MHD Generator คืออะไร: การออกแบบการทำงานและการใช้งาน

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการสร้างพลังงานไฟฟ้าโดยทำปฏิกิริยากับของเหลวที่เคลื่อนที่เช่นก๊าซไอออไนซ์หรือพลาสมาและสนามแม่เหล็ก การใช้พลังงาน Magnetohydrodynamic เครื่องกำเนิดไฟฟ้า พบครั้งแรกโดย 'Michael Faraday' ในช่วงปี 1791-1867 ขณะเคลื่อนย้ายสารไฟฟ้าของไหลผ่านสนามแม่เหล็กคงที่ โรงไฟฟ้า MHD มีศักยภาพในการผลิตพลังงานไฟฟ้าขนาดใหญ่และลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD มีหลายประเภทที่ออกแบบตามประเภทการใช้งานและเชื้อเพลิงที่ใช้ Pulsed MHD generator ใช้สำหรับไซต์ระยะไกลเพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้าของพัลส์ขนาดใหญ่

MHD Generator คืออะไร?

คำจำกัดความ: เครื่องกำเนิด magnetohydrodynamic (MHD) เป็นอุปกรณ์ที่สร้างพลังงานโดยตรงโดยการโต้ตอบกับกระแสของของเหลวที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วโดยปกติจะเป็นก๊าซ / พลาสมาที่แตกตัวเป็นไอออน อุปกรณ์ MHD เปลี่ยนความร้อนหรือพลังงานจลน์ให้เป็น พลังงานไฟฟ้า . การติดตั้งโดยทั่วไปของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD คือทั้งกังหันและไฟฟ้า อำนาจ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ารวมตัวกันเป็นหน่วยเดียวและไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวดังนั้นจึงช่วยลดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวน จำกัด การสึกหรอ MHD มีประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์สูงสุดเนื่องจากทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่ากังหันเชิงกล

ดีที่สุดก่อนกำเนิด

การออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD

ควรเพิ่มประสิทธิภาพของสารที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้า ประสิทธิภาพที่ต้องการสามารถทำได้เมื่อก๊าซถูกทำให้ร้อนจนกลายเป็นพลาสมา / ของไหลหรือเพิ่มสารที่แตกตัวเป็นไอออนอื่น ๆ เช่นเกลือของโลหะอัลคาไล ในการออกแบบและติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD จะมีการพิจารณาประเด็นต่างๆเช่นเศรษฐศาสตร์ประสิทธิภาพท่อไฮโปที่ปนเปื้อน การออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD ที่พบมากที่สุดสามแบบ ได้แก่ :

การออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า Faraday MHD

การออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าฟาราเดย์แบบธรรมดาประกอบด้วยท่อรูปลิ่มหรือท่อที่ทำจากสารที่ไม่นำไฟฟ้า แม่เหล็กไฟฟ้าที่ทรงพลังจะสร้างสนามแม่เหล็กและปล่อยให้ของไหลที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านในแนวตั้งฉากทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้า อิเล็กโทรดถูกวางไว้ที่มุมฉากกับสนามแม่เหล็กเพื่อดึงพลังงานไฟฟ้าขาออก
การออกแบบนี้มีข้อ จำกัด เช่นชนิดของสนามที่ใช้และความหนาแน่น ในที่สุดปริมาณพลังงานที่ดึงโดยใช้การออกแบบของฟาราเดย์จะแปรผันตรงกับพื้นที่ของท่อและความเร็วของของเหลวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

การออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า Hall MHD

กระแสเอาต์พุตที่สูงมากที่ผลิตผ่านฟาราเดย์จะไหลไปพร้อมกับท่อของไหลและทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กที่ใช้ทำให้เกิด Hall Effect กล่าวอีกนัยหนึ่งกระแสที่ไหลไปพร้อมกับของไหลจะทำให้สูญเสียพลังงาน กระแสไฟฟ้าทั้งหมดที่ผลิตได้เท่ากับผลรวมเวกเตอร์ของส่วนประกอบของการเคลื่อนที่ (ฟาราเดย์) และกระแสตามแนวแกน เพื่อดักจับการสูญเสียพลังงานนี้ (ฟาราเดย์และ Hall Effect ส่วนประกอบ) และปรับปรุงประสิทธิภาพการกำหนดค่าต่างๆได้รับการพัฒนา

การกำหนดค่าอย่างหนึ่งคือการใช้คู่อิเล็กโทรดที่แยกออกเป็นโซ่ของส่วนและวางไว้ข้างๆกัน คู่อิเล็กโทรดแต่ละคู่ถูกหุ้มฉนวนจากกันและกันและเชื่อมต่อเป็นอนุกรมเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นโดยมีกระแสไฟฟ้าต่ำกว่า อีกทางเลือกหนึ่งคืออิเล็กโทรดแทนที่จะตั้งฉากพวกเขาจะเอียงเล็กน้อยเพื่อให้สอดคล้องกับผลรวมเวกเตอร์ของกระแสฟาราเดย์และฮอลล์เอฟเฟกต์ทำให้สามารถดึงพลังงานสูงสุดจากของเหลวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า รูปด้านล่างแสดงขั้นตอนการออกแบบ

ห้องโถงผล - กำเนิด - ออกแบบ

การออกแบบ Disc MHD Generator

การออกแบบเครื่องกำเนิด MHD ของแผ่น Hall Effect มีประสิทธิภาพสูงและเป็นการออกแบบที่ใช้กันมากที่สุด ของไหลไหลที่ศูนย์กลางของเครื่องกำเนิดแผ่นดิสก์ ท่อปิดแผ่นดิสก์และของเหลวที่ไหล ขดลวด Helmholtz คู่ใช้เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กด้านบนและด้านล่างของแผ่นดิสก์

กระแสฟาราเดย์ไหลผ่านขอบเขตของแผ่นดิสก์ในขณะที่กระแส Hall-Effect ไหลระหว่างอิเล็กโทรดวงแหวนที่อยู่ตรงกลางและขอบเขตของแผ่นดิสก์

กระแสไหลในดิสก์

หลักการของ MHD Generator

เครื่องกำเนิด MHD มักเรียกกันทั่วไปว่าไดนาโมของไหลซึ่งเทียบกับไดนาโมเชิงกล - ก โลหะ ตัวนำเมื่อผ่านสนามแม่เหล็กจะสร้างกระแสในตัวนำ

อย่างไรก็ตามในเครื่องกำเนิด MHD จะใช้ของไหลนำไฟฟ้าแทนตัวนำโลหะ เป็นของเหลวนำไฟฟ้า ( คนขับ ) เคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็กทำให้เกิดสนามไฟฟ้าที่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก กระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าผ่าน MHD นี้เป็นไปตามหลักการของ กฎหมายของฟาราเดย์ ของ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า .
เมื่อของเหลวที่เป็นตัวนำไฟฟ้าไหลผ่านสนามแม่เหล็กแรงดันไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นทั่วของไหลและมันตั้งฉากกับทั้งการไหลของของไหลและสนามแม่เหล็กตามกฎมือขวาของเฟลมมิง

การใช้กฎมือขวาของเฟลมมิ่งกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD ของเหลวที่นำไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านสนามแม่เหล็ก 'B' ของเหลวนำไฟฟ้ามีอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าอิสระเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว ‘v’

ผลกระทบของอนุภาคที่มีประจุซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว ‘v’ ในสนามแม่เหล็กคงที่นั้นได้รับจากกฎหมายบังคับลอเรนซ์ รูปแบบที่ง่ายที่สุดของคำอธิบายนี้แสดงไว้ด้านล่างโดยสมการเวกเตอร์

F = Q (v x B)

ที่ไหน

‘F’ คือแรงที่กระทำต่ออนุภาค
‘Q’ คือประจุของอนุภาค
‘v’ คือความเร็วของอนุภาคและ
‘B’ คือสนามแม่เหล็ก

เวกเตอร์ 'F' ตั้งฉากกับทั้ง 'v' และ 'B' ตามกฎมือขวา

เครื่องกำเนิด MHD ทำงาน

MHD ไฟฟ้า แผนภาพการสร้างแสดงไว้ด้านล่างพร้อมโมดูลระบบที่เป็นไปได้ ในการเริ่มต้นเครื่องกำเนิด MHD ต้องการแหล่งก๊าซที่มีอุณหภูมิสูงซึ่งอาจเป็นได้ทั้งสารหล่อเย็นของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรืออาจเป็นก๊าซเผาไหม้อุณหภูมิสูงที่ผลิตจากถ่านหิน

mhd- เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงาน

เมื่อก๊าซและเชื้อเพลิงผ่านหัวฉีดขยายจะลดความดันของก๊าซและเพิ่มความเร็วของของเหลว / พลาสม่าผ่านท่อ MHD และเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของกำลังขับ ความร้อนไอเสียที่ผลิตจากของเหลวผ่านท่อคือไฟฟ้ากระแสตรง ใช้ในการทำงานของคอมเพรสเซอร์เพื่อเพิ่มอัตราการเผาไหม้เชื้อเพลิง

MHD Cycles และ Working Fluids

เชื้อเพลิงเช่นถ่านหินน้ำมันก๊าซธรรมชาติและเชื้อเพลิงอื่น ๆ ที่สามารถผลิตอุณหภูมิสูงสามารถใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD ได้ นอกจากนี้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD ยังสามารถใช้พลังงานนิวเคลียร์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD มีสองประเภทคือวงจรเปิดและระบบวงจรปิด ในระบบวงจรเปิดของเหลวที่ใช้งานจะถูกส่งผ่านท่อ MHD เพียงครั้งเดียว สิ่งนี้ก่อให้เกิดก๊าซไอเสียหลังจากสร้างพลังงานไฟฟ้าซึ่งถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศผ่านกองซ้อน ของเหลวที่ใช้งานได้ในระบบวงจรปิดจะถูกรีไซเคิลไปยังแหล่งความร้อนเพื่อนำกลับมาใช้ซ้ำ ๆ

ของเหลวทำงานที่ใช้ในระบบวงจรเปิดคืออากาศในขณะที่ฮีเลียมหรืออาร์กอนใช้ในระบบวัฏจักรปิด

ข้อดี

ก ข้อดีของเครื่องกำเนิด MHD รวมสิ่งต่อไปนี้

• เครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD แปลงพลังงานความร้อนหรือความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง
• ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวดังนั้นการสูญเสียทางกลจึงน้อยที่สุด
• ประสิทธิภาพสูงมีประสิทธิภาพในการทำงานสูงกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั่วไปดังนั้นต้นทุนโดยรวมของโรงงาน MHD จึงน้อยกว่าเมื่อเทียบกับโรงอบไอน้ำทั่วไป
• ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานและการบำรุงรักษาน้อยกว่า
• ทำงานกับเชื้อเพลิงทุกประเภทและมีการใช้เชื้อเพลิงที่ดีกว่า

ข้อเสีย

ข้อเสียของเครื่องกำเนิด MHD รวมสิ่งต่อไปนี้

• ช่วยในการสูญเสียจำนวนมากซึ่งรวมถึงแรงเสียดทานของของเหลวและการสูญเสียการถ่ายเทความร้อน
• ต้องการแม่เหล็กขนาดใหญ่ทำให้ต้นทุนสูงขึ้นในการใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD
• อุณหภูมิในการทำงานที่สูงในช่วง 200 ° K ถึง 2400 ° K จะทำให้ส่วนประกอบสึกกร่อนเร็วขึ้น

การใช้งานเครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD

การใช้งานคือ

• เครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD ใช้สำหรับการขับเรือดำน้ำอากาศยานการทดลองในอุโมงค์ลมความเร็วเหนือเสียงการใช้งานด้านการป้องกันและอื่น ๆ
• พวกเขาใช้เป็นไฟล์ แหล่งจ่ายไฟอย่างต่อเนื่อง ระบบและเป็นโรงไฟฟ้าในอุตสาหกรรม
• สามารถใช้เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าสำหรับการใช้งานในประเทศ

คำถามที่พบบ่อย

1). เครื่องกำเนิด MHD ที่ใช้งานได้จริงคืออะไร?

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD ที่ใช้งานได้จริงได้รับการพัฒนาสำหรับเชื้อเพลิงฟอสซิล อย่างไรก็ตามสิ่งเหล่านี้ถูกครอบงำโดยรอบรวมที่มีต้นทุนต่ำซึ่งไอเสียของกังหันก๊าซจะทำให้ไอน้ำร้อนขึ้นเพื่อทำงานกังหันไอน้ำ

2). การเพาะเมล็ดในรุ่น MHD คืออะไร?

การเพาะเมล็ดเป็นกระบวนการของการฉีดวัสดุเพาะเช่นโพแทสเซียมคาร์บอเนตหรือซีเซียมลงในพลาสมา / ของเหลวเพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้า

3). MHD Flow คืออะไร?

การเคลื่อนไหวช้าของของเหลวสามารถอธิบายได้ว่าเป็นการเคลื่อนไหวอย่างสม่ำเสมอและเป็นระเบียบ การรบกวนใด ๆ ในความเร็วของการไหลนำไปสู่ความปั่นป่วนเปลี่ยนลักษณะการไหลอย่างรวดเร็ว

4). เชื้อเพลิงชนิดใดที่ใช้ในการผลิตไฟฟ้า MHD?

ก๊าซหล่อเย็นเช่นฮีเลียมและคาร์บอนไดออกไซด์ถูกใช้เป็นพลาสมาในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพื่อสั่งการผลิตไฟฟ้า MHD

5). พลาสมาสามารถผลิตไฟฟ้าได้หรือไม่?

พลาสม่าเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีเนื่องจากมีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนมาก มันจะกลายเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าได้เมื่อมีการใช้สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กและมีผลต่อพฤติกรรมของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า

บทความนี้ให้คำอธิบายโดยละเอียดของ ภาพรวมของเครื่องกำเนิด MHD ซึ่งสร้างกระแสไฟฟ้าโดยใช้ของเหลวโลหะ นอกจากนี้เรายังกล่าวถึงหลักการกำเนิด MHD การออกแบบและวิธีการทำงาน นอกจากนี้บทความนี้ยังเน้นถึงข้อดีและข้อเสียและการใช้งานต่างๆของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า MHD นี่คือคำถามสำหรับคุณว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีหน้าที่อะไร?