MHD jeneratörleri, iyonize gaz veya plazma ve manyetik alan gibi hareketli bir sıvı ile etkileşime girerek elektrik enerjisi üretmek için kullanılan cihazlardır. Manyetohidrodinamik gücün kullanımı jeneratörler ilk olarak 1791-1867 yılları arasında 'Michael Faraday' tarafından akışkan bir elektrik maddesini sabit bir manyetik alan boyunca hareket ettirirken gözlemlendi. MHD enerji santralleri, daha az çevresel etkiyle büyük ölçekte elektrik enerjisi üretme potansiyeli sağlar. Kullanılan yakıta ve uygulama türüne göre tasarlanmış farklı MHD jeneratör türleri vardır. Darbeli MHD jeneratörü, büyük darbelerin elektrik gücünü üretmek için uzak siteler için kullanılır.
MHD Jeneratör nedir?
Tanım: Bir manyetohidrodinamik (MHD) jeneratör, genellikle iyonize gazlar / plazma olmak üzere hızla hareket eden bir sıvı akışı ile etkileşime girerek doğrudan güç üreten bir cihazdır. MHD cihazları ısıyı veya kinetik enerjiyi elektrik enerjisi . Bir MHD jeneratörünün tipik kurulumu, hem türbin hem de elektrik güç Jeneratör tek bir ünite halinde birleşir ve hareketli parçası yoktur, böylece titreşimleri ve gürültüyü ortadan kaldırarak aşınma ve yıpranmayı sınırlar. MHD'ler, mekanik türbinlerden daha yüksek sıcaklıklarda çalıştıkları için en yüksek termodinamik verime sahiptir.
Jeneratörden önce en iyisi
Jeneratör tasarımından önce en iyisi
Güç üreten bir cihazın operasyonel verimliliğini artırmak için iletken maddelerin verimliliği artırılmalıdır. Gerekli verimlilik, bir gaz plazma / sıvı olacak şekilde ısıtıldığında veya alkali metallerin tuzları gibi diğer iyonize olabilen maddeler ilave edildiğinde elde edilebilir. Bir MHD jeneratörü tasarlamak ve uygulamak için, ekonomi, verimlilik, kontamine hipo kanallar gibi çeşitli konular dikkate alınır. MHD jeneratörlerinin en yaygın üç tasarımı şunlardır:
Faraday MHD Jeneratör Tasarımı
Basit bir Faraday jeneratörünün tasarımı, iletken olmayan bir maddeden yapılmış kama şeklinde bir boru veya tüp içerir. Güçlü elektromıknatıs manyetik bir alan üretir ve iletken sıvının dikey olarak içinden geçmesine izin vererek voltajı indükler. Elektrotlar, çıkış elektrik gücünü çıkarmak için manyetik alana dik açılarda yerleştirilir.
Bu tasarım, kullanılan alan türü ve yoğunluk gibi sınırlamalar sunar. Sonunda, Faraday tasarımı kullanılarak çekilen güç miktarı, tüp alanı ve iletken sıvının hızı ile doğru orantılıdır.
Hall MHD jeneratör tasarımı
Faraday aracılığıyla üretilen çok yüksek çıkış akımı, sıvı kanalı ile birlikte akar ve uygulanan manyetik alanla reaksiyona girerek Hall Etkisi oluşturur. Başka bir deyişle, akışkanla birlikte akan akım enerji kaybına yol açacaktır. Üretilen toplam akım, travers (Faraday) ve eksenel akım bileşenlerinin vektör toplamına eşittir. Bu enerji kaybını yakalamak için (Faraday ve Salon etkisi bileşenleri) ve verimliliği artırmak, farklı konfigürasyonlar geliştirildi.
Bu tür bir konfigürasyon, bir segment zincirine bölünmüş ve yan yana yerleştirilmiş elektrot çiftlerini kullanmaktır. Her elektrot çifti birbirinden yalıtılmıştır ve daha düşük bir akımla daha yüksek bir voltaj elde etmek için seri olarak bağlanmıştır. Alternatif olarak, elektrotlar dikey olmak yerine, Faraday ve Hall Etkisi akımlarının vektör toplamı ile hizalanacak şekilde hafifçe eğrilerek iletken sıvıdan maksimum enerjinin çıkarılmasına izin verir. Aşağıdaki şekil tasarım sürecini göstermektedir.
salon etkili jeneratör tasarımı
Disk MHD Jeneratör Tasarımı
Hall Effect disk MHD jeneratör tasarımı oldukça verimlidir ve en sık kullanılan tasarımdır. Disk oluşturucunun merkezinde bir sıvı akar. Kanallar diski ve akan sıvıyı çevreler. Helmholtz bobinleri, diskin altında ve üstünde manyetik alanı oluşturmak için kullanılır.
Faraday akımları diskin sınırı üzerinden akarken, Hall Etkisi akımı diskin merkezinde ve sınırında bulunan halka elektrotlar arasında akar.
diskte akım akışı
MHD Jeneratör Prensibi
MHD jeneratörü, genellikle mekanik bir dinamo ile karşılaştırılan bir akışkan dinamo olarak adlandırılır. metal iletken, manyetik bir alandan geçtiğinde iletkende bir akım oluşturur.
Bununla birlikte, MHD jeneratöründe, metal bir iletken yerine iletken sıvı kullanılır. İleten sıvı olarak ( sürücü ) manyetik alan boyunca hareket eder, manyetik alana dik bir elektrik alanı üretir. MHD aracılığıyla elektrik enerjisi üretiminin bu süreci, ilkesine dayanmaktadır. Faraday yasası nın-nin elektromanyetik indüksiyon .
İleten sıvı bir manyetik alandan geçtiğinde, sıvısı boyunca bir voltaj üretilir ve Fleming'in Sağ El Kuralına göre hem sıvı akışına hem de manyetik alana diktir.
Fleming’in Sağ El Kuralı'nı MHD jeneratörüne uygulayarak, iletken bir sıvı manyetik alan 'B' içinden geçirilir. İletken sıvı, 'v' hızıyla hareket eden serbest yüklü parçacıklara sahiptir.
Sabit bir manyetik alanda 'v' hızıyla hareket eden yüklü bir parçacığın etkileri Lorentz Kuvvet Yasası ile verilmiştir. Bu açıklamanın en basit şekli aşağıda vektör denklemi ile verilmiştir.
F = Q (v x B)
Nerede,
'F', parçacığa etki eden kuvvettir.
'Q' parçacığın yüküdür,
'V', parçacığın hızıdır ve
'B' manyetik alandır.
Sağ el kuralına göre 'F' vektörü hem 'v' hem de 'B' ye diktir.
MHD Jeneratör Çalışması
MHD elektrik olası sistem modülleri ile üretim şeması aşağıda gösterilmiştir. Başlangıç olarak, MHD jeneratörü, bir nükleer reaktörün soğutucusu olabilen veya kömürden üretilen yüksek sıcaklıkta yanma gazları olabilen yüksek sıcaklıkta bir gaz kaynağı gerektirir.
mhd-jeneratör-çalışma
Gaz ve yakıt, genleşme nozülünden geçerken, gazın basıncını düşürür ve MHD kanalı boyunca sıvı / plazmanın hızını artırır ve güç çıkışının genel verimliliğini artırır. Akışkanın kanal yoluyla ürettiği egzoz ısısı DC gücüdür. Yakıt yanma oranını artırmak için kompresörü çalıştırırdı.
MHD Döngüleri ve Çalışma Sıvıları
MHD jeneratörlerinde kömür, petrol, doğalgaz ve yüksek sıcaklık üretebilen diğer yakıtlar kullanılabilir. Bunun yanı sıra, MHD jeneratörleri elektrik üretmek için nükleer enerji kullanabilir.
MHD jeneratörleri iki tiptedir - açık çevrim ve kapalı çevrim sistemler. Açık çevrim sisteminde, çalışma sıvısı MHD kanalından yalnızca bir kez geçirilir. Bu, elektrik enerjisi ürettikten sonra, bir yığın yoluyla atmosfere salınan egzoz gazları üretir. Kapalı çevrim sistemindeki çalışma sıvısı, tekrar tekrar kullanılması için ısı kaynağına geri dönüştürülür.
Açık çevrim sisteminde kullanılan çalışma sıvısı havadır, helyum veya argon ise kapalı çevrim sisteminde kullanılır.
Avantajları
Bir MHD jeneratörünün dezavantajları aşağıdakileri dahil edin.
- MHD jeneratörler, ısıyı veya termal enerjiyi doğrudan elektrik enerjisine dönüştürür
- Hareketli parçası olmadığı için mekanik kayıplar minimum düzeyde olacaktır
- Yüksek verimli Konvansiyonel jeneratörlerden daha yüksek operasyonel verimliliğe sahiptir, bu nedenle bir MHD tesisinin toplam maliyeti geleneksel buhar tesislerine kıyasla daha azdır
- İşletme ve bakım maliyetleri daha azdır
- Her tür yakıtla çalışır ve daha iyi yakıt kullanımına sahiptir
Dezavantajları
MHD jeneratörünün dezavantajları aşağıdakileri dahil edin.
- Sıvı sürtünmesi ve ısı transferi kayıplarını içeren yüksek miktarda kayıplara yardımcı olur
- MHD jeneratörlerinin uygulanmasında daha yüksek maliyetlere yol açan büyük mıknatıslara ihtiyaç duyar
- 200 ° K ila 2400 ° K aralığındaki yüksek çalışma sıcaklıkları, bileşenleri daha erken aşındırır
MHD Jeneratör Uygulamaları
Uygulamalar
- MHD jeneratörleri denizaltıları, uçakları, hipersonik rüzgar tüneli deneylerini, savunma uygulamalarını ve benzerlerini sürmek için kullanılır.
- Olarak kullanılırlar kesintisiz güç kaynağı sistem ve endüstrilerde enerji santralleri olarak
- Evsel uygulamalar için elektrik enerjisi üretmek için kullanılabilirler
SSS
1). Pratik bir MHD jeneratörü nedir?
Fosil yakıtlar için pratik MHD jeneratörleri geliştirildi. Bununla birlikte, gaz türbinlerinin egzozunun bir buhar türbinini çalıştırmak için buharı ısıttığı düşük maliyetli kombine çevrimler bunları geride bıraktı.
2). MHD üretiminde tohumlama nedir?
Tohumlama, elektrik iletkenliğini artırmak için potasyum karbonat veya sezyum gibi bir tohumlama materyalinin plazma / sıvıya enjekte edilmesi işlemidir.
3). MHD akışı nedir?
Bir sıvının yavaş hareketi, düzenli ve düzenli bir hareket olarak tanımlanabilir. Akış hızındaki herhangi bir bozulma, akış özelliklerini hızla değiştirerek türbülansa yol açar.
4). MHD güç üretiminde hangi yakıt kullanılır?
Helyum ve karbondioksit gibi soğutucu gazlar, MHD güç üretimini yönlendirmek için nükleer reaktörlerde plazma olarak kullanılır.
5). Plazma elektrik üretebilir mi?
Plazma, bol miktarda serbest elektron içerdiğinden iyi bir elektrik iletkenidir. Elektrik ve manyetik alanlar uygulandığında elektriksel olarak iletken hale gelir ve yüklü parçacıkların davranışını etkiler.
Bu makale ayrıntılı bir açıklama verir MHD jeneratörüne genel bakış , metal sıvı kullanarak elektrik üreten. Ayrıca MHD jeneratör prensibini, tasarımlarını ve çalışma yöntemlerini tartıştık. Ek olarak, bu makale MHD jeneratörünün avantajlarını ve dezavantajlarını ve çeşitli uygulamalarını vurgulamaktadır. İşte size bir soru, bir jeneratörün işlevi nedir?
