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磁流发电机工作原理及电机设计

时间:2020-10-17 09:16:40 类别:农林机械 浏览:68次

  什么是磁流体发电机:设计、工作和应用

  磁流体发电机是一种通过与诸如电离气体、等离子体和磁场等运动流体相互作用来产生电能的装置。1791-1867年,迈克尔·法拉第在固定磁场中移动流体电物质时,首次观察到磁流体动力发电机的使用。磁流体发电厂提供了大规模发电的潜力,减少了对环境的影响。根据应用类型和所用燃料的不同,设计了不同类型的磁流体发电机。脉冲磁流体发生器是用于远距离场所产生大脉冲电能的。


  什么是磁流体发电机?

  定义:磁流体力学(MHD)发生器是一种通过与快速移动的流体流(通常是电离气体/等离子体)相互作用直接产生电力的装置。磁流体装置将热能或动能转化为电能。磁流体发电机的典型设置是涡轮机和电力发电机合并为一个单元,没有运动部件,因此,消除振动和噪音,限制磨损。MHD具有最高的热力学效率,因为它在比机械涡轮机更高的温度下运行。为了提高发电设备的运行效率,必须提高导电物质的效率。当气体被加热成等离子体/流体或添加其他可电离物质(如碱金属盐)时,可以达到所需的效率。为了设计和实现磁流体发电机,需要考虑几个问题,如经济性、效率、受污染的地下管道。磁流体发电机最常见的三种设计是:

  简单法拉第发生器的设计包括楔形管或由非导电物质制成的管。强大的电磁铁产生一个磁场,并允许导电流体垂直通过,从而产生电压。电极与磁场成直角放置,以提取输出电能。这种设计提供了一些限制,比如使用的场地类型和密度。最终,使用法拉第设计的功率大小与管的面积和导电流体的速度成正比。法拉第产生的很高的输出电流沿着流体管道流动,与外加磁场发生反应,产生霍尔效应。换句话说,随着流体流动的电流会导致能量损失。产生的总电流等于导线(法拉第)分量和轴向电流分量的矢量和。为了捕捉这种能量损失(法拉第和霍尔效应元件)并提高效率,开发了不同的配置。一种这样的配置是使用电极对,这些电极对被分割成链段并并排放置。每个电极对彼此绝缘,并串联连接,以获得较高的电压和较低的电流。另一种选择是,电极不是垂直的,而是稍微倾斜以与法拉第电流和霍尔效应电流的矢量和对齐,从而从导电流体中提取最大能量。下图说明了设计过程。


  盘式磁流体发电机设计

  霍尔效应圆盘磁流体发电机设计效率高,是最常用的设计。流体在盘式发生器的中心流动。导管包围着圆盘和流动的液体。这对亥姆霍兹线圈用于在圆盘上方和下方产生磁场。法拉第电流流过圆盘的边界,而霍尔效应电流在圆盘中心和边界的环形电极之间流动。

  磁流体发电机原理

  磁流体发电机通常被称为流体发电机,它被比作机械发电机——当金属导体通过磁场时,在导体中产生电流。然而,在磁流体发生器中,使用导电流体代替金属导体。当导电流体(导体)通过磁场时,它产生一个垂直于磁场的电场。这种通过磁流体发电的过程是基于法拉第电磁感应定律的原理。当导电流体流过磁场时,在其流体上产生一个电压,根据弗莱明右手定律,它垂直于流体流动和磁场。



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