Generování MHD nebo výroba elektřiny magnetohydrodynamickou metodou
Generování MHD nebo také známé jako magnetohydrodynamické výroba elektrické energie je systém přímé konverze energie, který tepelnou energii přímo převádí na elektrickou energii, bez jakékoli meziprostřední mechanické konverze, na rozdíl od situace v ostatních elektrárnách. V důsledku toho lze v tomto procesu dosáhnout značné úspoře paliva díky eliminaci kroku produkce mechanické energie a její následné konverzi na elektrickou energii.
Historie generování MHD
Koncept magnetohydrodynamické výroby elektrické energie byl poprvé představen Michael Faraday v roce 1832 v jeho Bakerian lekci pro Královskou společnost. Ve skutečnosti provedl experiment na Waterloo Bridge ve Velké Británii, kde měřil proud z proudu řeky Temže v magnetickém poli Země.
Tento experiment v určitém smyslu stanovil základní princip generování MHD. V následujících letech bylo na toto téma provedeno několik výzkumných prací, a později 13. srpna 1940 byl tento koncept magnetohydrodynamické výroby elektrické energie přijat jako nejširší akceptovaný proces pro přímou konverzi tepelné energie na elektrickou energii bez mechanického propojení.
Princip generování MHD
Princip výroby elektrické energie MHD je velmi jednoduchý a je založen na Faradayho zákonu elektromagnetické indukce, který říká, že když se vodič a magnetické pole pohybují vzájemně, pak se v vodiči indukuje napětí, což vede k toku proudu napříč terminály.
Jako název naznačuje, magneto hydro dynamický generátor, jak je znázorněno na obrázku níže, se týká toku vodivé kapaliny v přítomnosti magnetického a elektrického pole. V konvenčním generátoru nebo alternátoru se vodičem jsou měděné vinutí nebo pásky, zatímco v generátoru MHD horký ionizovaný plyn nebo vodivá kapalina nahrazuje pevný vodič.
Pod tlakem teče vodivá kapalina přes kolmé magnetické pole v kanálu nebo potrubí. Pár elektrod je umístěn na stěnách kanálu kolmo k magnetickému poli a spojen externím obvodem, aby dodával energii zátěži, která je k němu připojena. Elektrody v generátoru MHD plní stejnou funkci jako kartáčové kontakty v konvenčním DC generátoru. Generátor MHD vyvíjí DC energii a převod na AC se provádí pomocí inverteru.
Moc vygenerovaná za jednotku délky generátorem MHD je přibližně dána vztahem,
Kde u je rychlost kapaliny, B je magnetická intenzita, σ je elektrická vodivost vodivé kapaliny a P je hustota kapaliny.
Je zřejmé z výše uvedené rovnice, že pro vyšší hustotu výkonu generátoru MHD musí být silné magnetické pole o síle 4-5 tesla a vysoká rychlost toku vodivé kapaliny vedle dostatečné vodivosti.
Cykly MHD a pracovní kapaliny
Cykly MHD mohou být dvou typů, totiž
Otevřený cyklus MHD.
Zavřený cyklus MHD.
Podrobný popis typů cyklů MHD a použitých pracovních kapalin je uveden níže.
Otevřený cyklus MHD
V otevřeném cyklu MHD je atmosférický vzduch při velmi vysoké teplotě a tlaku vedén přes silné magnetické pole. Uhlí je nejprve zpracováno a spáleno v hořáku při vysoké teplotě okolo 2700oC a tlaku okolo 12 ATP s předehřátým vzduchem z plazmy. Poté je do plazmy injektován semínkový materiál, jako je uhličitan draselný, aby se zvýšila elektrická vodivost. Vzniklá směs s elektrickou vodivostí okolo 10 Siemens/m je rozšířena přes trysku, aby měla vysokou rychlost, a pak vedena přes magnetické pole generátoru MHD. Během rozšíření plynu při vysoké teplotě se kladné a záporné ionty pohybují k elektrodám a tedy tvoří elektrický proud. Plyn je pak vedán k výfukovému otvoru generátoru. Protože stejný vzduch nemůže být znovu použit, tvoří otevřený cyklus a proto se nazývá otevřený cyklus MHD.
Zavřený cyklus MHD
Jak název naznačuje, pracovní kapalina v zavřeném cyklu MHD je cirkulována v uzavřeném obvodu. V tomto případě se jako pracovní kapalina používá inertní plyn nebo tekutý kov k přenosu tepla. Tekutý kov má obvykle výhodu vysoké elektrické vodivosti, takže teplota poskytovaná spalovacím materiálem nemusí být příliš vysoká. Na rozdíl od otevřeného systému není žádný vstup a výstup pro atmosférický vzduch. Proces je tedy značně zjednodušen, protože stejná kapalina je opakovaně cirkulována pro efektivní přenos tepla.
Výhody generování MHD
Výhody generování MHD oproti jiným konvenčním metodám generování jsou uvedeny níže.
Zde se cirkuluje pouze pracovní kapalina a nejsou žádné pohyblivé mechanické části. To snižuje mechanické ztráty na nulu a činí provoz spolehlivějším.
Teplota pracovní kapaliny je udržována stěnami MHD.
Má schopnost dosáhnout plného výkonu téměř okamžitě.
Cena generátorů MHD je mnohem nižší než cena konvenčních generátorů.
MHD má velmi vysokou efektivitu, která je vyšší než u většiny jiných konvenčních nebo nekonvenčních metod generování.
Prohlášení: Respektujte původ, dobaře napsané články stojí za sdílení, pokud dojde k porušení autorských práv, prosím, kontaktujte nás pro smazání.
