Penjana MHD adalah peranti yang digunakan untuk menghasilkan tenaga elektrik dengan berinteraksi dengan cecair yang bergerak seperti gas terionisasi atau plasma dan medan magnet. Penggunaan kuasa Magnetohidrodinamik penjana pertama kali diperhatikan oleh ‘Michael Faraday’ pada tahun 1791-1867 ketika menggerakkan bahan elektrik cecair melalui medan magnet tetap. Loji janakuasa MHD berpotensi menghasilkan tenaga elektrik secara besar-besaran dengan mengurangkan kesan persekitaran. Terdapat pelbagai jenis generator MHD yang dirancang berdasarkan jenis aplikasi dan bahan bakar yang digunakan. Penjana MHD berdenyut digunakan untuk lokasi terpencil yang digunakan untuk menghasilkan tenaga elektrik denyutan besar.
Apa itu Generator MHD?
Definisi: Penjana magnetohidrodinamik (MHD) adalah alat yang menjana kuasa secara langsung dengan berinteraksi dengan aliran cecair yang bergerak pantas, biasanya gas / plasma terion. Peranti MHD mengubah tenaga haba atau kinetik menjadi tenaga elektrik . Penyediaan khas penjana MHD ialah turbin dan elektrik kuasa penjana bergabung menjadi satu unit dan tidak mempunyai bahagian yang bergerak, dengan itu, menghilangkan getaran dan kebisingan, membatasi keausan. MHD mempunyai kecekapan termodinamik tertinggi kerana beroperasi pada suhu yang lebih tinggi daripada turbin mekanikal.
Terbaik sebelum penjana
Reka bentuk penjana MHD
Kecekapan bahan konduktif harus ditingkatkan untuk meningkatkan kecekapan operasi alat penjana kuasa. Kecekapan yang diperlukan dapat dicapai apabila gas dipanaskan untuk menjadi plasma / bendalir atau menambahkan zat-zat pengion lain seperti garam logam alkali. Untuk merancang dan melaksanakan penjana MHD, beberapa masalah seperti ekonomi, kecekapan, saluran hipo tercemar dipertimbangkan. Tiga reka bentuk penjana MHD yang paling biasa adalah:
Reka Bentuk Penjana Faraday MHD
Reka bentuk penjana Faraday ringkas merangkumi paip atau tiub berbentuk baji yang diperbuat daripada bahan tidak konduktif. Elektromagnet yang kuat menghasilkan medan magnet dan membolehkan cecair konduktif melaluinya secara tegak lurus, mendorong voltan. Elektrod diletakkan pada sudut tepat ke medan magnet untuk mengekstrak kuasa elektrik keluaran.
Reka bentuk ini menawarkan batasan seperti jenis bidang yang digunakan dan kepadatan. Akhirnya, jumlah daya yang diambil menggunakan reka bentuk Faraday berkadar terus dengan luas tiub dan kelajuan cecair konduktif.
Reka bentuk penjana Hall MHD
Arus keluaran yang sangat tinggi yang dihasilkan melalui Faraday mengalir bersama-sama dengan saluran bendalir dan bertindak balas dengan medan magnet yang berlaku menghasilkan Hall Effect. Dengan kata lain, arus yang mengalir bersama dengan bendalir akan menyebabkan kehilangan tenaga. Jumlah arus yang dihasilkan adalah sama dengan jumlah vektor komponen traverse (Faraday) dan arus paksi. Untuk menangkap kehilangan tenaga ini (Faraday dan Kesan Dewan komponen) dan meningkatkan kecekapan, konfigurasi yang berbeza dikembangkan.
Salah satu konfigurasi tersebut adalah menggunakan pasangan elektrod yang terbelah menjadi rantai segmen dan diletakkan bersebelahan. Setiap pasangan elektrod dilindungi satu sama lain dan dihubungkan secara bersiri untuk mencapai voltan yang lebih tinggi dengan arus yang lebih rendah. Sebagai alternatif, elektrod, bukannya tegak lurus, mereka sedikit miring untuk sejajar dengan jumlah vektor arus Faraday dan Hall Effect, yang memungkinkan untuk mengeluarkan tenaga maksimum dari cecair konduktif. Gambar di bawah menggambarkan proses reka bentuk.
reka bentuk dewan-kesan-penjana
Reka Bentuk Generator Cakera MHD
Reka bentuk penjana Hall Effect disc MHD sangat cekap dan merupakan reka bentuk yang paling biasa digunakan. Cecair mengalir di pusat penjana cakera. Saluran merangkumi cakera dan cecair yang mengalir. Pasangan gegelung Helmholtz digunakan untuk menghasilkan medan magnet di atas dan juga di bawah cakera.
Arus Faraday mengalir di atas sempadan cakera, sementara arus Hall-Effect mengalir di antara elektrod cincin yang terletak di tengah dan sempadan cakera.
arus-dalam-cakera
Prinsip Generator MHD
Penjana MHD biasanya disebut sebagai dinamo bendalir, yang dibandingkan dengan dinamo mekanikal - a logam konduktor ketika melalui medan magnet menghasilkan arus dalam konduktor.
Walau bagaimanapun, dalam penjana MHD, cecair pengalir digunakan dan bukannya konduktor logam. Sebagai cecair pengalir ( pemandu bergerak melalui medan magnet, ia menghasilkan medan elektrik yang berserenjang dengan medan magnet. Proses penjanaan tenaga elektrik melalui MHD ini berdasarkan prinsip Undang-undang Faraday daripada aruhan elektromagnetik .
Apabila cecair pengalir mengalir melalui medan magnet, voltan dihasilkan melintasi bendalirnya dan tegak lurus terhadap aliran bendalir dan medan magnet mengikut Peraturan Tangan Kanan Fleming.
Menerapkan Peraturan Tangan Kanan Fleming ke penjana MHD, cecair pengalir disalurkan melalui medan magnet ‘B’. Cecair pengalir mempunyai zarah cas bebas yang bergerak dengan halaju ‘v’.
Kesan zarah bermuatan yang bergerak dengan halaju 'v' dalam medan magnet tetap diberikan oleh Undang-Undang Angkatan Lorentz. Bentuk keterangan yang paling mudah diberikan di bawah oleh persamaan vektor.
F = Q (v x B)
Di mana,
‘F’ adalah daya yang bertindak pada zarah.
‘Q’ adalah muatan zarah,
'V' adalah halaju zarah, dan
‘B’ adalah medan magnet.
Vektor ‘F’ adalah tegak lurus dengan kedua ‘v’ dan ‘B’ mengikut peraturan sebelah kanan.
Generator MHD Berfungsi
The MHD elektrik gambarajah penjanaan ditunjukkan di bawah dengan modul sistem yang mungkin. Sebagai permulaan, penjana MHD memerlukan sumber gas dengan suhu tinggi, yang boleh menjadi penyejuk reaktor nuklear atau gas pembakaran suhu tinggi yang dihasilkan dari arang batu.
mhd-generator-berfungsi
Ketika gas dan bahan bakar melewati muncung pengembangan, ini akan menurunkan tekanan gas dan meningkatkan kecepatan cairan / plasma melalui saluran MHD, dan meningkatkan keseluruhan kecekapan output daya. Haba ekzos yang dihasilkan dari bendalir melalui saluran adalah daya DC. Ini digunakan untuk menjalankan kompresor untuk meningkatkan laju pembakaran bahan bakar.
Kitaran MHD dan Cecair Bekerja
Bahan bakar seperti arang batu, minyak, gas asli, dan bahan bakar lain yang mampu menghasilkan suhu tinggi dapat digunakan dalam generator MHD. Selain itu, penjana MHD dapat menggunakan tenaga nuklear untuk menjana elektrik.
Penjana MHD terdiri daripada dua jenis - sistem kitaran terbuka dan kitaran tertutup. Dalam sistem kitaran terbuka, cecair kerja disalurkan hanya sekali melalui saluran MHD. Ini menghasilkan gas ekzos setelah menghasilkan tenaga elektrik, yang dilepaskan ke atmosfera melalui timbunan. Cecair kerja dalam sistem kitaran tertutup dikitar semula ke sumber haba untuk menggunakannya berulang kali.
Cecair kerja yang digunakan dalam sistem kitaran terbuka adalah udara, sedangkan helium atau argon digunakan dalam sistem kitaran tertutup.
Kelebihan
Yang a kelebihan penjana MHD sertakan perkara berikut.
- Penjana MHD menukar tenaga haba atau haba secara langsung menjadi tenaga elektrik
- Ia tidak mempunyai bahagian yang bergerak, jadi kerugian mekanikal adalah minimum
- Sangat cekap Mempunyai kecekapan operasi yang lebih tinggi daripada penjana konvensional, oleh itu, kos keseluruhan loji MHD kurang berbanding loji wap konvensional
- Kos operasi dan penyelenggaraan lebih rendah
- Ia berfungsi pada semua jenis bahan bakar dan memiliki penggunaan bahan bakar yang lebih baik
Kekurangan
The kelemahan penjana MHD sertakan perkara berikut.
- Membantu jumlah kerugian yang tinggi termasuk geseran bendalir dan kehilangan haba
- Memerlukan magnet yang besar, menyebabkan kos yang lebih tinggi dalam melaksanakan generator MHD
- Suhu operasi yang tinggi dalam lingkungan 200 ° K hingga 2400 ° K akan menghakis komponen lebih cepat
Aplikasi MHD Generator
Permohonan adalah
- Penjana MHD digunakan untuk memandu kapal selam, pesawat terbang, eksperimen terowong angin hipersonik, aplikasi pertahanan, dan sebagainya.
- Mereka digunakan sebagai bekalan elektrik yang tidak terganggu sistem dan sebagai loji janakuasa dalam industri
- Mereka boleh digunakan untuk menghasilkan tenaga elektrik untuk aplikasi domestik
Soalan Lazim
1). Apakah penjana MHD praktikal?
Penjana MHD praktikal dikembangkan untuk bahan bakar fosil. Walau bagaimanapun, ini diatasi oleh kitaran gabungan kos rendah, di mana ekzos turbin gas memanaskan wap untuk menjalankan turbin stim.
2). Apakah pembenihan dalam generasi MHD?
Pembenihan adalah proses menyuntik bahan pembenihan seperti kalium karbonat atau cesium ke dalam plasma / cecair untuk meningkatkan kekonduksian elektrik.
3). Apakah aliran MHD?
Pergerakan cecair yang perlahan dapat digambarkan sebagai pergerakan yang teratur dan teratur. Sebarang gangguan dalam halaju aliran, menyebabkan pergolakan, mengubah ciri aliran dengan cepat.
4). Bahan bakar mana yang digunakan dalam penjanaan kuasa MHD?
Gas penyejuk seperti helium dan karbon dioksida digunakan sebagai plasma dalam reaktor nuklear untuk mengarahkan penjanaan kuasa MHD.
5). Bolehkah plasma menjana elektrik?
Plasma adalah pengalir elektrik yang baik kerana ia mempunyai banyak elektron bebas. Ia menjadi konduktif elektrik apabila medan elektrik dan magnet digunakan dan yang mempengaruhi tingkah laku zarah-zarah bermuatan.
Artikel ini memberikan penerangan terperinci mengenai gambaran keseluruhan penjana MHD , yang menjana elektrik menggunakan cecair logam. Kami juga membincangkan prinsip, reka bentuk, dan kaedah kerja penjana MHD. Selain itu, artikel ini menyoroti kelebihan dan kekurangan dan pelbagai aplikasi penjana MHD. Berikut adalah soalan untuk anda, apakah fungsi generator?
