MHD-generering eller Magneto Hydro Dynamic strømproduktion
MHD-genereringen eller også kendt som magneto hydrodynamisk strømfremstilling er et direkte energiomvandlingssystem, der omdanner varmeenergi direkte til elektrisk energi uden nogen mellemliggende mekanisk energiomvandling, i modsætning til alle andre strømfremstillingsanlæg. Derfor kan en betydelig brændstofbesparelse opnås gennem denne proces, da processen med at producere mekanisk energi og derefter omforme den til elektrisk energi udelades.
MHD-genereringens historie
Konceptet MHD-strømfremstilling blev introduceret for første gang af Michael Faraday i 1832 i hans Bakerian-foredrag til Royal Society. Han udførte faktisk et eksperiment på Waterloo Bridge i Storbritannien for at måle strømmen fra floden Temses i Jordens magnetfelt.
Dette eksperiment skitserede på en måde den grundlæggende tanke bag MHD-generering over årene, og flere forskningsarbejder blev udført på dette emne. Senere, den 13. august 1940, blev konceptet om magneto hydrodynamisk strømfremstilling, accepteret som den mest udbredte proces for omvandling af varmeenergi direkte til elektrisk energi uden en mekanisk underforbindelse.
MHD-genereringens principper
Princippet for MHD-strømfremstilling er meget enkelt og baseret på Faradays lov om elektromagnetisk induktion, der siger, at når en leder og et magnetfelt bevæger sig relativt til hinanden, så induceres en spænding i lederen, hvilket resulterer i en strømfløj mellem terminalerne. Som navnet antyder, handler den magneto hydrodynamiske generator, vist på figuren nedenfor, om flyden af en ledende væske i tilstedeværelse af magnetiske og elektriske felter. I konventionelle generatoren eller alternator består lederen af kobberbobiner eller -striber, mens i en MHD-generator erstattes den solide leder af en varm ioniseret gas eller en ledende væske.
En fortrykket, elektrisk ledende væske flyder gennem et tværstændende magnetfelt i en kanal eller rør. Et par elektroder er placeret på kanalvæggene vinkelret på magnetfeltet og forbundet via en ekstern kredsløb for at levere effekt til en last, der er forbundet til det. Elektroderne i MHD-generatoren udfører samme funktion som pensler i en konventionel DC-generator. MHD-generatoren udvikler DC-effekt, og konverteringen til AC foretages ved hjælp af en inverter. Effekten, der fremstilles pr. længdeenhed af MHD-generatoren, er omtrent givet ved,
Hvor u er væskens hastighed, B er magnetfluenstætheden, σ er elektriske ledeevne af den ledende væske, og P er væskens densitet.
Det er tydeligt fra ovenstående ligning, at for en højere effekttæthed hos en MHD-generator skal der være et stærkt magnetfelt på 4-5 tesla og en høj flydehastighed af den ledende væske udover en passende ledeevne.
MHD-cykler og arbejdsvæsker
MHD-cykler kan være af to typer, nemlig
Åben cyklus MHD.
Lukket cyklus MHD.
Den detaljerede beskrivelse af de forskellige typer MHD-cykler og de anvendte arbejdsvæsker findes nedenfor.
Åben cyklus MHD-system
I åben cyklus MHD-system passerer atmosfæriske luft ved meget høj temperatur og tryk gennem et stærkt magnetfelt. Kul bliver først behandlet og brændt i en forbrændingskammer ved en høj temperatur på omkring 2700oC og et tryk på omkring 12 ATP med forvarmet luft fra plasmaet. Derefter bliver en frøstof som kaliumkarbonat indsprøjtet til plasmaet for at øge den elektriske ledeevne. Den resulterende blanding, der har en elektrisk ledeevne på omkring 10 Siemens/m, bliver udvidet gennem en mundstyk, så den får en høj hastighed, og derefter passeret gennem magnetfeltet i MHD-generatoren. Under udvidelsen af gassen ved høj temperatur, bevæger positive og negative ioner sig til elektroderne og danner dermed en elektrisk strøm. Gassen bliver derefter sluppet igennem generatoren. Da den samme luft ikke kan genbruges, danner det en åben cyklus, og derfor kaldes det for åben cyklus MHD.
Lukket cyklus MHD-system
Som navnet antyder, cirkulerer arbejdsvæsken i en lukket cyklus MHD i en lukket løkke. Derfor bruges i dette tilfælde enten inert gas eller flydende metal som arbejdsvæske til at overføre varme. Flydende metal har typisk fordel af en høj elektrisk ledeevne, så den varme, der leveres af forbrændingsmaterialet, behøver ikke at være for høj. I modsætning til det åbne system er der ingen indgang og udgang for atmosfæriske luft. Derfor forenkles processen betydeligt, da den samme væske cirkulerer igen og igen for effektiv varmeoverførsel.
Fordelene ved MHD-generering
Fordelene ved MHD-generering sammenlignet med andre konventionelle metoder for generering er angivet nedenfor.
Her cirkulerer kun arbejdsvæsken, og der er ingen bevægelige mekaniske dele. Dette reducerer mekaniske tab til intet og gør operationen mere pålidelig.
Temperatur af arbejdsvæsken holdes ved hjælp af MHD-væggene.
Den har evnen til at nå fuld effektniveau næsten direkte.
Prisen på MHD-generatoren er meget lavere end konventionelle generatoren.
MHD har en meget høj effektivitet, som er højere end de fleste andre konventionelle eller ikke-konventionelle metoder for generering.
Erklæring: Respektér originalen, godt indhold fortjener at deles, hvis der er krænkelser kontakt os for sletning.
