การสร้างพลังงาน MHD หรือ การสร้างพลังงานแม่เหล็กไฮโดรไดนามิก
การสร้างพลังงาน MHD หรือที่เรียกว่า การสร้างพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าไฮโดรไดนามิก เป็นระบบแปลงพลังงานโดยตรงที่แปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยไม่มีการแปลงพลังงานกลไกกลาง ต่างจากโรงไฟฟ้าประเภทอื่น ๆ ดังนั้น ในกระบวนการนี้สามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้อย่างมากเนื่องจากการกำจัดขั้นตอนการผลิตพลังงานกลไกและแปลงมันเป็นพลังงานไฟฟ้าอีกครั้ง
ประวัติของการสร้างพลังงาน MHD
แนวคิดของการสร้างพลังงาน MHD ถูกนำเสนอครั้งแรกโดย Michael Faraday ในปี 1832 ในบรรยาย Bakerian ของเขาต่อราชสมาคม เขาทำการทดลองที่สะพานวอเตอร์ลูในบริเตนใหญ่เพื่อวัดกระแสไฟฟ้าจากกระแสน้ำของแม่น้ำเทมส์ในสนามแม่เหล็กของโลก
การทดลองนี้แสดงแนวคิดพื้นฐานเบื้องหลังการสร้างพลังงาน MHD ตลอดหลายปี มีงานวิจัยมากมายเกี่ยวกับหัวข้อนี้ และในวันที่ 13 สิงหาคม 1940 แนวคิดของการสร้างพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าไฮโดรไดนามิกถูกยอมรับอย่างกว้างขวางในฐานะกระบวนการที่ใช้แปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยไม่มีขั้นตอนการแปลงพลังงานกลไกกลาง
หลักการของการสร้างพลังงาน MHD
หลักการของการสร้างพลังงาน MHD นั้นง่ายมากและขึ้นอยู่กับกฎของ Faraday ว่าเมื่อตัวนำและสนามแม่เหล็กเคลื่อนที่สัมพัทธ์กัน แรงดันจะถูกเหนี่ยวนำในตัวนำ ซึ่งทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าผ่านขั้วต่อ
ตามชื่อที่แสดง ตัวสร้างพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าไฮโดรไดนามิกที่แสดงในภาพด้านล่างนั้นเกี่ยวข้องกับการไหลของของเหลวตัวนำในสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเดิม ตัวนำประกอบด้วยวงจรทองแดงหรือแถบ แต่ในตัวสร้างพลังงาน MHD แก๊สไอออนร้อนหรือของเหลวตัวนำแทนที่ตัวนำที่แข็ง
ของเหลวตัวนำที่ถูกแรงดันไหลผ่านสนามแม่เหล็กที่ตั้งฉากในช่องหรือท่อ คู่ของขั้วตั้งอยู่บนผนังช่องที่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กและเชื่อมต่อผ่านวงจรภายนอกเพื่อส่งมอบพลังงานไปยังโหลดที่เชื่อมต่อ ขั้วต่อในตัวสร้างพลังงาน MHD ทำงานเหมือนแปรงในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า DC แบบเดิม ตัวสร้างพลังงาน MHD สร้างพลังงาน DC และการแปลงเป็น AC ทำโดยใช้อินเวอร์เตอร์
พลังงานที่สร้างขึ้นต่อหน่วยความยาวโดยตัวสร้างพลังงาน MHD ประมาณได้ว่า,
โดยที่ u คือความเร็วของของเหลว B คือความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็ก σ คือความต้านทานไฟฟ้าของของเหลวตัวนำ และ P คือความหนาแน่นของของเหลว
จากสมการด้านบน สำหรับความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นของตัวสร้างพลังงาน MHD จำเป็นต้องมีสนามแม่เหล็กที่แรง 4-5 เทสลาและความเร็วของของเหลวตัวนำที่สูงพร้อมกับความต้านทานไฟฟ้าที่เหมาะสม
วงจร MHD และของเหลวทำงาน
วงจร MHD อาจมีสองประเภท คือ
วงจร MHD แบบเปิด
วงจร MHD แบบปิด
รายละเอียดของประเภทของวงจร MHD และของเหลวทำงานที่ใช้นั้นได้แสดงไว้ด้านล่าง
ระบบ MHD แบบเปิด
ในระบบ MHD แบบเปิด อากาศบรรยากาศที่อุณหภูมิและแรงดันสูงถูกผ่านสนามแม่เหล็กที่แรง ถ่านหินถูกแปรรูปและเผาในเตาเผาที่อุณหภูมิประมาณ 2700°C และแรงดันประมาณ 12 ATP ด้วยอากาศที่ถูกทำให้ร้อนจากพลาสมา จากนั้นสารเสริมเช่นคาร์บอเนตโพแทสเซียมถูกฉีดเข้าไปในพลาสมาเพื่อเพิ่มความต้านทานไฟฟ้า ของผสมที่ได้มีความต้านทานไฟฟ้าประมาณ 10 Siemens/m ถูกขยายผ่านหัวฉีด เพื่อให้มีความเร็วสูงแล้วผ่านสนามแม่เหล็กของตัวสร้างพลังงาน MHD ระหว่างการขยายของแก๊สที่อุณหภูมิสูง ไอออนบวกและลบเคลื่อนที่ไปยังขั้วต่อและสร้างกระแสไฟฟ้า แก๊สแล้วถูกปล่อยออกจากตัวสร้างพลังงาน เนื่องจากอากาศเดียวกันไม่สามารถใช้ซ้ำได้ ดังนั้นมันจึงเป็นวงจรเปิดและถูกเรียกว่าวงจร MHD แบบเปิด
ระบบ MHD แบบปิด
ตามชื่อที่แสดง ของเหลวทำงานในระบบ MHD แบบปิดถูกหมุนเวียนในวงจรป้อนกลับ การใช้แก๊สเฉื่อยหรือโลหะเหลวเป็นของเหลวทำงานในการถ่ายเทความร้อน โลหะเหลวมีความต้านทานไฟฟ้าสูง ดังนั้นความร้อนที่ให้โดยวัสดุเผาไหม้ไม่จำเป็นต้องสูงมาก ต่างจากระบบวงจรเปิด ไม่มีทางเข้าและออกสำหรับอากาศบรรยากาศ ดังนั้นกระบวนการถูกทำให้ง่ายขึ้นอย่างมาก เนื่องจากของเหลวเดียวกันถูกหมุนเวียนซ้ำ ๆ เพื่อถ่ายเทความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ
ข้อดีของการสร้างพลังงาน MHD
ข้อดีของการสร้างพลังงาน MHD เมื่อเทียบกับวิธีการสร้างพลังงานแบบเดิม ๆ ได้แสดงไว้ด้านล่าง
ที่นี่มีเพียงของเหลวทำงานที่ถูกหมุนเวียน และไม่มีส่วนกลไกที่เคลื่อนที่ ซึ่งลดการสูญเสียกลไกเป็นศูนย์และทำให้การทำงานมั่นคงมากขึ้น
อุณหภูมิของของเหลวทำงานถูกควบคุมโดยผนังของ MHD
มันมีความสามารถในการเข้าสู่ระดับพลังงานเต็มได้โดยตรง
ราคาของตัวสร้างพลังงาน MHD นั้นต่ำกว่าตัวสร้างพลังงานแบบเดิม ๆ
MHD มีประสิทธิภาพสูงมาก ซึ่งสูงกว่าวิธีการสร้างพลังงานแบบเดิม ๆ หรือไม่ใช่แบบเดิม ๆ ส่วนใหญ่
คำชี้แจง: ให้ความเคารพต่อต้นฉบับ บทความที่ดีควรแบ่งปัน หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ
