MHD-generatorer er enheter som brukes til å generere elektrisk kraft ved å samhandle med en flytende væske som ionisert gass eller plasma og magnetfelt. Bruk av magnetohydrodynamisk kraft generatorer ble først observert av ‘Michael Faraday’ i løpet av 1791-1867 mens han flyttet et flytende elektrisk stoff gjennom et fast magnetfelt. MHD-kraftverk gir potensial for å generere elektrisk kraft i stor skala med redusert miljøpåvirkning. Det finnes forskjellige typer MHD-generatorer designet basert på type applikasjon og drivstoff som brukes. Pulsed MHD generator brukes til eksterne steder brukes til å generere elektrisk kraft fra store pulser.
Hva er MHD Generator?
Definisjon: En magnetohydrodynamisk (MHD) generator er en enhet som genererer kraft direkte ved å samhandle med en raskt flytende strøm av væske, vanligvis ioniserte gasser / plasma. MHD-enheter forvandler varme eller kinetisk energi til elektrisk energi . Det typiske oppsettet av en MHD-generator er at både turbin og elektrisk makt generatoren smelter sammen i en enkelt enhet og har ingen bevegelige deler, og eliminerer dermed vibrasjoner og støy, noe som begrenser slitasje. MHD har den høyeste termodynamiske effektiviteten ettersom de opererer ved høyere temperaturer enn mekaniske turbiner.
Best før generator
Best før generator design
Effektiviteten til ledende stoffer bør økes for å øke driftseffektiviteten til en kraftgenererende enhet. Den nødvendige effektiviteten kan oppnås når en gass oppvarmes for å bli plasma / væske eller tilsette andre ioniserbare stoffer som salter av alkalimetaller. For å designe og implementere en MHD-generator vurderes flere spørsmål som økonomi, effektivitet, forurensede hypokanaler. Tre mest vanlige design av MHD-generatorer er:
Faraday MHD Generator Design
Utformingen av en enkel Faraday-generator inkluderer et kileformet rør eller rør laget av et ikke-ledende stoff. Den kraftige elektromagneten produserer et magnetfelt og lar den ledende væsken passere den vinkelrett og induserer spenningen. Elektrodene plasseres i rett vinkel mot magnetfeltet for å trekke ut den elektriske utgangseffekten.
Denne designen gir begrensninger som typen felt som brukes og tetthet. Til slutt er mengden strøm som trekkes ved bruk av Faraday-designen, direkte proporsjonal med rørets område og hastigheten på den ledende væsken.
Hall MHD generator design
Den svært høye utgangsstrømmen som produseres gjennom Faraday strømmer sammen med væskekanalen og reagerer med det påførte magnetfeltet, noe som resulterer i Hall Effect. Med andre ord vil strømmen som strømmer sammen med væsken føre til tap av energi. Den totale produserte strømmen er lik vektorsummen av komponentene i travers (Faraday) og aksial strøm. For å fange opp dette energitapet (Faraday og Hall-effekt komponenter) og forbedre effektiviteten, ble forskjellige konfigurasjoner utviklet.
En slik konfigurasjon er å bruke elektrodeparene som er delt i en kjede av segmenter og plassert side om side. Hvert elektrodepar er isolert fra hverandre og koblet i serie for å oppnå en høyere spenning med en lavere strøm. Som et alternativ er elektrodene, i stedet for å være vinkelrette, litt skjevt for å justere seg med vektorsummen av Faraday- og Hall Effect-strømmen, slik at de kan trekke ut maksimal energi fra den ledende væsken. Figuren nedenfor illustrerer designprosessen.
hall-effekt-generator-design
Disc MHD Generator Design
Hall Effect-platen MHD-generatordesign er svært effektiv og er den mest brukte designen. En væske strømmer i midten av skivenheten. Kanalene lukker skiven og den flytende væsken. Paret Helmholtz-spoler brukes til å generere magnetfeltet både over og under platen.
Faradays strømmer flyter over skivens grense, mens Hall-Effect-strømmen strømmer mellom ringelektrodene som ligger i midten og skivens grense.
strøm-inn-skive
Prinsipp for MHD Generator
MHD-generator blir ofte referert til som en fluiddynamo, som sammenlignes med en mekanisk dynamo - a metall leder når det føres gjennom et magnetfelt genererer en strøm i en leder.
Imidlertid brukes ledende væske i MHD-generatoren i stedet for en metalleder. Som ledende væske ( sjåfør ) beveger seg gjennom magnetfeltet, produserer det et elektrisk felt vinkelrett på magnetfeltet. Denne prosessen med elektrisk kraftproduksjon gjennom MHD er basert på prinsippet om Faradays lov av elektromagnetisk induksjon .
Når ledende væske strømmer gjennom et magnetfelt, genereres en spenning over væsken, og den er vinkelrett på både væskestrømmen og magnetfeltet i henhold til Flemings høyre håndregel.
Ved å bruke Flemings høyrehåndsregel på MHD-generatoren føres en ledende væske gjennom et magnetfelt 'B'. Den ledende væsken har gratis ladningspartikler som beveger seg med en hastighet ‘v’.
Effektene av en ladet partikkel som beveger seg med en hastighet ‘v’ i et konstant magnetfelt er gitt av Lorentz Force Law. Den enkleste formen for denne beskrivelsen er gitt nedenfor av vektorligningen.
F = Q (v x B)
Hvor,
‘F’ er kraften som virker på partikkelen.
'Q' er ladningen til partikkelen,
‘V’ er partikkelens hastighet, og
‘B’ er magnetfeltet.
Vektoren ‘F’ er vinkelrett på både ‘v’ og ‘B’ i henhold til høyre regel.
MHD-generator fungerer
MHD elektrisitet generasjonsdiagram er vist nedenfor med mulige systemmoduler. Til å begynne med krever MHD-generatoren en gasskilde med høy temperatur, som enten kan være et kjølevæske i en atomreaktor eller kan være forbrenningsgasser ved høy temperatur produsert av kull.
mhd-generator-arbeider
Når gassen og drivstoffet passerer gjennom ekspansjonsdysen, reduserer det gasstrykket og øker hastigheten på væske / plasma gjennom MHD-kanalen, og øker den totale effektiviteten til kraftuttaket. Eksosvarmen som produseres fra væsken gjennom kanalen er likestrøm. Den pleide å kjøre kompressoren for å øke forbrenningshastigheten.
MHD-sykluser og arbeidsvæsker
Drivstoff som kull, olje, naturgass og annet drivstoff som er i stand til å produsere høye temperaturer, kan brukes i MHD-generatorer. I tillegg til dette kan MHD-generatorer bruke kjernekraft til å generere elektrisitet.
MHD-generatorer er av to typer - systemer med åpen syklus og lukkede sykluser. I et åpent syklusanlegg ledes arbeidsfluidet bare én gang gjennom MHD-kanalen. Dette produserer avgasser etter generering av elektrisk energi, som frigjøres til atmosfæren via en bunke. Arbeidsvæsken i et lukket syklusanlegg resirkuleres til varmekilden for å gjenbruke den gjentatte ganger.
Arbeidsvæsken som brukes i et åpent syklusanlegg er luft, mens helium eller argon brukes i et lukket syklusanlegg.
Fordeler
A-en dvantages av MHD-generatoren Inkluder følgende.
- MHD-generatorer konverterer varme eller termisk energi direkte til elektrisk energi
- Den har ingen bevegelige deler, så mekaniske tap vil være minimale
- Svært effektiv Har høyere driftseffektivitet mer enn konvensjonelle generatorer, derfor er den totale kostnaden for et MHD-anlegg mindre enn konvensjonelle dampanlegg
- Drifts- og vedlikeholdskostnadene er mindre
- Den fungerer på alle typer drivstoff og har bedre drivstoffutnyttelse
Ulemper
De ulempene med MHD-generatoren Inkluder følgende.
- Hjelper den store mengden tap som inkluderer væskefriksjon og varmeoverføringstap
- Trenger store magneter, noe som fører til høyere kostnader ved implementering av MHD-generatorer
- Høye driftstemperaturer i området 200 ° C til 2400 ° K vil korrodere komponentene raskere
Applikasjoner av MHD Generator
Søknadene er
- MHD-generatorer brukes til å kjøre ubåter, fly, hypersoniske vindtunneleksperimenter, forsvarsapplikasjoner og så videre.
- De brukes som en uavbrutt strømforsyning system og som kraftverk i næringer
- De kan brukes til å generere elektrisk kraft til innenlandske applikasjoner
Vanlige spørsmål
1). Hva er en praktisk MHD-generator?
Praktiske MHD-generatorer ble utviklet for fossile brensler. Imidlertid ble disse forbigått av lave kostnadssykluser, hvor eksos fra gassturbiner varmer opp dampen for å kjøre en dampturbin.
2). Hva er såing i MHD-generasjon?
Såing er en prosess med å injisere et såmateriale som kaliumkarbonat eller cesium i plasma / væske for å øke den elektriske ledningsevnen.
3). Hva er MHD-flyt?
Den langsomme bevegelsen av en væske kan beskrives som en regelmessig og ordnet bevegelse. Enhver forstyrrelse i strømningshastigheten fører til turbulens, og endrer strømningsegenskapene raskt.
4). Hvilket drivstoff brukes i MHD-kraftproduksjon?
Kjølevæskegassene som helium og karbondioksid brukes som plasma i atomreaktorer for å lede MHD-kraftproduksjon.
5). Kan plasma generere elektrisitet?
Plasma er en god leder av elektrisitet, da den har mange gratis elektroner. Det blir elektrisk ledende når elektriske og magnetiske felt påføres og som påvirker oppførselen til ladede partikler.
Denne artikkelen gir en detaljert beskrivelse av en oversikt over MHD-generatoren , som genererer strøm ved bruk av metallvæske. Vi diskuterte også MHD-generatorprinsippet, design og arbeidsmetoder. I tillegg fremhever denne artikkelen fordelene og ulempene og forskjellige applikasjoner av MHD-generatoren. Her er et spørsmål til deg, hva er funksjonen til en generator?
