MHD генерация или магнитно-хидродинамична генерация на електроенергия

Генерирането на MHD или, както се нарича и магнитно-хидродинамичната генерация на електроенергия, е система за директно преобразуване на енергия, която преобразува тепловата енергия директно в електрическа, без никакво промеждутъчно механично преобразуване, в противоположност на случая във всички други електроцентрали. Следователно, в този процес, може да се постигне значителна икономия на гориво, поради изключването на процеса на производство на механична енергия и след това отново преобразуването й в електрическа.

История на MHD Генерирането

Концепцията за генериране на електроенергия чрез MHD беше представена за първи път от Майкъл Фарадей през 1832 година в неговото Бейкерско лекция пред Королевското дружество. Той в действителност провежда експеримент на моста Уотърлоо в Великобритания за измерване на тока, произтичащ от потока на река Темза в магнитното поле на Земята.

Този експеримент по един начин обрисува основната концепция зад MHD генерирането. През годините са проведени много изследвания по тази тема, а на 13 август 1940 г. концепцията за магнитно-хидродинамичната генерация на електроенергия беше приета като най-широко разпространеният процес за преобразуване на тепловата енергия директно в електрическа, без механично промеждутъчно връзко.

Принцип на MHD Генерирането

Принципът на генерирането на електроенергия чрез MHD е много прост и се основава на закона на Фарадей за електромагнитната индукция, който твърди, че когато проводник и магнитно поле се движат относително един спрямо друг, то в проводника се индуцира напреение, което води до протичане на ток между терминалите.
Както подсказва името, генераторът за магнитно-хидродинамично генериране, показан на фигурата по-долу, е свързан с потока на проводеща течност в присъствието на магнитно и електрическо поле. В конвенционалния генератор или алтернатор, проводникът се състои от медни обиколки или ленти, докато в генератора MHD горещата ионизирана газ или проводеща течност заменя твърдия проводник.

Под налягане, електрически проводяща течност протича през трансверсално магнитно поле в канал или тръба. Две електроди са разположени на стените на канала под прав ъгъл към магнитното поле и са свързани чрез външен контур, за да доставят мощност към свързаната към него нагрузка. Електродите в генератора MHD изпълняват същата функция, както щетките в конвенционален DC генератор. Генераторът MHD развива DC мощност, а преобразуването в AC се извършва чрез инвертор.
Мощността, генерирана на единица дължина от генератора MHD, приблизително се дава от,

Където, u е скоростта на течността, B е плътността на магнитния поток, σ е електрическата проводимост на проводящата течност, а P е плътността на течността.

От уравнението по-горе е очевидно, че за по-висока мощностна плътност на генератора MHD трябва да има силно магнитно поле от 4-5 тесла и висока скорост на протичане на проводящата течност, освен достатъчна проводимост.

MHD Цикли и Работещи Течности

Циклите MHD могат да бъдат от два типа, а именно

1. Отворен цикъл MHD.

2. Затворен цикъл MHD.

Детайлната информация за видовете цикли MHD и използваните работещи течности е дадена по-долу.

Отворена система MHD

В отворената система MHD, атмосферен въздух при много висока температура и налягане минава през силното магнитно поле. Първо се обработва и изгаря въглища в комбустора при висока температура около 2700oC и налягане около 12 АТМ с предварително загрят въздух от плазмата. След това се инжектира материал за семеняване, такъв като карбонат на калий, в плазмата, за да се увеличи електрическата проводимост. Резултатащата смес с електрическа проводимост около 10 Сименс/м се разширява през сопло, за да получи висока скорост, и след това минава през магнитното поле на генератора MHD. По време на разширяването на газа при висока температура, положителните и отрицателните иони се движе към електродите и така се образува електрически ток. Газът след това се изхвърля през генератора. Тъй като същият въздух не може да бъде повторно използван, това формира отворен цикъл, затова е наречен отворен цикъл MHD.

Затворена система MHD

Както подсказва името, работещата течност в затворената система MHD се циркулира в затворен цикъл. Следователно, в този случай се използва инертен газ или течна метал за прехвърлянето на топлина. Течният метал има преимуществото на висока електрическа проводимост, затова топлината, предоставена от горивото, не трябва да бъде твърде висока. В противоположност на отворената система, няма вход и изход за атмосферен въздух. Следователно, процесът е значително опростен, тъй като същата течност се циркулира отново и отново за ефективно прехвърляне на топлина.

Преимущества на MHD Генерирането

Преимуществата на MHD генерирането в сравнение с другите конвенционални методи за генериране са дадени по-долу.

1. Тук само работещата течност се циркулира, а няма движещи се механични части. Това намалява механичните загуби до нула и прави операцията по-надеждна.

2. Температурата на работещата течност се поддържа от стените на MHD.

3. Има способността да достигне пълната мощност почти директно.

4. Цената на генераторите MHD е много по-ниска от цената на конвенционалните генератори.

5. MHD има много висока ефективност, която е по-висока от повечето други конвенционални или неконвенционални методи за генериране.

Заявление: Уважавайте оригиналните, добри статии са стойни за споделяне, ако има нарушение на права се свържете за изтриване.