Les générateurs MHD sont des dispositifs utilisés pour générer de l'énergie électrique en interagissant avec un fluide en mouvement comme un gaz ionisé ou un plasma et un champ magnétique. L'utilisation de la puissance magnétohydrodynamique générateurs a été observé pour la première fois par «Michael Faraday» entre 1791 et 1867 alors qu'il déplaçait une substance électrique fluide à travers un champ magnétique fixe. Les centrales électriques MHD offrent le potentiel de produire de l'énergie électrique à grande échelle avec un impact environnemental réduit. Il existe différents types de générateurs MHD conçus en fonction du type d'application et du carburant utilisé. Le générateur MHD pulsé est utilisé pour les sites distants pour générer de l'énergie électrique de grandes impulsions.
Qu'est-ce que MHD Generator?
Définition: Un générateur magnétohydrodynamique (MHD) est un dispositif qui génère de l'énergie directement en interagissant avec un flux de fluide en mouvement rapide, généralement des gaz / plasma ionisés. Les appareils MHD transforment la chaleur ou l'énergie cinétique en énergie électrique . La configuration typique d'un générateur MHD est que la turbine et l'électricité Puissance le générateur se fusionne en une seule unité et n'a pas de pièces mobiles, éliminant ainsi les vibrations et le bruit, limitant l'usure. Les MHD ont le rendement thermodynamique le plus élevé car ils fonctionnent à des températures plus élevées que les turbines mécaniques.
Meilleur avant le générateur
Meilleur avant la conception du générateur
L'efficacité des substances conductrices doit être augmentée pour augmenter l'efficacité opérationnelle d'un dispositif de production d'énergie. L'efficacité requise peut être obtenue lorsqu'un gaz est chauffé pour devenir un plasma / fluide ou en ajoutant d'autres substances ionisables comme les sels de métaux alcalins. Pour concevoir et mettre en œuvre un générateur MHD, plusieurs problèmes tels que l'économie, l'efficacité, les hypo-conduits contaminés sont pris en compte. Les trois modèles les plus courants de générateurs MHD sont:
Conception du générateur Faraday MHD
La conception d'un générateur de Faraday simple comprend un tuyau ou un tube en forme de coin fait d'une substance non conductrice. L'électroaimant puissant produit un champ magnétique et permet au fluide conducteur de le traverser perpendiculairement, induisant la tension. Les électrodes sont placées perpendiculairement au champ magnétique pour extraire la puissance électrique de sortie.
Cette conception offre des limites telles que le type de champ utilisé et la densité. Finalement, la quantité de puissance consommée en utilisant la conception Faraday est directement proportionnelle à la surface du tube et à la vitesse du fluide conducteur.
Conception du générateur Hall MHD
Le courant de sortie très élevé produit à travers le Faraday circule avec le conduit de fluide et réagit avec le champ magnétique appliqué résultant en un effet Hall. En d'autres termes, le courant circulant avec le fluide entraînerait une perte d'énergie. Le courant total produit est égal à la somme vectorielle des composantes du courant transversal (Faraday) et du courant axial. Pour capter cette perte d'énergie (Faraday et Effet Hall composants) et améliorer l'efficacité, différentes configurations ont été développées.
Une telle configuration consiste à utiliser les paires d'électrodes qui sont divisées en une chaîne de segments et placées côte à côte. Chaque paire d'électrodes est isolée l'une de l'autre et connectée en série pour atteindre une tension plus élevée avec un courant plus faible. En variante, les électrodes, au lieu d'être perpendiculaires, sont légèrement biaisées pour s'aligner sur la somme vectorielle des courants de Faraday et à effet Hall, permettant d'extraire le maximum d'énergie du fluide conducteur. La figure ci-dessous illustre le processus de conception.
conception de générateur à effet hall
Conception de générateur de disque MHD
La conception du générateur à disque MHD à effet Hall est très efficace et est la conception la plus couramment utilisée. Un fluide s'écoule au centre du générateur de disques. Les conduits renferment le disque et le fluide en circulation. La paire de bobines de Helmholtz est utilisée pour générer le champ magnétique au-dessus et en dessous du disque.
Les courants de Faraday circulent sur la limite du disque, tandis que le courant à effet Hall circule entre des électrodes annulaires situées au centre et à la limite du disque.
courant dans le disque
Principe du générateur MHD
Le générateur MHD est communément appelé dynamo fluide, ce qui est comparé à une dynamo mécanique - un métal conducteur lorsqu'il est passé à travers un champ magnétique génère un courant dans un conducteur.
Cependant, dans le générateur MHD, un fluide conducteur est utilisé à la place d'un conducteur métallique. Comme le fluide conducteur ( chauffeur ) se déplace à travers le champ magnétique, il produit un champ électrique perpendiculaire au champ magnétique. Ce processus de production d'énergie électrique par MHD est basé sur le principe de Loi de Faraday de induction électromagnétique .
Lorsque le fluide conducteur traverse un champ magnétique, une tension est générée à travers son fluide et elle est perpendiculaire à la fois à l’écoulement du fluide et au champ magnétique selon la règle de la main droite de Fleming.
En appliquant la règle de la main droite de Fleming au générateur MHD, un fluide conducteur passe à travers un champ magnétique «B». Le fluide conducteur a des particules de charge libre se déplaçant à une vitesse «v».
Les effets d’une particule chargée se déplaçant à une vitesse «v» dans un champ magnétique constant sont donnés par la loi de la force de Lorentz. La forme la plus simple de cette description est donnée ci-dessous par l'équation vectorielle.
F = Q (v x B)
Où,
«F» est la force agissant sur la particule.
«Q» est la charge de la particule,
«V» est la vitesse de la particule, et
«B» est le champ magnétique.
Le vecteur «F» est perpendiculaire à la fois à «v» et à «B» selon la règle de la main droite.
Générateur MHD fonctionnant
Le MHD électricité Le diagramme de génération est présenté ci-dessous avec les modules système possibles. Pour commencer, le générateur MHD nécessite une source de gaz à haute température, qui peut être soit un réfrigérant d'un réacteur nucléaire, soit des gaz de combustion à haute température produits à partir de charbon.
fonctionnement du générateur mhd
Lorsque le gaz et le carburant passent à travers la buse d'expansion, cela diminue la pression du gaz et augmente la vitesse du fluide / plasma à travers le conduit MHD, et augmente l'efficacité globale de la puissance de sortie. La chaleur d'échappement produite par le fluide à travers le conduit est la puissance CC. Il faisait fonctionner le compresseur pour augmenter le taux de combustion du carburant.
Cycles MHD et fluides de travail
Les combustibles comme le charbon, le pétrole, le gaz naturel et d'autres combustibles capables de produire des températures élevées peuvent être utilisés dans les générateurs MHD. En outre, les générateurs MHD peuvent utiliser l'énergie nucléaire pour produire de l'électricité.
Les générateurs MHD sont de deux types: les systèmes à cycle ouvert et à cycle fermé. Dans un système à cycle ouvert, le fluide de travail ne passe qu'une seule fois dans le conduit MHD. Cela produit des gaz d'échappement après avoir généré de l'énergie électrique, qui est rejetée dans l'atmosphère via une cheminée. Le fluide de travail dans un système à cycle fermé est recyclé vers la source de chaleur pour être réutilisé à plusieurs reprises.
Le fluide de travail utilisé dans un système à cycle ouvert est l'air, tandis que l'hélium ou l'argon est utilisé dans un système à cycle fermé.
Avantages
Le A avantages du générateur MHD inclure les éléments suivants.
- Les générateurs MHD convertissent directement la chaleur ou l'énergie thermique en énergie électrique
- Il n'a pas de pièces mobiles, donc les pertes mécaniques seraient minimes
- Très efficace A une efficacité opérationnelle plus élevée que les générateurs conventionnels, par conséquent, le coût global d'une centrale MHD est inférieur à celui des centrales à vapeur conventionnelles
- Les coûts d'exploitation et de maintenance sont moindres
- Il fonctionne sur tout type de carburant et a une meilleure utilisation du carburant
Désavantages
Le inconvénients du générateur MHD inclure les éléments suivants.
- Aide à la quantité élevée de pertes qui incluent le frottement du fluide et les pertes de transfert de chaleur
- Nécessite de gros aimants, ce qui entraîne des coûts plus élevés dans la mise en œuvre des générateurs MHD
- Des températures de fonctionnement élevées comprises entre 200 ° K et 2400 ° K corroderont les composants plus tôt
Applications du générateur MHD
Les applications sont
- Les générateurs MHD sont utilisés pour conduire des sous-marins, des avions, des expériences en soufflerie hypersonique, des applications de défense, etc.
- Ils sont utilisés comme un alimentation électrique ininterrompue système et comme centrales électriques dans les industries
- Ils peuvent être utilisés pour générer de l'énergie électrique pour des applications domestiques
FAQ
1). Qu'est-ce qu'un générateur MHD pratique?
Des générateurs MHD pratiques ont été développés pour les combustibles fossiles. Cependant, ceux-ci ont été dépassés par des cycles combinés à faible coût, où l'échappement des turbines à gaz chauffe la vapeur pour faire fonctionner une turbine à vapeur.
2). Qu'est-ce que l'ensemencement dans la génération MHD?
L'ensemencement est un processus d'injection d'un matériau d'ensemencement tel que le carbonate de potassium ou le césium dans le plasma / fluide pour augmenter la conductivité électrique.
3). Qu'est-ce que le flux MHD?
Le mouvement lent d'un fluide peut être décrit comme un mouvement régulier et ordonné. Toute perturbation de la vitesse d'écoulement entraîne des turbulences, modifiant rapidement les caractéristiques de l'écoulement.
4). Quel carburant est utilisé dans la production d'électricité MHD?
Les gaz de refroidissement comme l'hélium et le dioxyde de carbone sont utilisés comme plasma dans les réacteurs nucléaires pour diriger la production d'énergie MHD.
5). Le plasma peut-il générer de l'électricité?
Le plasma est un bon conducteur d'électricité car il contient beaucoup d'électrons libres. Il devient électriquement conducteur lorsque des champs électriques et magnétiques sont appliqués et qui influencent le comportement des particules chargées.
Cet article donne une description détaillée de un aperçu du générateur MHD , qui produit de l'électricité à l'aide d'un liquide métallique. Nous avons également discuté du principe, des conceptions et des méthodes de travail du générateur MHD. En outre, cet article met en évidence les avantages et les inconvénients et diverses applications du générateur MHD. Voici une question pour vous, quelle est la fonction d'un générateur?
