Máy phát MHD là thiết bị được sử dụng để tạo ra năng lượng điện bằng cách tương tác với chất lỏng chuyển động như khí ion hoặc plasma và từ trường. Việc sử dụng sức mạnh Magnetohydrodynamic máy phát điện được quan sát lần đầu tiên bởi ‘Michael Faraday’ trong thời gian 1791-1867 khi di chuyển một chất điện lỏng qua một từ trường cố định. Các nhà máy điện MHD cung cấp tiềm năng tạo ra năng lượng điện ở quy mô lớn với tác động môi trường giảm thiểu. Có nhiều loại máy phát MHD khác nhau được thiết kế dựa trên loại ứng dụng và nhiên liệu sử dụng. Máy phát MHD xung được sử dụng cho các trang web ở xa được sử dụng để tạo ra năng lượng điện của xung lớn.
Máy phát điện MHD là gì?
Định nghĩa: Máy phát điện từ động lực học (MHD) là một thiết bị tạo ra điện năng trực tiếp bằng cách tương tác với một dòng chất lỏng chuyển động nhanh, thường là khí / plasma ion hóa. Các thiết bị MHD biến đổi nhiệt năng hoặc động năng thành năng lượng điện . Thiết lập điển hình của máy phát MHD là cả tuabin và điện quyền lực Máy phát điện kết hợp thành một khối duy nhất và không có bộ phận chuyển động, do đó, loại bỏ rung động và tiếng ồn, hạn chế hao mòn. MHD có hiệu suất nhiệt động lực học cao nhất vì nó hoạt động ở nhiệt độ cao hơn tuabin cơ học.
Tốt nhất trước máy phát điện
Tốt nhất trước khi thiết kế máy phát điện
Cần tăng hiệu suất của các chất dẫn điện để tăng hiệu suất hoạt động của thiết bị phát điện. Hiệu suất cần thiết có thể đạt được khi một chất khí được đốt nóng để trở thành plasma / chất lỏng hoặc thêm các chất có thể ion hóa khác như muối của kim loại kiềm. Để thiết kế và triển khai một máy phát MHD, một số vấn đề như kinh tế, hiệu quả, các ống dẫn bị ô nhiễm được xem xét. Ba thiết kế phổ biến nhất của máy phát MHD là:
Thiết kế máy phát điện Faraday MHD
Thiết kế của một máy phát điện Faraday đơn giản bao gồm một ống hình nêm hoặc ống làm bằng chất không dẫn điện. Nam châm điện mạnh tạo ra từ trường và cho phép chất lỏng dẫn điện đi qua nó theo phương vuông góc, tạo ra điện áp. Các điện cực được đặt vuông góc với từ trường để lấy công suất điện đầu ra.
Thiết kế này đưa ra những hạn chế như loại trường được sử dụng và mật độ. Cuối cùng, lượng điện được rút ra bằng cách sử dụng thiết kế Faraday tỷ lệ thuận với diện tích của ống và tốc độ của chất lỏng dẫn điện.
Thiết kế máy phát điện MHD hội trường
Dòng điện đầu ra rất cao được tạo ra thông qua Faraday chảy cùng với ống dẫn chất lỏng và phản ứng với từ trường đặt vào dẫn đến Hiệu ứng Hall. Nói cách khác, dòng điện chạy cùng với chất lỏng sẽ dẫn đến mất năng lượng. Tổng dòng điện được tạo ra bằng tổng vectơ của các thành phần của dòng điện ngang (Faraday) và dòng dọc trục. Để nắm bắt sự mất mát năng lượng này (Faraday và Hiệu ứng phòng và nâng cao hiệu quả, các cấu hình khác nhau đã được phát triển.
Một trong những cấu hình như vậy là sử dụng các cặp điện cực được chia thành một chuỗi các phân đoạn và đặt cạnh nhau. Mỗi cặp điện cực được cách điện với nhau và mắc nối tiếp để đạt được điện áp cao hơn với dòng điện thấp hơn. Thay vào đó, các điện cực, thay vì vuông góc, chúng hơi lệch để căn chỉnh với tổng vectơ của dòng Faraday và Hiệu ứng Hall, cho phép trích xuất năng lượng tối đa từ chất lỏng dẫn điện. Hình dưới đây minh họa quá trình thiết kế.
hội trường-hiệu ứng-máy phát-thiết kế
Thiết kế máy phát đĩa MHD
Thiết kế bộ tạo MHD đĩa Hall Effect có hiệu suất cao và là thiết kế được sử dụng phổ biến nhất. Một chất lỏng chảy ở tâm của bộ tạo đĩa. Các ống dẫn bao quanh đĩa và chất lỏng chảy. Cặp cuộn dây Helmholtz được sử dụng để tạo ra từ trường bên trên cũng như bên dưới đĩa.
Dòng Faraday chảy qua ranh giới của đĩa, trong khi dòng Hiệu ứng Hall chạy giữa các điện cực vòng nằm ở tâm và ranh giới của đĩa.
dòng-chảy-trong-đĩa
Nguyên lý của Máy phát điện MHD
Máy phát MHD thường được gọi là máy phát điện chất lỏng, được so sánh với máy phát điện cơ học - a kim loại vật dẫn khi đi qua từ trường thì sinh ra dòng điện trong vật dẫn.
Tuy nhiên, trong máy phát MHD, chất lỏng dẫn điện được sử dụng thay vì chất dẫn điện kim loại. Như chất lỏng dẫn ( người lái xe ) di chuyển trong từ trường, nó tạo ra một điện trường vuông góc với từ trường. Quá trình tạo ra năng lượng điện thông qua MHD này dựa trên nguyên tắc Luật Faraday của cảm ứng điện từ .
Khi chất lỏng dẫn điện chạy qua một từ trường, một điện áp được tạo ra trên chất lỏng của nó và nó vuông góc với cả dòng chất lỏng và từ trường theo Quy tắc Bàn tay Phải của Fleming.
Áp dụng Quy tắc Bàn tay Phải của Fleming cho máy phát MHD, một chất lỏng dẫn điện được truyền qua từ trường ‘B’. Chất lỏng dẫn điện có các hạt điện tích tự do chuyển động với vận tốc ‘v’.
Tác dụng của một hạt mang điện chuyển động với vận tốc ‘v’ trong một từ trường không đổi được cho bởi Định luật Lực Lorentz. Dạng đơn giản nhất của mô tả này được đưa ra dưới đây bằng phương trình vectơ.
F = Q (v x B)
Ở đâu,
‘F’ là lực tác dụng lên hạt.
‘Q’ là điện tích của hạt,
‘V’ là vận tốc của hạt, và
‘B’ là từ trường.
Vectơ ‘F’ vuông góc với cả ‘v’ và ‘B’ theo quy tắc bàn tay phải.
Máy phát điện MHD hoạt động
MHD điện lực sơ đồ thế hệ được hiển thị bên dưới với các mô-đun hệ thống có thể. Để bắt đầu, máy phát MHD yêu cầu nguồn khí có nhiệt độ cao, có thể là chất làm mát của lò phản ứng hạt nhân hoặc có thể là khí đốt nhiệt độ cao được sản xuất từ than đá.
mhd-máy phát điện-làm việc
Khi khí và nhiên liệu đi qua vòi mở rộng, nó làm giảm áp suất của khí và tăng tốc độ của chất lỏng / plasma qua ống dẫn MHD, và tăng hiệu suất tổng thể của công suất. Nhiệt thải sinh ra từ chất lỏng qua ống dẫn là nguồn điện một chiều. Nó được sử dụng để chạy máy nén để tăng tốc độ đốt cháy nhiên liệu.
Chu trình MHD và chất lỏng làm việc
Các nhiên liệu như than, dầu, khí đốt tự nhiên và các nhiên liệu khác có khả năng tạo ra nhiệt độ cao có thể được sử dụng trong máy phát điện MHD. Bên cạnh đó, máy phát điện MHD có thể sử dụng năng lượng hạt nhân để tạo ra điện.
Máy phát điện MHD có hai loại - hệ thống chu trình mở và chu trình kín. Trong một hệ thống chu trình mở, chất lỏng làm việc chỉ được đi qua một lần qua ống dẫn MHD. Điều này tạo ra khí thải sau khi tạo ra năng lượng điện, được thải ra khí quyển thông qua một ống khói. Chất lỏng làm việc trong một hệ thống chu trình khép kín được tái chế thành nguồn nhiệt để tái sử dụng nhiều lần.
Chất lỏng làm việc được sử dụng trong hệ thống chu trình mở là không khí, trong khi helium hoặc argon được sử dụng trong hệ thống chu trình kín.
Ưu điểm
Các a dvantages của máy phát MHD bao gồm những điều sau đây.
- Máy phát điện MHD chuyển đổi nhiệt năng hoặc nhiệt năng trực tiếp thành năng lượng điện
- Nó không có bộ phận chuyển động, vì vậy tổn thất cơ học sẽ là tối thiểu
- Hiệu quả cao Có hiệu suất hoạt động cao hơn máy phát điện thông thường, do đó, chi phí tổng thể của nhà máy MHD thấp hơn so với nhà máy hơi nước thông thường
- Chi phí vận hành và bảo trì ít hơn
- Nó hoạt động trên mọi loại nhiên liệu và sử dụng nhiên liệu tốt hơn
Nhược điểm
Các nhược điểm của máy phát MHD bao gồm những điều sau đây.
- Hỗ trợ lượng tổn thất cao bao gồm tổn thất ma sát và truyền nhiệt
- Cần nam châm lớn, dẫn đến chi phí cao hơn trong việc triển khai máy phát MHD
- Nhiệt độ hoạt động cao trong khoảng 200 ° K đến 2400 ° K sẽ ăn mòn các thành phần sớm hơn
Các ứng dụng của MHD Generator
Các ứng dụng là
- Máy phát điện MHD được sử dụng để lái tàu ngầm, máy bay, thí nghiệm đường hầm gió siêu thanh, ứng dụng quốc phòng, v.v.
- Chúng được sử dụng như một cung cấp điện liên tục hệ thống và như các nhà máy điện trong các ngành công nghiệp
- Chúng có thể được sử dụng để tạo ra năng lượng điện cho các ứng dụng trong nước
Câu hỏi thường gặp
1). Máy phát MHD thực tế là gì?
Máy phát MHD thực tế được phát triển cho nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, những điều này đã bị vượt qua bởi các chu trình hỗn hợp chi phí thấp, trong đó khí thải của tuabin khí đốt nóng hơi nước để chạy tuabin hơi.
2). Gieo mầm trong thế hệ MHD là gì?
Gieo hạt là một quá trình tiêm một vật liệu gieo hạt như kali cacbonat hoặc xêzi vào plasma / chất lỏng để tăng độ dẫn điện.
3). Luồng MHD là gì?
Chuyển động chậm của chất lỏng có thể được mô tả là chuyển động đều đặn và có trật tự. Bất kỳ sự xáo trộn nào trong vận tốc dòng chảy đều dẫn đến sự hỗn loạn, làm thay đổi đặc tính dòng chảy một cách nhanh chóng.
4). Nhiên liệu nào được sử dụng trong phát điện MHD?
Các khí làm mát như helium và carbon dioxide được sử dụng làm plasma trong các lò phản ứng hạt nhân để trực tiếp phát điện MHD.
5). Plasma có thể tạo ra điện không?
Plasma là chất dẫn điện tốt vì nó có nhiều electron tự do. Nó trở nên dẫn điện khi điện trường và từ trường được áp dụng và ảnh hưởng đến hoạt động của các hạt mang điện.
Bài viết này mô tả chi tiết về tổng quan về trình tạo MHD , tạo ra điện bằng cách sử dụng chất lỏng kim loại. Chúng tôi cũng đã thảo luận về nguyên lý, thiết kế và phương pháp làm việc của máy phát MHD. Ngoài ra, bài viết này nêu bật những ưu điểm và nhược điểm và các ứng dụng khác nhau của máy phát MHD. Đây là một câu hỏi cho bạn, chức năng của máy phát điện là gì?
