ژنراتور MHD چیست و چطور کار می کند؟

ژنراتور مگنتوهیدرودینامیک یا MHD چیست؟

ژنراتور مگنتوهیدرودینامیک MHD که به عنوان تولیدکننده برق هیدرودینامیکی مغناطیسی نیز شناخته می شود، انرژی گرمایی را مستقیماً بدون تبدیل مکانیکی میانی به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. این فرآیند با حذف مراحل تولید انرژی مکانیکی و تبدیل بعدی آن به انرژی الکتریکی به مصرف سوخت قابل توجهی دست می یابد. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره تعریف، مزایا و معایب این نوع نیروگاه با ما در آداک، شرکت سازنده تابلو برق صنعتی همراه باشید.

تاریخچه تولید برق به روش مگنتوهیدرودینامیک 

مفهوم تولید برق MHD برای اولین بار توسط مایکل فارادی در سال 1832 در سخنرانی خود به انجمن سلطنتی معرفی شد. او در واقع آزمایشی را در پل واترلو در بریتانیای کبیر برای اندازه‌گیری جریان جریان رودخانه تیمز در میدان مغناطیسی زمین انجام داد. این آزمایش زمینه ساز تولید برق به روش مگنتوهیدرودینامیک شد. در طول سالها، تحقیقات گسترده ای دنبال شد و در 13 آگوست 1940، تولید MHD روش پذیرفته شده برای تبدیل مستقیم گرما به انرژی الکتریکی بدون واسطه های مکانیکی شد.

اصل تولید برق مگنتوهیدرودینامیک

اصل تولید برق مگنتوهیدرودینامیک بسیار ساده است و بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی فارادی است که بیان می کند وقتی هادی و میدان مغناطیسی نسبت به یکدیگر حرکت می کنند، ولتاژ در هادی القا می شود که منجر به ایجاد جریان در سراسر پایانه ها می شود.

شماتیک مولد هیدرودینامیک مغناطیسی

همانطور که از نام آن پیداست، مولد هیدرودینامیک مغناطیسی که در شکل زیر نشان داده شده است، به جریان یک سیال رسانا در حضور میدان های مغناطیسی و الکتریکی مربوط می شود. در ژنراتور یا دینام معمولی، هادی از سیم پیچ ها یا نوارهای مسی تشکیل شده است در حالی که در ژنراتور مگنتوهیدرودینامیک گاز یونیزه داغ یا سیال رسانا جایگزین هادی جامد می شود.

الکترودها در ژنراتور مگنتوهیدرودینامیک

یک سیال تحت فشار و رسانای الکتریکی از طریق یک میدان مغناطیسی عرضی در یک کانال یا مجرا جریان می یابد. یک جفت الکترود بر روی دیواره کانال در زاویه قائم به میدان مغناطیسی قرار دارند و از طریق یک مدار خارجی متصل می شوند تا نیرو را به بار متصل به آن برسانند. الکترودها در ژنراتور مگنتوهیدرودینامیک همان عملکردی را انجام می دهند که برس ها در یک ژنراتور DC معمولی انجام می دهند. ژنراتور MHD توان DC را توسعه می دهد و تبدیل به AC با استفاده از یک اینورتر انجام می شود.

فرمول توان تولید شده به روش مگنتوهیدرودینامیک

توان تولید شده در واحد طول توسط ژنراتور مگنتوهیدرودینامیک تقریباً با:

که در آن u سرعت سیال، B چگالی شار مغناطیسی، σ هدایت الکتریکی سیال رسانا و P چگالی سیال است.

از معادله بالا مشهود است که برای چگالی توان بالاتر یک ژنراتور MHD باید میدان مغناطیسی قوی 4-5 تسلا و سرعت جریان بالای سیال رسانا علاوه بر رسانایی کافی وجود داشته باشد.

چرخه های MHD و سیالات کاریچرخه های MHD می توانند دو نوع باشند، یعنی:

• چرخه باز MHD.
• چرخه بسته MHD.

شرح دقیق انواع چرخه های MHD و سیالات کاری مورد استفاده در زیر آورده شده است.

چرخه باز سیستم مگنتوهیدرودینامیک

در سیستم چرخه باز مگنتوهیدرودینامیک، هوای اتمسفر بسیار گرم و تحت فشار از یک میدان مغناطیسی قوی عبور می کند. زغال سنگ در محفظه احتراق در دمای تقریبی 2700 درجه سانتیگراد و 12 ATP می سوزانند و با هوای از پیش گرم شده پلاسما مخلوط می شوند. کربنات پتاسیم برای افزایش هدایت الکتریکی اضافه می شود. گاز یونیزه شده که اکنون رسانایی بیشتری دارد، از طریق یک نازل و در سراسر میدان مغناطیسی ژنراتور MHD شتاب می گیرد و با حرکت یون ها به سمت الکترودها، جریان الکتریکی ایجاد می کند. سپس این هوای مصرف شده تخلیه می شود و عملکرد سیستم را به عنوان یک چرخه باز مشخص می کند.

چرخه بسته مگنتوهیدرودینامیک 

همانطور که از نام آن پیداست سیال کار در یک سیکل بسته MHD در یک حلقه بسته گردش می کند. از این رو، در این مورد از گاز بی اثر یا فلز مایع به عنوان سیال عامل برای انتقال گرما استفاده می شود. فلز مایع معمولاً دارای مزیت رسانایی الکتریکی بالا است، از این رو گرمای ارائه شده توسط مواد احتراق نباید خیلی زیاد باشد. برخلاف سیستم حلقه باز، هیچ ورودی و خروجی برای هوای اتمسفر وجود ندارد. از این رو، این فرآیند تا حد زیادی ساده شده است، زیرا همان سیال بارها و بارها برای انتقال گرمای موثر به گردش در می آید.

مزایای نسل مگنتوهیدرودینامیک 

مزایای مولد مگنتوهیدرودینامیک نسبت به سایر روش های متداول تولید در زیر آورده شده است.

در اینجا فقط سیال در حال گردش است و هیچ قطعه مکانیکی متحرکی وجود ندارد. این تلفات مکانیکی را به صفر کاهش می دهد و عملکرد را قابل اطمینان تر می کند.

• دمای سیال کار توسط دیواره های MHD حفظ می شود.
• تقریباً مستقیماً توانایی رسیدن به سطح توان کامل را دارد.
• قیمت ژنراتورهای MHD بسیار کمتر از ژنراتورهای معمولی است.
• MHD راندمان بسیار بالایی دارد که از اکثر روش های تولید متعارف یا غیر متعارف دیگر بالاتر است.

نکات اصلی و خلاصه مقاله

تعریف تولید برق MHD:

تولید برق MHD فرآیندی است که مستقیماً انرژی حرارتی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند و مراحل مکانیکی را دور می‌زند و آن را بسیار کارآمد می‌کند.

اصل فارادی:

اصل تولید MHD بر قانون القای الکترومغناطیسی فارادی تکیه دارد، جایی که حرکت یک سیال رسانا در یک میدان مغناطیسی جریان الکتریکی را القا می کند.

انواع سیستم:

سیستم های MHD را می توان به سیستم های چرخه باز و بسته طبقه بندی کرد که هر کدام از روش های مختلفی برای گردش سیال کار استفاده می کنند.

مزیت بهره وری:

تولید MHD به دلیل راندمان بالا و دستیابی سریع به توان خروجی کامل، پیشی گرفتن از بسیاری از روش های تولید مرسوم، مورد توجه قرار گرفته است.

قابلیت اطمینان عملیاتی:

بدون قطعات مکانیکی متحرک، ژنراتورهای MHD حداقل تلفات مکانیکی را تجربه می‌کنند و قابلیت اطمینان بالا و هزینه‌های عملیاتی کمتری را حفظ می‌کنند.

ساخت و تولید تابلو برق صنعتی

اگر به دنبال خرید تابلو برق فشار ضعیف و تابلو برق فشار متوسط هستید، شرکت آداک بهین نیرو به پشتوانه سال ها تجربه و ارائه جدیدترین راهکارهای حرفه ای در خدمت شماست. برای دریافت مشاوره رایگان و استعلام قیمت ساخت تابلو برق صنعتی با ما تماس بگیرید.

sales@adakbn-co.com

02634156000