj plynu o vysoké teplotě, kterým může být buď chladivo jaderného reaktoru, nebo to mohou být vysokoteplotní spalovací plyny vyrobené z uhlí.
mhd-generátor-pracuje
Jak plyn a palivo procházejí expanzní tryskou, snižuje tlak plynu a zvyšuje rychlost tekutiny / plazmy potrubím MHD a zvyšuje celkovou účinnost výstupního výkonu. Odpadní teplo produkované kapalinou potrubím je stejnosměrný výkon. Sloužil ke spuštění kompresoru ke zvýšení rychlosti spalování paliva.
Cykly MHD a pracovní kapaliny
Paliva jako uhlí, ropa, zemní plyn a další paliva, která jsou schopna produkovat vysoké teploty, lze použít v generátorech MHD. Kromě toho mohou generátory MHD využívat jadernou energii k výrobě elektřiny.
Generátory MHD jsou dvou typů - systémy s otevřeným cyklem a systémy s uzavřeným cyklem. V systému s otevřeným cyklem prochází pracovní tekutina potrubím MHD pouze jednou. To produkuje výfukové plyny po generování elektrické energie, která se uvolňuje do atmosféry prostřednictvím komína. Pracovní tekutina v systému s uzavřeným cyklem se recykluje do zdroje tepla pro opakované použití.
Pracovní tekutinou používanou v systému s otevřeným cyklem je vzduch, zatímco helium nebo argon se používá v systému s uzavřeným cyklem.
Výhody
A výhody generátoru MHD zahrnout následující.
- Generátory MHD převádějí teplo nebo tepelnou energii přímo na elektrickou energii
- Nemá žádné pohyblivé části, takže mechanické ztráty by byly minimální
- Vysoce efektivní Má vyšší provozní účinnost než konvenční generátory, proto jsou celkové náklady na MHD zařízení nižší ve srovnání s konvenčními parními zařízeními
- Náklady na provoz a údržbu jsou nižší
- Funguje na jakýkoli druh paliva a má lepší využití paliva
Nevýhody
The nevýhody generátoru MHD zahrnout následující.
- Pomáhá při vysokém množství ztrát, které zahrnují tření kapaliny a ztráty přenosem tepla
- Potřebuje velké magnety, což vede k vyšším nákladům na implementaci generátorů MHD
- Vysoké provozní teploty v rozmezí 200 ° K až 2400 ° K skorodují součásti
Aplikace generátoru MHD
Aplikace jsou
- Generátory MHD se používají k řízení ponorek, letadel, experimentů s hypersonickými aerodynamickými tunely, obranných aplikací atd.
- Používají se jako nepřerušovaný zdroj napájení systému a jako elektrárny v průmyslových odvětvích
- Mohou být použity k výrobě elektrické energie pro domácí použití
Časté dotazy
1). Co je praktický generátor MHD?
Pro fosilní paliva byly vyvinuty praktické generátory MHD. Ty však byly předjet nízkonákladovými kombinovanými cykly, kdy výfuk z plynových turbín ohřívá páru na provoz parní turbíny.
2). Co je výsev v generování MHD?
Očkování je proces vstřikování očkovacího materiálu, jako je uhličitan draselný nebo cesium, do plazmy / tekutiny, aby se zvýšila elektrická vodivost.
3). Co je tok MHD?
Pomalý pohyb tekutiny lze popsat jako pravidelný a řádný pohyb. Jakékoli narušení rychlosti proudění vede k turbulenci a rychle mění charakteristiky proudění.
4). Jaké palivo se používá při výrobě energie MHD?
Chladicí plyny, jako je helium a oxid uhličitý, se používají jako plazma v jaderných reaktorech k přímé výrobě energie MHD.
5). Může plazma generovat elektřinu?
Plazma je dobrým vodičem elektřiny, protože má spoustu volných elektronů. Stává se elektricky vodivým, když jsou aplikována elektrická a magnetická pole a která ovlivňují chování nabitých částic.
Tento článek podrobně popisuje přehled generátoru MHD , který vyrábí elektřinu pomocí kovové kapaliny. Diskutovali jsme také o principu, konstrukcích a pracovních metodách generátoru MHD. Tento článek dále zdůrazňuje výhody a nevýhody a různé aplikace generátoru MHD. Zde je otázka, jaká je funkce generátoru?
