Translation. Магнитогидродинамические генераторы. Питание от высокотемпературного газа. Генератор МГД

Translation

Магнитогидродинамические генераторы

Питание от высокотемпературного газа

Около 130 лет назад, Майкл Фарадей обнаружил, что проводники, движущиеся в магнитном поле, можно заставить генерировать электрический ток. Этот принцип традиционно применялся для производства электрической энергии, механически вращая твердые (сплошные) медные стержни мимо возбужденных обмоток возбуждения. Однако, эксперименты Фарадея также показали, что энергия может быть получена путем замены медных стержней протекающим жидким металлом, таким как ртуть или какой-либо другой проводящей жидкостью. Устройство, которое использует жидкий проводник для создания электрического тока, представляет собой магнитогидродинамический генератор.

Генератор МГД

Слово магнитогидродинамический, сокращенно МГД, обозначает раздел физики, который охватывает как электромагнитные, так и гидродинамические явления. Практическая реализация МГД-генерации в настоящее время оказывается в зависимости от использования проводящего газа. Для того, чтобы газ был проводящим, должно присутствовать определенное количество свободных электронов, а также такое же количество ионов, плюс основная масса неионизированного газа. Самый прямой способ частично ионизировать газ и тем самым сделать его проводящим - это достаточно его нагреть. Однако температуры, требуемые для достаточной ионизации газа в этом случае, выходят за пределы использования всех известных материалов.
   Однако, когда газ «засеян» щелочным металлом, таким как калий или цезий, адекватная (реальная) электропроводность может быть реализована при несколько более низких температурах - в диапазоне 4000-5000 градусов по Фаренгейту.
В МГД-генераторе горячий ионизированный газ проходит через магнитное поле, приложенное под прямым углом к потоку, и мимо электродов, которые находятся в контакте с потоком газа, рис. 37. Электроны в газе отклоняются под действием поля, между столкновениями с другими частицами в газе, они пробиваются по диагонали к одному из электродов. Электрический ток возникает, когда электроны движутся от анода через нагрузку к катоду и обратно в поток газа.
Напряжение на выводах МГД-генератора прямо пропорционально напряженности магнитного поля, скорости газа и расстоянию между электродами. Генератор будет обеспечивать максимальную мощность, когда нагрузка, подключенная к его клеммам, имеет падение напряжения, равное половине напряжения холостого хода.
Вблизи пиковой мощности КПД магнитогидродинамического генератора может составлять всего 50 процентов из-за потерь I²R. Но КПД в диапазоне от 80 до 90 процентов возможен, когда генератор работает несколько ниже максимальной мощности. Это соответствует КПД традиционной паровой турбины-генератора, который составляет около 80 процентов.
   Общий тепловой КПД установки, использующей МГД-генератор, может достигать 60 процентов по сравнению с 40-42 процентами для большинства современных традиционных электростанций. Высокая эффективность МГД-установки возникает в основном из-за высокой температуры, которая используется; эта высокая температура необходима для ионизации газа.

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒