MHD 발전기는 이온화 된 가스 또는 플라즈마 및 자기장과 같은 움직이는 유체와 상호 작용하여 전력을 생성하는 데 사용되는 장치입니다. 자기 유체 역학적 동력의 사용 발전기 1791-1867 년 'Michael Faraday'가 고정 된 자기장을 통해 유체 전기 물질을 이동하면서 처음 관찰했습니다. MHD 발전소는 환경 영향을 줄이면서 대규모로 전력을 생산할 수있는 잠재력을 제공합니다. 사용되는 응용 분야 및 연료에 따라 설계된 다양한 유형의 MHD 발전기가 있습니다. 펄스 MHD 발생기는 원격 사이트에 사용되며 큰 펄스의 전력을 생성하는 데 사용됩니다.
MHD 생성기는 무엇입니까?
정의: 자기 유체 역학 (MHD) 발생기는 빠르게 움직이는 유체 흐름 (일반적으로 이온화 된 가스 / 플라즈마)과 상호 작용하여 직접 전력을 생성하는 장치입니다. MHD 장치는 열 또는 운동 에너지를 전기 에너지 . MHD 발전기의 일반적인 설정은 터빈과 전기 힘 발전기는 단일 장치로 통합되고 움직이는 부품이 없으므로 진동과 소음을 제거하고 마모를 제한합니다. MHD는 기계식 터빈보다 높은 온도에서 작동하기 때문에 열역학적 효율성이 가장 높습니다.
생성기 이전에 가장 적합
발전기 설계 전 최상
발전 장치의 운영 효율을 높이기 위해서는 전도성 물질의 효율을 높여야한다. 가스가 가열되어 플라즈마 / 유체가되거나 알칼리 금속염과 같은 다른 이온화 가능한 물질을 추가 할 때 필요한 효율을 얻을 수 있습니다. MHD 발생기를 설계하고 구현하기 위해 경제성, 효율성, 오염 된 하이포 덕트와 같은 몇 가지 문제를 고려합니다. MHD 발생기의 가장 일반적인 세 가지 설계는 다음과 같습니다.
패러데이 MHD 생성기 설계
단순한 패러데이 발전기의 설계에는 비전 도성 물질로 만들어진 쐐기 모양의 파이프 또는 튜브가 포함됩니다. 강력한 전자석은 자기장을 생성하고 전도성 유체가이를 수직으로 통과시켜 전압을 유도합니다. 전극은 출력 전력을 추출하기 위해 자기장에 직각으로 배치됩니다.
이 디자인은 사용되는 필드의 종류 및 밀도와 같은 제한을 제공합니다. 결국 패러데이 디자인을 사용하여 끌어온 전력량은 튜브 면적과 전도성 유체의 속도에 정비례합니다.
Hall MHD 생성기 설계
패러데이를 통해 생성 된 매우 높은 출력 전류는 유체 덕트와 함께 흐르고 적용된 자기장과 반응하여 홀 효과를 발생시킵니다. 즉, 유체와 함께 흐르는 전류는 에너지 손실을 초래합니다. 생성 된 총 전류는 횡단 (패러데이) 및 축 방향 전류 구성 요소의 벡터 합과 같습니다. 이 에너지 손실을 포착하기 위해 (Faraday 및 홀 효과 구성 요소) 및 효율성 향상, 다양한 구성이 개발되었습니다.
이러한 구성 중 하나는 세그먼트 체인으로 분할되어 나란히 배치 된 전극 쌍을 사용하는 것입니다. 각 전극 쌍은 서로 절연되고 직렬로 연결되어 더 낮은 전류로 더 높은 전압을 얻습니다. 대안으로 전극은 수직이 아니라 약간 기울어 져 패러데이 및 홀 효과 전류의 벡터 합과 정렬되어 전도성 유체에서 최대 에너지를 추출 할 수 있습니다. 아래 그림은 설계 프로세스를 보여줍니다.
홀 효과 생성기 설계
디스크 MHD 생성기 설계
홀 효과 디스크 MHD 생성기 설계는 매우 효율적이며 가장 일반적으로 사용되는 설계입니다. 디스크 생성기 중앙에서 유체가 흐릅니다. 덕트는 디스크와 흐르는 유체를 둘러싸고 있습니다. 한 쌍의 헬름홀츠 코일은 디스크 위와 아래에 자기장을 생성하는 데 사용됩니다.
패러데이 전류는 디스크의 경계를 통해 흐르고 홀 효과 전류는 디스크의 중앙과 경계에 위치한 링 전극 사이에서 흐릅니다.
디스크의 전류 흐름
MHD Generator의 원리
MHD 발전기는 일반적으로 유체 발전기라고하며 기계식 발전기와 비교됩니다. 금속 도체는 자기장을 통과 할 때 도체에 전류를 생성합니다.
그러나 MHD 발생기에서는 금속 전도체 대신 전도성 유체가 사용됩니다. 전도성 유체 ( 운전사 ) 자기장을 통해 이동하면 자기장에 수직 인 전기장을 생성합니다. MHD를 통한 이러한 발전 과정은 패러데이의 법칙 의 전자기 유도 .
전도성 유체가 자기장을 통해 흐를 때 전압이 유체에 생성되고 플레밍의 오른손 규칙에 따라 유체 흐름과 자기장 모두에 수직입니다.
MHD 발생기에 플레밍의 오른손 법칙을 적용하면 전도성 유체가 자기장 'B'를 통과합니다. 전도성 유체에는 속도 'v'로 움직이는 자유 전하 입자가 있습니다.
일정한 자기장에서 속도 'v'로 움직이는 하전 입자의 효과는 Lorentz Force Law에 의해 주어집니다. 이 설명의 가장 간단한 형태는 아래 벡터 방정식에 의해 제공됩니다.
F = Q (v x B)
어디,
‘F’는 입자에 작용하는 힘입니다.
‘Q’는 입자의 전하입니다.
‘v’는 입자의 속도이고
‘B’는 자기장입니다.
벡터‘F’는 오른손 법칙에 따라‘v’와‘B’모두에 수직입니다.
MHD 생성기 작동
MHD 전기 생성 다이어그램은 가능한 시스템 모듈과 함께 아래에 나와 있습니다. 우선 MHD 발전기는 원자로의 냉각수이거나 석탄에서 생성되는 고온 연소 가스 일 수있는 고온 가스 소스를 필요로합니다.
mhd 발전기 작동
가스와 연료가 팽창 노즐을 통과함에 따라 가스의 압력이 감소하고 MHD 덕트를 통과하는 유체 / 플라즈마의 속도가 증가하며 전력 출력의 전체 효율이 증가합니다. 덕트를 통해 유체에서 생성되는 배기 열은 DC 전원입니다. 연료 연소율을 높이기 위해 압축기를 작동하는 데 사용되었습니다.
MHD 사이클 및 작동 유체
석탄, 석유, 천연 가스 및 고온을 생성 할 수있는 기타 연료와 같은 연료를 MHD 발전기에 사용할 수 있습니다. 이 외에도 MHD 발전기는 원자력을 사용하여 전기를 생산할 수 있습니다.
MHD 발생기는 개방형 사이클과 폐쇄 형 사이클 시스템의 두 가지 유형이 있습니다. 개방형 사이클 시스템에서 작동 유체는 MHD 덕트를 통해 한 번만 전달됩니다. 이것은 전기 에너지를 생성 한 후 배기 가스를 생성하며 스택을 통해 대기로 방출됩니다. 폐쇄 사이클 시스템의 작동 유체는 반복적으로 재사용하기 위해 열원으로 재활용됩니다.
개방형 사이클 시스템에서 사용되는 작동 유체는 공기이고, 헬륨 또는 아르곤은 폐쇄 형 사이클 시스템에서 사용됩니다.
장점
A MHD 발생기의 장점 다음을 포함하십시오.
- MHD 발전기는 열 또는 열 에너지를 직접 전기 에너지로 변환합니다.
- 움직이는 부품이 없으므로 기계적 손실이 최소화됩니다.
- 고효율 기존 발전기보다 운영 효율이 높으므로 MHD 플랜트의 전체 비용이 기존 증기 플랜트에 비해 저렴합니다.
- 운영 및 유지 관리 비용이 적습니다.
- 모든 유형의 연료에서 작동하며 연료 활용도가 더 좋습니다.
단점
그만큼 MHD 발생기의 단점 다음을 포함하십시오.
- 유체 마찰 및 열 전달 손실을 포함하는 많은 양의 손실을 지원합니다.
- 큰 자석이 필요하므로 MHD 발생기 구현 비용이 증가합니다.
- 200 ° K ~ 2400 ° K 범위의 높은 작동 온도는 부품을 더 빨리 부식시킵니다.
MHD Generator의 응용
응용 프로그램은
- MHD 발전기는 잠수함, 항공기, 초음속 풍동 실험, 방위 응용 프로그램 등에 사용됩니다.
- 그들은 무정전 전원 공급 장치 시스템 및 산업 발전소
- 가정용으로 전력을 생산하는 데 사용할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
1). 실용적인 MHD 생성기는 무엇입니까?
화석 연료를 위해 실용적인 MHD 발전기가 개발되었습니다. 그러나 이들은 가스 터빈의 배기 가스가 증기를 가열하여 증기 터빈을 가동하는 저비용 복합 사이클에 의해 추월되었습니다.
2). MHD 세대의 시딩이란 무엇입니까?
시딩은 탄산 칼륨 또는 세슘과 같은 시딩 재료를 플라즈마 / 유체에 주입하여 전기 전도도를 높이는 과정입니다.
삼). MHD 흐름이란?
유체의 느린 움직임은 규칙적이고 질서있는 움직임으로 설명 될 수 있습니다. 유속의 교란은 난류로 이어져 흐름 특성을 빠르게 변화시킵니다.
4). MHD 발전에는 어떤 연료가 사용됩니까?
헬륨 및 이산화탄소와 같은 냉각제 가스는 원자로에서 플라즈마로 사용되어 MHD 발전을 지시합니다.
5). 플라즈마가 전기를 생성 할 수 있습니까?
플라즈마는 많은 자유 전자를 가지고 있기 때문에 좋은 전기 전도체입니다. 전기장과 자기장이 적용될 때 전기 전도성이되고 하전 입자의 거동에 영향을 미칩니다.
이 기사에서는 다음에 대한 자세한 설명을 제공합니다. MHD 생성기 개요 , 금속 액체를 사용하여 전기를 생성합니다. 또한 MHD 생성기 원리, 설계 및 작동 방법에 대해서도 논의했습니다. 또한이 기사에서는 MHD 발생기의 장단점 및 다양한 응용 분야를 강조합니다. 여기에 질문이 있습니다. 발전기의 기능은 무엇입니까?
