MHD-generatorer är enheter som används för att generera elkraft genom att interagera med en rörlig vätska som joniserad gas eller plasma och magnetfält. Användningen av magnetohydrodynamisk kraft generatorer observerades först av 'Michael Faraday' under 1791-1867 medan han flyttade en flytande elektrisk substans genom ett fast magnetfält. MHD-kraftverk ger potential att generera elkraft i stor skala med minskad miljöpåverkan. Det finns olika typer av MHD-generatorer designade baserat på typ av applikation och bränsle som används. Pulsad MHD-generator används för avlägsna platser används för att generera elektrisk kraft från stora pulser.
Vad är MHD Generator?
Definition: En magnetohydrodynamisk (MHD) generator är en anordning som genererar kraft direkt genom att interagera med en snabbt rörlig ström av vätska, vanligtvis joniserade gaser / plasma. MHD-enheter omvandlar värme eller kinetisk energi till elektrisk energi . Den typiska installationen av en MHD-generator är att både turbin och elektrisk kraft generatoren smälter samman till en enda enhet och har inga rörliga delar, vilket eliminerar vibrationer och buller, vilket begränsar slitage. MHD har den högsta termodynamiska effektiviteten eftersom de arbetar vid högre temperaturer än mekaniska turbiner.
Bäst före generator
Bäst före generator design
Effektiviteten hos ledande ämnen bör ökas för att öka effektiviteten hos en kraftgenererande anordning. Den erforderliga effektiviteten kan uppnås när en gas värms upp för att bli plasma / vätska eller tillsätter andra joniserbara ämnen som salterna av alkalimetaller. För att utforma och implementera en MHD-generator övervägs flera frågor som ekonomi, effektivitet, förorenade hypokanaler. Tre vanligaste konstruktioner av MHD-generatorer är:
Faraday MHD Generator Design
Utformningen av en enkel Faraday-generator innehåller ett kilformat rör eller rör tillverkat av ett icke-ledande ämne. Den kraftfulla elektromagneten producerar ett magnetfält och låter den ledande vätskan passera genom den vinkelrätt och inducerar spänningen. Elektroderna placeras i rät vinkel mot magnetfältet för att extrahera den elektriska uteffekten.
Denna design erbjuder begränsningar som typ av fält som används och densitet. Så småningom är mängden kraft som dras med hjälp av Faraday-designen direkt proportionell mot rörets yta och den ledande vätskans hastighet.
Hall MHD generator design
Den mycket höga utström som produceras genom Faraday flyter tillsammans med vätskekanalen och reagerar med det applicerade magnetfältet vilket resulterar i Hall Effect. Med andra ord skulle strömmen som flyter tillsammans med vätskan leda till förlust av energi. Den totala producerade strömmen är lika med vektorsumman av komponenterna i travers (Faraday) och axiell ström. Att fånga denna energiförlust (Faraday och Halleffekt komponenter) och förbättra effektiviteten utvecklades olika konfigurationer.
En sådan konfiguration är att använda elektrodpar som är uppdelade i en kedja av segment och placeras sida vid sida. Varje elektrodpar isoleras från varandra och kopplas i serie för att uppnå en högre spänning med en lägre ström. Som ett alternativ är elektroderna, i stället för att vara vinkelräta, något sneda för att anpassa sig till vektorsumman av Faraday- och Hall Effect-strömmarna, så att de extraherar maximal energi från den ledande vätskan. Figuren nedan illustrerar designprocessen.
hall-effekt-generator-design
Disc MHD Generator Design
Hall Effect-skivans MHD-generator design är mycket effektiv och är den mest använda designen. En vätska flyter i mitten av skivgeneratorn. Kanalerna innesluter skivan och den flytande vätskan. Paret Helmholtz-spolar används för att generera magnetfältet ovanför och under skivan.
Faradays strömmar flyter över skivans gräns, medan Hall-Effect-strömmen flyter mellan ringelektroderna som ligger i mitten och skivans gräns.
strömflöde-i-skiva
Princip för MHD Generator
MHD-generator kallas vanligtvis en flytande dynamo, som jämförs med en mekanisk dynamo - a metall ledare när den passeras genom ett magnetfält genererar en ström i en ledare.
I MHD-generatorn används dock ledande vätska istället för en metalledare. Som ledande vätska ( förare ) rör sig genom magnetfältet producerar det ett elektriskt fält vinkelrätt mot magnetfältet. Denna process av elproduktion genom MHD bygger på principen om Faradays lag av elektromagnetisk induktion .
När den ledande vätskan strömmar genom ett magnetfält genereras en spänning över dess vätska och den är vinkelrät mot både vätskeflödet och magnetfältet enligt Flemings högerhandregel.
Genom att tillämpa Flemings högerregel på MHD-generatorn passerar en ledande vätska genom ett magnetfält 'B'. Den ledande vätskan har fria laddningspartiklar som rör sig med en 'v' -hastighet.
Effekterna av en laddad partikel som rör sig med en hastighet 'v' i ett konstant magnetfält ges av Lorentz Force Law. Den enklaste formen av denna beskrivning ges nedan av vektorekvationen.
F = Q (v x B)
Var,
'F' är den kraft som verkar på partikeln.
'Q' är laddningen av partikeln,
'V' är partikelns hastighet och
'B' är magnetfältet.
Vektorn 'F' är vinkelrät mot både 'v' och 'B' enligt högerregeln.
MHD-generator fungerar
MHD elektricitet genereringsschemat visas nedan med möjliga systemmoduler. Till att börja med kräver MHD-generatorn en gaskälla med hög temperatur, som antingen kan vara ett kylvätska i en kärnreaktor eller kan vara högtemperaturförbränningsgaser som produceras av kol.
mhd-generator-arbetar
När gasen och bränslet passerar genom expansionsmunstycket, minskar det gasens tryck och ökar hastigheten för vätska / plasma genom MHD-kanalen, och ökar den totala effektiviteten för uteffekten. Avgaserna som produceras från vätskan genom kanalen är likström. Den körde kompressorn för att öka bränsleförbränningshastigheten.
MHD-cykler och arbetsvätskor
Bränslen som kol, olja, naturgas och andra bränslen som kan producera höga temperaturer kan användas i MHD-generatorer. Utöver detta kan MHD-generatorer använda kärnenergi för att generera el.
MHD-generatorer är av två typer - system med öppen cykel och slutna cykler. I ett öppet cykelsystem passerar arbetsvätskan bara en gång genom MHD-kanalen. Detta producerar avgaser efter generering av elektrisk energi som frigörs till atmosfären via en stapel. Arbetsvätskan i ett slutet cykelsystem återvinns till värmekällan för att återanvända den upprepade gånger.
Arbetsvätskan som används i ett öppet cykelsystem är luft, medan helium eller argon används i ett slutet cykelsystem.
Fördelar
A dvantages från MHD-generatorn inkluderar följande.
- MHD-generatorer omvandlar värme eller termisk energi direkt till elektrisk energi
- Den har inga rörliga delar, så mekaniska förluster skulle vara minimala
- Mycket effektiv Har högre driftseffektivitet mer än konventionella generatorer, därför är den totala kostnaden för en MHD-anläggning lägre jämfört med konventionella ånganläggningar
- Drift- och underhållskostnaderna är lägre
- Det fungerar på alla typer av bränsle och har bättre bränsleutnyttjande
Nackdelar
De nackdelarna med MHD-generatorn inkluderar följande.
- Hjälper till den stora mängden förluster som inkluderar vätskefriktion och värmeöverföringsförluster
- Behöver stora magneter, vilket leder till högre kostnader för att implementera MHD-generatorer
- Höga driftstemperaturer i området 200 ° C till 2400 ° K kommer att korrodera komponenterna tidigare
Tillämpningar av MHD Generator
Ansökningarna är
- MHD-generatorer används för att köra ubåtar, flygplan, hypersoniska experiment med vindtunnel, försvarstillämpningar och så vidare.
- De används som en oavbruten strömförsörjning system och som kraftverk i industrier
- De kan användas för att generera elkraft för hushållsapplikationer
Vanliga frågor
1). Vad är en praktisk MHD-generator?
Praktiska MHD-generatorer utvecklades för fossila bränslen. Emellertid övergick dessa av billiga kombinerade cykler, där avgaserna från gasturbiner värmer ångan för att driva en ångturbin.
2). Vad är sådd i MHD-generationen?
Sådd är en process för att injicera ett såningsmaterial som kaliumkarbonat eller cesium i plasma / vätska för att öka den elektriska ledningsförmågan.
3). Vad är MHD-flöde?
Den långsamma rörelsen för en vätska kan beskrivas som en regelbunden och ordnad rörelse. Varje störning i flödeshastigheten leder till turbulens och förändrar flödesegenskaperna snabbt.
4). Vilket bränsle används i MHD-kraftproduktion?
Kylvätskegaserna som helium och koldioxid används som plasma i kärnreaktorer för att styra MHD-kraftproduktion.
5). Kan plasma generera elektricitet?
Plasma är en bra ledare för elektricitet eftersom den har gott om fria elektroner. Det blir elektriskt ledande när elektriska och magnetiska fält appliceras och som påverkar beteendet hos laddade partiklar.
Denna artikel ger en detaljerad beskrivning av en översikt över MHD-generatorn , som genererar el med hjälp av metallvätska. Vi diskuterade också MHD-generatorprincipen, design och arbetsmetoder. Dessutom belyser denna artikel fördelarna och nackdelarna och olika tillämpningar av MHD-generatorn. Här är en fråga till dig, vilken funktion har en generator?
