MHD-generasjon eller magnetohydrodynamisk kraftgenerasjon
MHD-generasjonen, også kjent som magnetohydrodynamisk kraftgenerering, er et direkte energiomvandlingssystem som konverterer varmeeffekt direkte til elektrisk energi, uten noen mellomliggende mekanisk energiomvandling, i motsetning til situasjonen i alle andre kraftverk. Derfor kan betydelig drivstoffbesparing oppnås i denne prosessen på grunn av elimineringen av länken for produksjon av mekanisk energi og deretter konvertering av den til elektrisk energi.
Historie om MHD-generasjon
Konseptet om MHD-kraftgenerering ble introdusert for første gang av Michael Faraday i 1832 i hans Bakerian-forelesning til Royal Society. Han gjennomførte faktisk et eksperiment ved Waterloo Bridge i Storbritannia for å måle strømmen fra floden Thames i jordens magnetfelt.
Dette eksperimentet skissefremde i en viss grad det grunnleggende konseptet bak MHD-generasjon over årene, da flere forskningsarbeider ble gjennomført på dette emnet, og senere den 13. august 1940 ble dette konseptet om magnetohydrodynamisk kraftgenerering, innlemmet som den mest aksepterte prosessen for konvertering av varmeeffekt direkte til elektrisk energi uten en mekanisk underlänk.
Prinsipp for MHD-generasjon
Prinsippet for MHD-kraftgenerering er ganske enkelt og basert på Faradays lov om elektromagnetisk induksjon, som sier at når en leder og et magnetfelt beveger seg relativt til hverandre, så blir spenningsforskjell indusert i lederen, som resulterer i strømflyt mellom terminalene.
Som navnet antyder, er magneto hydrodynamiske generator som vist i figuren nedenfor, bekymret med flyt av en ledende væske i tilstedeværelsen av magnetiske og elektriske felt. I konvensjonelle generatore eller alternatorer, består lederen av kobber vindinger eller stropper, mens i en MHD-generator erstatter den varme ioniserte gassen eller den ledende væsken den solide lederen.
En pressurisert, elektrisk ledende væske flyter gjennom et tversmagnetfelt i en kanal eller rør. Et par elektroder er plassert på kanalveggene rettvinklet til magnetfeltet og forbundet gjennom en ekstern krets for å levere effekt til en last som er tilkoblet den. Elektrodene i MHD-generator utfører samme funksjon som pensler i en konvensjonell DC-generator. MHD-generator utvikler DC-effekt, og konverteringen til AC gjøres ved hjelp av en inverter.
Effekten som genereres per enhetslengde av MHD-generator er omtrent gitt av,
Hvor u er væskens hastighet, B er magnetflukstdensiteten, σ er elektrisk ledningsevne av den ledende væsken, og P er væskens tetthet.
Det er tydelig fra ligningen ovenfor, at for høyere effekttetthet av en MHD-generator, må det være et sterk magnetfelt på 4-5 tesla og høy flythastighet av den ledende væsken i tillegg til tilstrekkelig ledningsevne.
MHD-sykler og arbeidsvæsker
MHD-syklene kan være av to typer, nemlig
Åpen syklus MHD.
Lukket syklus MHD.
En detaljert beskrivelse av typene av MHD-sykler og de brukte arbeidsvæskene, er gitt nedenfor.
Åpen syklus MHD-system
I åpen syklus MHD-system, passer atmosfæriske luft ved svært høy temperatur og trykk gjennom et sterk magnetfelt. Kull behandles først og brennes i forbrenneren ved høy temperatur på omtrent 2700oC og trykk på omtrent 12 ATP med forvarmet luft fra plasma. Deretter injiseres et frøstoff som kaliumkarbonat til plasmaet for å øke den elektriske ledningsevnen. Den resulterende blandingen med en elektrisk ledningsevne på omtrent 10 Siemens/m expanderes gjennom en spyt, slik at den får høy hastighet, og deretter passer den gjennom magnetfeltet i MHD-generator. Under utvidelsen av gassen ved høy temperatur, beveger positive og negative ioner seg til elektrodene og danner dermed en elektrisk strøm. Gassen slippes deretter ut gjennom generator. Siden samme luft ikke kan gjenbrukes igjen, dannes det en åpen syklus, og derfor er det kalt åpen syklus MHD.
Lukket syklus MHD-system
Som navnet antyder, sirkulerer arbeidsvæsken i en lukket syklus MHD i en lukket løkke. Derfor brukes i dette tilfellet inert gas eller flytende metall som arbeidsvæske for å overføre varme. Flytende metall har typisk fordelen med høy elektrisk ledningsevne, så temperaturen som kreves av forbrenningsmaterialet trenger ikke å være for høy. I motsetning til systemet med åpen løkke, er det ingen inn- og utgang for atmosfæriske luft. Derfor forenkles prosessen i stor grad, siden samme væske sirkulerer gang på gang for effektiv varmeoverføring.
Fordeler med MHD-generasjon
Fordelene med MHD-generasjon sammenlignet med andre konvensjonelle metoder for generering er gitt nedenfor.
Her sirkulerer bare arbeidsvæsken, og det er ingen bevegelige mekaniske deler. Dette reduserer mekaniske tap til null og gjør drift mer pålitelig.
Temperaturen på arbeidsvæsken holdes ved hjelp av MHD-generatorveggene.
Den har evnen til å nå full effektnivå nesten umiddelbart.
Prisen på MHD-generatorer er mye lavere enn konvensjonelle generatorer.
MHD har svært høy effektivitet, som er høyere enn de fleste andre konvensjonelle eller ikke-konvensjonelle metoder for generering.
Erklæring: Respektér originalen, gode artikler er verd å dele, hvis det er noen overtredelser, kontakt oss for sletting.
