Xeración MHD ou Xeración de Enerxía Magneto-Hidrodinámica

A xeración MHD ou tamén coñecida como xeración de enerxía magneto hidrodinámica é un sistema de conversión directa de enerxía que transforma a enerxía térmica directamente en enerxía eléctrica, sen ningunha conversión intermedia de enerxía mecánica, a diferencia do que ocorre en todas as outras centrais xeradoras de enerxía. Polo tanto, neste proceso, pódese lograr unha importante economía de combustible debido á eliminación do proceso de produción de enerxía mecánica e a súa posterior conversión en enerxía eléctrica.

História da xeración MHD

O concepto de xeración de enerxía MHD foi introducido por primeira vez por Michael Faraday no ano 1832 na súa conferencia Bakerian para a Royal Society. De feito, realizou un experimento no Puente de Waterloo en Gran Bretaña para medir a corrente, a partir do fluxo do río Támesis no campo magnético terrestre.

Este experimento, de certo modo, delineou o concepto básico detrás da xeración MHD. Ao longo dos anos, realizaronse varios traballos de investigación sobre este tema, e máis tarde, o 13 de agosto de 1940, este concepto de xeración de enerxía magneto hidrodinámica, foi adoptado como o proceso máis ampliamente aceptado para a conversión directa de enerxía térmica en enerxía eléctrica sen unha subliga mecánica.

Principio da xeración MHD

O principio da xeración de enerxía MHD é moi simple e basease na lei de indución electromagnética de Faraday, que establece que cando un conductor e un campo magnético se moven relativamente entre si, entón se induce unha tensión no conductor, que resulta no fluxo de corrente entre os terminais.
Como o nome indica, o xerador de dinámica hidromagnética mostrado na figura inferior, está relacionado co fluxo dun fluido conductor na presenza de campos magnéticos e eléctricos. No xerador convencional ou alternador, o conductor consiste en bobinas ou tiras de cobre, mentres que nun xerador MHD o gas ionizado quente ou o fluido conductor substitúe o conductor sólido.

Un fluido conductor sob pressión fluye a través dun campo magnético transversal nun canal ou ducto. Un par de electrodos están situados nas paredes do canal perpendicular ao campo magnético e conectados a través dun circuito externo para entregar enerxía a unha carga conectada a el. Os electrodos nun xerador MHD desempeñan a mesma función que as escovas nun xerador DC convencional. O xerador MHD xera enerxía DC e a conversión a AC fáise usando un inversor.
A potencia xerada por unidade de lonxitude polo xerador MHD dáse aproximadamente por,

Onde, u é a velocidade do fluido, B é a densidade de fluxo magnético, σ é a conductividade eléctrica do fluido conductor e P é a densidade do fluido.

É evidente a partir da ecuación anterior, que para unha maior densidade de potencia dun xerador MHD debe haber un forte campo magnético de 4-5 teslas e unha alta velocidade de fluxo do fluido conductor, ademais dunha adecuada conductividade.

Ciclos MHD e fluidos de traballo

Os ciclos MHD poden ser de dous tipos, nomeadamente

1. Ciclo MHD aberto.

2. Ciclo MHD pechado.

A conta detallada dos tipos de ciclos MHD e os fluidos de traballo utilizados, danse abaixo.

Sistema de ciclo MHD aberto

No sistema de ciclo MHD aberto, o aire atmosférico a unha temperatura e presión moi altas pasa a través dun forte campo magnético. O carbón procesase e quémase no combustor a unha alta temperatura de aproximadamente 2700oC e unha presión de aproximadamente 12 ATP con aire previamente calentado do plasma. Despois, inxértase un material semillante como o carbonato de potasio ao plasma para aumentar a conductividade eléctrica. A mezcla resultante, cunha conductividade eléctrica de aproximadamente 10 Siemens/m, expandese a través dun orificio, para ter unha alta velocidade e, a continuación, pasa a través do campo magnético do xerador MHD. Durante a expansión do gas a alta temperatura, os íons positivos e negativos móvense aos electrodos e, así, constitúen unha corrente eléctrica. O gas débese esgotar a través do xerador. Como o mesmo aire non pode volver a utilizarse, forma un ciclo aberto, polo que recibe o nome de ciclo MHD aberto.

Sistema de ciclo MHD pechado

Como o nome indica, o fluido de traballo nun ciclo MHD pechado circula nun bucle pechado. Polo tanto, neste caso, úsase un gas inerte ou un metal líquido como fluido de traballo para transferir o calor. O metal líquido ten a vantaxe dunha alta conductividade eléctrica, polo que o calor proporcionado polo material de combustión non necesita ser demasiado alto. Ao contrario do sistema de ciclo aberto, non hai entrada nin saída de aire atmosférico. Polo tanto, o proceso simplifícase en gran medida, xa que o mesmo fluido circula repetidamente para unha transferencia de calor eficaz.

Vantaxes da xeración MHD

As vantaxes da xeración MHD sobre outros métodos convencionais de xeración danse abaixo.

1. Aquí só circula o fluido de traballo, e non hai partes mecánicas en movemento. Isto reduci as perdas mecánicas a cero e fai que a operación sexa máis confiable.

2. A temperatura do fluido de traballo mantense polas paredes do MHD.

3. Ten a capacidade de alcanzar o nivel de potencia total case directamente.

4. O prezo dos xeradores MHD é moito menor que o dos xeradores convencionais.

5. O MHD ten unha eficiencia moi alta, que é superior á de moitos outros métodos convencionais ou non convencionais de xeración.

Declaración: Respetar o orixinal, bons artigos merecen compartirse, se hai algún dereito de autor, póñase en contacto para eliminar.