Generiranje MHD ili Generiranje struje putem magnetohidrodinamike

Generiranje MHD ili, također poznato kao generiranje električne energije putem magnetohidrodinamike, je sustav direktnog pretvorbe energije koji toplinsku energiju direktno pretvara u električnu energiju, bez bilo kakve međusobne mehaničke pretvorbe energije, suprotno situaciji u svim ostalim elektrani. Stoga, tijekom ovog procesa, može se postići značajna ušteda goriva zbog eliminacije procesa proizvodnje mehaničke energije i njenog ponovnog pretvaranja u električnu energiju.

Povijest generiranja MHD

Koncept generiranja MHD prvi put je predstavljen 1832. godine od strane Michaela Faradaya u njegovoj Bakerian predavanju Kralskom društvu. On je zapravo izveo eksperiment na Waterloo mostu u Velikoj Britaniji za mjerenje struje iz protoka reke Temze u Zemljinoj magnetskom polju.

Ovaj eksperiment na neki način je opisao osnovni koncept iza generiranja MHD. Godine 1940. ovo su koncept magnetohidrodinamičke proizvodnje električne energije, prihvatio kao najšire prihvaćen proces za pretvorbu toplinske energije direktno u električnu energiju bez mehaničke podvezne.

Princip generiranja MHD

Princip proizvodnje MHD vrlo je jednostavan i temelji se na Faradayevom zakonu elektromagnetske indukcije, koji kaže da kada provodnik i magnetsko polje relativno pomicaju jedan prema drugome, onda se u provodniku inducira napon, što rezultira protokom struje preko terminala.
Kao što naziv sugerira, generator magneto hidrodinamike prikazan na slici ispod, bavi se protokom provodljive tekućine u prisutnosti magnetskog i električnog polja. U konvencionalnom generatoru ili alternatoru, provodnik sastoji se od bakrenih obmotaja ili traka, dok u generatoru MHD vruća ionizirana plinova ili provodljiva tekućina zamjenjuje čvrsti provodnik.

Pod tlakom, električno provodljiva tekućina protječe transverzalnim magnetskim poljem u kanalu ili cev. Para elektroda smještena je na stijenama kanala okomito na magnetsko polje i spojena je preko vanjskog kruga kako bi dostavila snagu opterećenju spojenom s njim. Elektrode u generatoru MHD obavljaju istu funkciju kao i štete u konvencionalnom DC generatoru. Generator MHD razvija DC snagu, a pretvorba u AC vrši se pomoću invertera.
Snaga generirana po jediničnoj duljini generatora MHD približno se daje formulom,

gdje je u brzina tekućine, B gustoća magnetskog fluksa, σ električna provodljivost provodljive tekućine, a P gustoća tekućine.

Iz gornje formule je očito da za veću gustoću snage generatora MHD mora postojati jak magnetski polj od 4-5 tesla i visoka brzina protoka provodljive tekućine uz zadovoljavajuću provodljivost.

MHD ciklusi i radne tekućine

MHD ciklusi mogu biti dvije vrste, a to su

1. Otvoreni ciklus MHD.

2. Zatvoreni ciklus MHD.

Detaljan opis vrsta MHD ciklusa i radnih tekućina koje se koriste, dani su u nastavku.

Otvoreni ciklus MHD sustava

U otvorenom ciklusu MHD sustava, atmosferski zrak na vrlo visokoj temperaturi i tlaku propušten je kroz jak magnetski polj. Ugijanje ugljena prvo se obrađuje i sagorijeva u sagorevacu na visoku temperaturu oko 2700oC i tlak oko 12 ATP s prezagrijanim zrakom iz plazme. Zatim se ubacuje materijal za sjemenje, poput kalcijeva karbonata, u plazmu kako bi se povećala električna provodljivost. Rezultirajuća mješavina s električnom provodljivošću oko 10 Siemens/m proširena je kroz nožice kako bi se dobila visoka brzina, a zatim propuštena kroz magnetsko polje generatora MHD. Tijekom proširenja plina na visokoj temperaturi, pozitivni i negativni ionci se kreću prema elektrodama i time stvaraju električnu struju. Plin se zatim ispušta kroz generator. Budući da se isti zrak ne može ponovo koristiti, stvara se otvoreni ciklus, stoga se naziva otvoreni ciklus MHD.

Zatvoreni ciklus MHD sustava

Kao što naziv sugerira, radna tekućina u zatvorenom ciklusu MHD cirkulira u zatvorenom krugu. Stoga, u ovom slučaju koristi se inertni plin ili tekući metal kao radna tekućina za prijenos topline. Tečni metali imaju prednost visoke električne provodljivosti, stoga toplota koju pruža spalivni materijal ne mora biti previše visoka. Suprotno otvorenom sustavu, nema ulaza i izlaza za atmosferski zrak. Stoga se proces pojednostavljuje do velike mjeri, jer se ista tekućina cirkulira više puta za učinkoviti prijenos topline.

Prednosti generiranja MHD

Prednosti generiranja MHD nad drugim konvencionalnim metodama generiranja dane su u nastavku.

1. Ovdje se cirkulira samo radna tekućina, a nema pokretnih mehaničkih dijelova. To smanjuje mehaničke gubitke na nulu i čini operaciju pouzdanijom.

2. Temperatura radne tekućine održava se zidovima MHD-a.

3. Ima sposobnost dostizanja punog razine snage gotovo odmah.

4. Cijena generatora MHD mnogo je niža od konvencionalnih generatora.

5. MHD ima vrlo visoku učinkovitost, koja je veća od većine drugih konvencionalnih ili nekonvencionalnih metoda generiranja.

Izjava: Poštujte original, dobre članke su vrijedni podijeljenja, ako postoji kršenje autorskih prava molimo kontaktirajte za brisanjem.