MHD-generatorer er enheder, der anvendes til at generere elektrisk energi ved at interagere med en bevægende væske som ioniseret gas eller plasma og magnetfelt. Anvendelsen af magnetohydrodynamisk kraft generatorer blev først observeret af 'Michael Faraday' i løbet af 1791-1867, mens han flyttede et flydende elektrisk stof gennem et fast magnetfelt. MHD-kraftværker giver potentialet til at generere elektrisk kraft i stor skala med reduceret miljøpåvirkning. Der er forskellige typer MHD-generatorer designet baseret på anvendelsestypen og det anvendte brændstof. Pulsed MHD-generator bruges til fjerntliggende steder bruges til at generere elektrisk kraft fra store impulser.
Hvad er MHD Generator?
Definition: En magnetohydrodynamisk (MHD) generator er en enhed, der genererer strøm direkte ved at interagere med en hurtigt bevægende strøm af væske, normalt ioniserede gasser / plasma. MHD-enheder omdanner varme eller kinetisk energi til elektrisk energi . Den typiske opsætning af en MHD-generator er, at både turbine og elektrisk strøm generatoren smelter sammen i en enkelt enhed og har ingen bevægelige dele, hvilket eliminerer vibrationer og støj, hvilket begrænser slitage. MHD'er har den højeste termodynamiske effektivitet, da de fungerer ved højere temperaturer end mekaniske vindmøller.
Bedst inden generator
MHD-generator design
Effektiviteten af ledende stoffer bør øges for at øge driftseffektiviteten for en kraftgenererende enhed. Den krævede effektivitet kan opnås, når en gas opvarmes til at blive plasma / væske eller tilsætning af andre ioniserbare stoffer som salte af alkalimetaller. For at designe og implementere en MHD-generator overvejes flere spørgsmål som økonomi, effektivitet, forurenede hypokanaler. Tre mest almindelige designs af MHD-generatorer er:
Faraday MHD Generator Design
Designet af en simpel Faraday-generator inkluderer et kileformet rør eller rør fremstillet af et ikke-ledende stof. Den kraftige elektromagnet producerer et magnetfelt og tillader den ledende væske at passere gennem den vinkelret og inducerer spændingen. Elektroderne placeres vinkelret på magnetfeltet for at udtrække den elektriske udgangseffekt.
Dette design tilbyder begrænsninger såsom den anvendte mark og densitet. Til sidst er mængden af strøm, der trækkes ved hjælp af Faraday-designet, direkte proportional med rørets areal og hastigheden på den ledende væske.
Hall MHD generator design
Den meget høje udgangsstrøm produceret gennem Faraday flyder sammen med væskekanalen og reagerer med det påførte magnetfelt, hvilket resulterer i Hall Effect. Med andre ord vil strømmen, der strømmer sammen med væsken, føre til tab af energi. Den samlede producerede strøm er lig med vektorsummen af komponenterne i travers (Faraday) og aksial strøm. For at fange dette energitab (Faraday og Hall-effekt komponenter) og forbedre effektiviteten blev forskellige konfigurationer udviklet.
En sådan konfiguration er at bruge elektrodeparene, der er opdelt i en kæde af segmenter og placeres side om side. Hvert elektrodepar er isoleret fra hinanden og forbundet i serie for at opnå en højere spænding med en lavere strøm. Som et alternativ er elektroderne, i stedet for at være vinkelrette, lidt skævt for at justere med vektorsummen af Faraday- og Hall Effect-strømme, hvilket gør det muligt at udvinde den maksimale energi fra den ledende væske. Figuren nedenfor illustrerer designprocessen.
hall-effekt-generator-design
Disc MHD Generator Design
Hall Effect-disken MHD-generatordesign er meget effektiv og er det mest anvendte design. En væske strømmer i midten af skivegeneratoren. Kanalerne omslutter skiven og den flydende væske. Paret Helmholtz-spoler bruges til at generere magnetfeltet over såvel som under disken.
Faradays strømme flyder over grænsen for disken, mens Hall-Effect-strømmen strømmer mellem ringelektroder placeret i midten og disken.
strøm-strøm-i-disk
Princippet om MHD-generator
MHD-generator kaldes almindeligvis en væskedynamo, der sammenlignes med en mekanisk dynamo - a metal leder, når den føres gennem et magnetfelt, genererer en strøm i en leder.
Imidlertid anvendes ledende væske i MHD-generatoren i stedet for en metalleder. Som ledende væske ( chauffør ) bevæger sig gennem magnetfeltet, producerer det et elektrisk felt vinkelret på magnetfeltet. Denne proces med elproduktion gennem MHD er baseret på princippet om Faradays lov af elektromagnetisk induktion .
Når den ledende væske strømmer gennem et magnetfelt, genereres en spænding over dens væske, og den er vinkelret på både væskestrømmen og magnetfeltet i henhold til Flemings højre håndsregel.
Anvendelse af Flemings højrehåndsregel på MHD-generatoren ledes en ledende væske gennem et magnetfelt 'B'. Den ledende væske har frie ladningspartikler, der bevæger sig med en hastighed 'v'.
Virkningerne af en ladet partikel, der bevæger sig med en hastighed 'v' i et konstant magnetfelt, er givet ved Lorentz Force Law. Den enkleste form for denne beskrivelse er givet nedenfor ved hjælp af vektorligningen.
F = Q (v x B)
Hvor,
'F' er den kraft, der virker på partiklen.
'Q' er partikelens ladning,
'V' er partikelhastigheden, og
'B' er magnetfeltet.
Vektoren 'F' er vinkelret på både 'v' og 'B' i henhold til højrereglen.
MHD-generator arbejder
MHD elektricitet genereringsdiagram er vist nedenfor med mulige systemmoduler. Til at begynde med kræver MHD-generatoren en gaskilde med høj temperatur, som enten kan være et kølemiddel i en atomreaktor eller kan være højtemperaturforbrændingsgasser produceret af kul.
mhd-generator-arbejder
Når gassen og brændstoffet passerer gennem ekspansionsdysen, reducerer den gasens tryk og øger hastigheden af væske / plasma gennem MHD-kanalen og øger den samlede effektivitet af effektudgangen. Udstødningsvarmen fra væsken gennem kanalen er jævnstrøm. Det plejede at køre kompressoren for at øge brændstofforbrændingshastigheden.
MHD-cykler og arbejdsvæsker
Brændstoffer som kul, olie, naturgas og andre brændstoffer, der er i stand til at producere høje temperaturer, kan bruges i MHD-generatorer. Derudover kan MHD-generatorer bruge kernekraft til at generere elektricitet.
MHD-generatorer er af to typer - åbne cyklus- og lukkede cyklus-systemer. I et åbent cyklussystem ledes arbejdsfluidet kun én gang gennem MHD-kanalen. Dette producerer udstødningsgasser efter generering af elektrisk energi, som frigives til atmosfæren via en stak. Arbejdsvæsken i et lukket cyklusanlæg genbruges til varmekilden for at genbruge den gentagne gange.
Arbejdsvæsken, der anvendes i et åbent cyklussystem, er luft, mens helium eller argon bruges i et lukket cyklussystem.
Fordele
A'et dvantages fra MHD-generatoren inkluderer følgende.
- MHD-generatorer konverterer varme eller termisk energi direkte til elektrisk energi
- Den har ingen bevægelige dele, så mekaniske tab ville være minimale
- Meget effektiv Har højere driftseffektivitet mere end konventionelle generatorer, derfor er de samlede omkostninger ved et MHD-anlæg mindre sammenlignet med konventionelle dampanlæg
- Drifts- og vedligeholdelsesomkostningerne er mindre
- Det fungerer på enhver type brændstof og har bedre brændstofudnyttelse
Ulemper
Det ulemperne ved MHD-generatoren inkluderer følgende.
- Hjælper med den store mængde tab, der inkluderer væskefriktion og varmeoverførselstab
- Brug for store magneter, hvilket fører til højere omkostninger ved implementering af MHD-generatorer
- Høje driftstemperaturer i området fra 200 ° K til 2400 ° K vil korrodere komponenterne hurtigere
Anvendelser af MHD Generator
Ansøgningerne er
- MHD-generatorer bruges til at køre ubåde, fly, hypersoniske vindtunneleksperimenter, forsvarsapplikationer osv.
- De bruges som en uafbrudt strømforsyning system og som kraftværker i industrier
- De kan bruges til at generere elektrisk strøm til husholdningsapplikationer
Ofte stillede spørgsmål
1). Hvad er en praktisk MHD-generator?
Praktiske MHD-generatorer blev udviklet til fossile brændstoffer. Disse blev dog overhalet af billige kombinerede cyklusser, hvor udstødningen fra gasturbiner varmer dampen op til at køre en dampturbine.
2). Hvad er såning i MHD-generation?
Såning er en proces til injektion af et såningsmateriale som kaliumcarbonat eller cæsium i plasmaet / væsken for at øge den elektriske ledningsevne.
3). Hvad er MHD-flow?
Den langsomme bevægelse af en væske kan beskrives som en regelmæssig og ordnet bevægelse. Enhver forstyrrelse i strømningshastigheden fører til turbulens, der ændrer strømningskarakteristika hurtigt.
4). Hvilket brændstof bruges i MHD-elproduktion?
Kølevæskegasserne som helium og kuldioxid bruges som plasma i atomreaktorer til direkte MHD-produktion.
5). Kan plasma generere elektricitet?
Plasma er en god leder af elektricitet, da den har masser af gratis elektroner. Det bliver elektrisk ledende, når der anvendes elektriske og magnetiske felter, og som påvirker opførelsen af ladede partikler.
Denne artikel giver en detaljeret beskrivelse af en oversigt over MHD-generatoren , der genererer elektricitet ved hjælp af metalvæske. Vi diskuterede også MHD-generatorprincippet, design og arbejdsmetoder. Derudover fremhæver denne artikel fordele og ulemper og forskellige anvendelser af MHD-generatoren. Her er et spørgsmål til dig, hvad er funktionen af en generator?
