מחוללי MHD הם מכשירים המופעלים לייצור חשמל באמצעות אינטראקציה עם נוזל נע כמו גז מיונן או פלזמה ושדה מגנטי. השימוש בכוח מגנטוהידרודינמי גנרטורים נצפה לראשונה על ידי 'מיכאל פאראדיי' במהלך 1791-1867 תוך כדי העברת חומר חשמלי נוזלי דרך שדה מגנטי קבוע. תחנות כוח MHD מספקות פוטנציאל לייצר חשמל חשמלי בקנה מידה גדול עם השפעה סביבתית מופחתת. ישנם סוגים שונים של גנרטורים MHD שתוכננו על פי סוג היישום והדלק המשמש. גנרטור MHD פעימה משמש לאתרים מרוחקים משמשים לייצור כוח חשמלי של פולסים גדולים.
מהו מחולל MHD?
הַגדָרָה: גנרטור מגנוט-הידרודינמי (MHD) הוא מכשיר המייצר כוח ישירות על ידי אינטראקציה עם זרם נוזלים הנע במהירות, לרוב גזים מיון / פלזמה. מכשירי MHD הופכים חום או אנרגיה קינטית ל אנרגיה חשמלית . ההתקנה האופיינית של מחולל MHD היא הטורבינה וגם החשמל כּוֹחַ גנרטור מתלכד ליחידה אחת ואין לו חלקים נעים, ובכך מבטל רטט ורעש, ומגביל את הבלאי. MHDs הם בעלי היעילות התרמודינמית הגבוהה ביותר מכיוון שהם פועלים בטמפרטורות גבוהות יותר מטורבינות מכניות.
הכי טוב לפני הגנרטור
הכי טוב לפני תכנון גנרטור
יש להגביר את היעילות של חומרים מוליכים כדי להגביר את היעילות התפעולית של מכשיר לייצור חשמל. ניתן להשיג את היעילות הנדרשת כאשר מחממים גז כך שהוא הופך לפלזמה / נוזל או מוסיף חומרים מיוננים אחרים כמו מלחי מתכות אלקליות. כדי לתכנן וליישם מחולל MHD, כמה נושאים כמו כלכלה, יעילות, צינורות היפו מזוהמים נחשבים. שלושה עיצובים נפוצים ביותר של מחוללי MHD הם:
עיצוב מחוללי MHD של Faraday
העיצוב של גנרטור פאראדיי פשוט כולל צינור או צינור בצורת טריז מחומר שאינו מוליך. האלקטרומגנט העוצמתי מייצר שדה מגנטי ומאפשר לנוזל המוליך לעבור דרכו בניצב, ולגרום למתח. האלקטרודות ממוקמות בזווית ישרה לשדה המגנטי כדי להפיק את הכוח החשמלי המוצא.
תכנון זה מציע מגבלות כגון סוג השדה בו משתמשים וצפיפות. בסופו של דבר, כמות הכוח הנמשכת באמצעות תכנון פאראדיי פרופורציונלית ישירות לשטח הצינור ולמהירות הנוזל המוליך.
תכנון גנרטור הול MHD
זרם התפוקה הגבוה מאוד המיוצר דרך פאראדיי זורם יחד עם צינור הנוזל ומגיב עם השדה המגנטי המופעל וכתוצאה מכך אפקט הול. במילים אחרות, הזרם הזורם יחד עם הנוזל יוביל לאובדן אנרגיה. הזרם הכולל המיוצר שווה לסכום הווקטורי של רכיבי המעבר (פאראדיי) והזרם הצירי. כדי לתפוס את אובדן האנרגיה הזה (פאראדיי ו אפקט הול רכיבים) ולשפר את היעילות, תצורות שונות פותחו.
תצורה אחת כזו היא להשתמש בזוגות האלקטרודות המפוצלים לשרשרת של קטעים ומונחים זה לצד זה. כל זוג אלקטרודות מבודד זה מזה ומחובר בסדרה בכדי להגיע למתח גבוה יותר עם זרם נמוך יותר. כחלופה, האלקטרודות, במקום להיות מאונכות, הן מוטות מעט כדי להתיישר עם סכום הווקטור של זרמי פאראדיי ואפקט הול, מה שמאפשר להפיק את האנרגיה המרבית מהנוזל המוליך. האיור שלהלן ממחיש את תהליך העיצוב.
אולם-אפקט-מחולל-עיצוב
עיצוב מחולל MHD דיסק
עיצוב גנרטור MHD דיסק דיסק Hall Effect יעיל ביותר והוא העיצוב הנפוץ ביותר. נוזל זורם במרכז מחולל הדיסקים. הצינורות סוגרים את הדיסק ואת הנוזל הזורם. צמד סלילי הלמהולץ משמשים ליצירת השדה המגנטי מעל ומתחת לדיסק.
זרמי פאראדיי זורמים מעל גבול הדיסק, ואילו זרם הול-אפקט זורם בין אלקטרודות הטבעת הממוקמות במרכז וגבול הדיסק.
זרם זרם דיסק
עקרון מחולל MHD
מחולל MHD מכונה בדרך כלל דינמו נוזלי, בהשוואה לדינמו מכני - א מַתֶכֶת מוליך כאשר הוא מועבר דרך שדה מגנטי מייצר זרם במוליך.
עם זאת, בגנרטור MHD משתמשים בנוזל מוליך במקום במוליך מתכת. כנוזל המוליך ( נהג ) נע דרך השדה המגנטי, הוא מייצר שדה חשמלי בניצב לשדה המגנטי. תהליך זה של ייצור חשמל באמצעות MHD מבוסס על העיקרון של החוק של פאראדיי שֶׁל השראות אלקטרומגנטית .
כאשר הנוזל המוליך זורם דרך שדה מגנטי, נוצר מתח על פני הנוזל שלו והוא מאונך הן לזרימת הנוזל והן לשדה המגנטי בהתאם לכלל יד ימין של פלמינג.
החלת כלל ימין של פלמינג על מחולל ה- MHD, נוזל מוליך מועבר דרך שדה מגנטי 'B'. לנוזל המוליך יש חלקיקי מטען חופשיים הנעים במהירות 'v'.
ההשפעות של חלקיק טעון שנע במהירות 'v' בשדה מגנטי קבוע ניתנות על ידי חוק כוח לורנץ. הצורה הפשוטה ביותר של תיאור זה ניתנת להלן על ידי משוואת הווקטור.
F = Q (v x B)
איפה,
'F' הוא הכוח הפועל על החלקיק.
'Q' הוא המטען של החלקיק,
'V' הוא מהירות החלקיק, ו
'B' הוא השדה המגנטי.
הווקטור 'F' מאונך גם ל- 'v' וגם ל- 'B' על פי הכלל הימני.
מחולל MHD עובד
ה- MHD חַשְׁמַל תרשים הדור מוצג להלן עם מודולי מערכת אפשריים. ראשית, מחולל ה- MHD דורש מקור גז בטמפרטורה גבוהה, שיכול להיות נוזל קירור של כור גרעיני או יכול להיות גזי בעירה בטמפרטורה גבוהה המיוצרים מפחם.
mhd-generator-working
כאשר הגז והדלק עוברים דרך זרבובית הרחבה, הוא מוריד את לחץ הגז ומגביר את מהירות הנוזל / פלזמה דרך צינור ה- MHD, ומגביר את היעילות הכוללת של תפוקת הכוח. חום הפליטה המיוצר מהנוזל דרך הצינור הוא עוצמת DC. זה נהג להפעיל את המדחס כדי להגביר את קצב בעירת הדלק.
מחזורי MHD ונוזלי עבודה
ניתן להשתמש בדלקים כמו פחם, נפט, גז טבעי ודלקים אחרים המסוגלים לייצר טמפרטורות גבוהות בגנרטורים של MHD. מלבד זאת, גנרטורים של MHD יכולים להשתמש באנרגיה גרעינית לייצור חשמל.
מחוללי MHD הם משני סוגים - מערכות מחזור פתוח ומחזור סגור. במערכת מחזור פתוח, נוזל העבודה מועבר פעם אחת בלבד דרך צינור ה- MHD. זה מייצר גזי פליטה לאחר הפקת אנרגיה חשמלית, המשתחררת לאטמוספירה באמצעות ערימה. נוזל העבודה במערכת מחזור סגור ממוחזר למקור החום לשימוש חוזר בו שוב ושוב.
נוזל העבודה המשמש במערכת מחזור פתוח הוא אוויר, ואילו הליום או ארגון משמשים במערכת מחזור סגור.
יתרונות
הא dvantages של מחולל MHD כלול את הבאים.
- גנרטורים של MHD ממירים חום או אנרגיה תרמית ישירות לאנרגיה חשמלית
- אין בו חלקים נעים, ולכן הפסדים מכניים יהיו מינימליים
- יעיל מאוד בעל יעילות תפעולית גבוהה יותר מאשר גנרטורים קונבנציונליים, ולכן העלות הכוללת של מפעל MHD נמוכה בהשוואה למפעלי קיטור קונבנציונליים.
- עלויות תפעול ותחזוקה נמוכות יותר
- זה עובד על כל סוג של דלק ויש לו שימוש טוב יותר בדלק
חסרונות
ה חסרונותיו של מחולל ה- MHD כלול את הבאים.
- מסייע בכמות ההפסדים הגבוהה הכוללת חיכוך נוזלים והפסדי העברת חום
- זקוק למגנטים גדולים, מה שמוביל לעלויות גבוהות יותר ביישום מחוללי MHD
- טמפרטורות הפעלה גבוהות בטווח של 200 ° K עד 2400 ° K יחלידו את הרכיבים מוקדם יותר
יישומים של מחולל MHD
היישומים הם
- גנרטורים של MHD משמשים להנעת צוללות, מטוסים, ניסויים במנהרות רוח היפרסוניות, יישומי הגנה וכו '.
- הם משמשים כ- אספקת חשמל ללא הפרעה מערכת וכתחנות כוח בתעשיות
- באמצעותם ניתן לייצר חשמל חשמלי ליישומים ביתיים
שאלות נפוצות
1). מהו מחולל MHD מעשי?
גנרטורים מעשיים של MHD פותחו עבור דלקים מאובנים. עם זאת, עקפו אלה מחזורים משולבים בעלות נמוכה, כאשר פליטת טורבינות הגז מחממת את האדים להפעלת טורבינת קיטור.
2). מה זה זריעה בדור MHD?
זריעה היא תהליך של הזרקת חומר זריעה כמו אשלגן פחמתי או צזיום לפלזמה / נוזל להגברת המוליכות החשמלית.
3). מהי זרימת MHD?
ניתן לתאר את התנועה האיטית של נוזל כתנועה קבועה ומסודרת. כל הפרעה במהירות הזרימה, מובילה לסערה, ומשנה את מאפייני הזרימה במהירות.
4). איזה דלק משמש בייצור חשמל MHD?
גזי נוזל הקירור כמו הליום ופחמן דו חמצני משמשים כפלזמה בכורים גרעיניים להפניית ייצור חשמל MHD.
5). האם פלזמה יכולה לייצר חשמל?
פלזמה היא מוליך טוב של חשמל מכיוון שיש לה שפע של אלקטרונים חופשיים. זה הופך למוליך חשמלי כאשר מוחלים שדות חשמליים ומגנטיים ומשפיעים על התנהגותם של חלקיקים טעונים.
מאמר זה נותן תיאור מפורט של סקירה כללית של מחולל ה- MHD , המייצר חשמל באמצעות נוזל מתכת. דנו גם בעקרון הגנרטור של MHD, בעיצובים ובשיטות עבודה. בנוסף, מאמר זה מדגיש את היתרונות והחסרונות והיישומים השונים של מחולל ה- MHD. הנה שאלה עבורך, מה תפקידו של גנרטור?
