Os geradores MHD são dispositivos empregados para gerar energia elétrica interagindo com um fluido em movimento como gás ionizado ou plasma e campo magnético. O uso de energia magnetohidrodinâmica geradores foi observada pela primeira vez por ‘Michael Faraday’ durante 1791-1867 enquanto movia uma substância elétrica fluida através de um campo magnético fixo. As usinas MHD oferecem potencial para geração de energia elétrica em larga escala com reduzido impacto ambiental. Existem diferentes tipos de geradores MHD projetados com base no tipo de aplicação e combustível usado. O gerador Pulsed MHD é usado para locais remotos são usados para gerar energia elétrica de grandes pulsos.
O que é o MHD Generator?
Definição: Um gerador magnetohidrodinâmico (MHD) é um dispositivo que gera energia diretamente ao interagir com uma corrente de fluido em movimento rápido, geralmente gases / plasma ionizados. Dispositivos MHD transformam calor ou energia cinética em energia elétrica . A configuração típica de um gerador MHD é que tanto a turbina quanto a elétrica potência o gerador se aglutina em uma única unidade e não possui partes móveis, eliminando vibrações e ruídos, limitando o desgaste. Os MHDs têm a maior eficiência termodinâmica, pois opera em temperaturas mais altas do que as turbinas mecânicas.
Melhor antes do gerador
Melhor antes do projeto do gerador
A eficiência de substâncias condutoras deve ser aumentada para aumentar a eficiência operacional de um dispositivo de geração de energia. A eficiência necessária pode ser alcançada quando um gás é aquecido para se tornar plasma / fluido ou adicionando outras substâncias ionizáveis como os sais de metais alcalinos. Para projetar e implementar um gerador MHD, várias questões como economia, eficiência, hipo dutos contaminados são considerados. Os três projetos mais comuns de geradores MHD são:
Projeto Faraday MHD Generator
O projeto de um gerador de Faraday simples inclui um cano em forma de cunha ou tubo feito de uma substância não condutora. O poderoso eletroímã produz um campo magnético e permite que o fluido condutor passe por ele perpendicularmente, induzindo a tensão. Os eletrodos são colocados em ângulos retos com o campo magnético para extrair a energia elétrica de saída.
Este projeto oferece limitações como o tipo de campo usado e densidade. Eventualmente, a quantidade de energia consumida usando o design de Faraday é diretamente proporcional à área do tubo e à velocidade do fluido condutor.
Projeto do gerador Hall MHD
A corrente de saída muito alta produzida através do Faraday flui junto com o duto de fluido e reage com o campo magnético aplicado, resultando no Efeito Hall. Em outras palavras, a corrente fluindo junto com o fluido levaria à perda de energia. A corrente total produzida é igual à soma vetorial dos componentes da corrente transversal (Faraday) e da corrente axial. Para capturar essa perda de energia (Faraday e Efeito Hall componentes) e melhorar a eficiência, diferentes configurações foram desenvolvidas.
Uma dessas configurações é usar os pares de eletrodos que são divididos em uma cadeia de segmentos e colocados lado a lado. Cada par de eletrodos é isolado um do outro e conectado em série para atingir uma tensão mais alta com uma corrente mais baixa. Como alternativa, os eletrodos, ao invés de serem perpendiculares, são levemente inclinados para se alinharem com a soma vetorial das correntes do Efeito Faraday e Hall, permitindo extrair o máximo de energia do fluido condutor. A figura abaixo ilustra o processo de design.
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Design de gerador de disco MHD
O projeto do gerador MHD de disco Hall Effect é altamente eficiente e é o projeto mais comumente usado. Um fluido flui no centro do gerador de disco. Os dutos envolvem o disco e o fluido que flui. O par de bobinas de Helmholtz é usado para gerar o campo magnético acima e abaixo do disco.
As correntes de Faraday passam pela fronteira do disco, enquanto a corrente do Efeito Hall flui entre os eletrodos anelares localizados no centro e na fronteira do disco.
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Princípio do gerador MHD
O gerador MHD é comumente referido como um dínamo de fluido, que é comparado a um dínamo mecânico - um metal condutor, quando passado por um campo magnético, gera uma corrente em um condutor.
No entanto, no gerador MHD, o fluido condutor é usado em vez de um condutor de metal. Como o fluido condutor ( motorista ) se move através do campo magnético, produz um campo elétrico perpendicular ao campo magnético. Este processo de geração de energia elétrica através do MHD é baseado no princípio de Lei de Faraday de Indução eletromagnética .
Quando o fluido condutor flui através de um campo magnético, uma tensão é gerada em seu fluido e é perpendicular ao fluxo de fluido e ao campo magnético de acordo com a Regra do Lado Direito de Fleming.
Aplicando a regra do lado direito de Fleming ao gerador MHD, um fluido condutor é passado através de um campo magnético 'B'. O fluido condutor tem partículas de carga livre movendo-se com uma velocidade 'v'.
Os efeitos de uma partícula carregada movendo-se com uma velocidade 'v' em um campo magnético constante são dados pela Lei da Força de Lorentz. A forma mais simples desta descrição é dada a seguir pela equação vetorial.
F = Q (v x B)
Onde,
‘F’ é a força que atua sobre a partícula.
'Q' é a carga da partícula,
‘V’ é a velocidade da partícula, e
‘B’ é o campo magnético.
O vetor 'F' é perpendicular a ambos 'v' e 'B' de acordo com a regra da mão direita.
Gerador MHD funcionando
O MHD eletricidade o diagrama de geração é mostrado abaixo com os possíveis módulos do sistema. Para começar, o gerador MHD requer uma fonte de gás de alta temperatura, que pode ser um refrigerante de um reator nuclear ou pode ser gases de combustão de alta temperatura produzidos a partir do carvão.
mhd-generator-working
Conforme o gás e o combustível passam pelo bico de expansão, diminui a pressão do gás e aumenta a velocidade do fluido / plasma através do duto MHD, aumentando a eficiência geral da saída de energia. O calor de exaustão produzido a partir do fluido através do duto é a energia DC. Ele costumava operar o compressor para aumentar a taxa de combustão do combustível.
Ciclos MHD e fluidos de trabalho
Combustíveis como carvão, petróleo, gás natural e outros combustíveis que são capazes de produzir altas temperaturas podem ser utilizados em geradores MHD. Além disso, os geradores MHD podem usar energia nuclear para gerar eletricidade.
Os geradores MHD são de dois tipos - sistemas de ciclo aberto e sistemas de ciclo fechado. Em um sistema de ciclo aberto, o fluido de trabalho é passado apenas uma vez através do duto MHD. Isso produz gases de escape após a geração de energia elétrica, que é liberada na atmosfera por meio de uma chaminé. O fluido de trabalho em um sistema de ciclo fechado é reciclado para a fonte de calor para reutilizá-lo repetidamente.
O fluido de trabalho usado em um sistema de ciclo aberto é o ar, enquanto o hélio ou argônio é usado em um sistema de ciclo fechado.
Vantagens
O a vantagens do gerador MHD inclui o seguinte.
- Os geradores MHD convertem calor ou energia térmica diretamente em energia elétrica
- Não tem partes móveis, então as perdas mecânicas seriam mínimas
- Altamente eficiente Tem maior eficiência operacional mais do que geradores convencionais, portanto, o custo geral de uma planta MHD é menor em comparação com plantas a vapor convencionais
- Os custos operacionais e de manutenção são menores
- Funciona com qualquer tipo de combustível e tem melhor aproveitamento de combustível
Desvantagens
O desvantagens do gerador MHD inclui o seguinte.
- Auxilia na grande quantidade de perdas que incluem fricção de fluido e perdas por transferência de calor
- Precisa de grandes ímãs, levando a custos mais altos na implementação de geradores MHD
- Altas temperaturas de operação na faixa de 200 ° K a 2400 ° K irão corroer os componentes mais cedo
Aplicações do gerador MHD
Os aplicativos são
- Os geradores MHD são usados para conduzir submarinos, aeronaves, experimentos em túnel de vento hipersônico, aplicações de defesa e assim por diante.
- Eles são usados como um fonte de alimentação ininterrupta sistema e como usinas de energia em indústrias
- Eles podem ser usados para gerar energia elétrica para aplicações domésticas
FAQs
1). O que é um gerador MHD prático?
Geradores MHD práticos foram desenvolvidos para combustíveis fósseis. No entanto, estes foram ultrapassados por ciclos combinados de baixo custo, em que o escape das turbinas a gás aquece o vapor para fazer funcionar uma turbina a vapor.
2). O que é semear na geração de MHD?
A semeadura é um processo de injeção de um material de semeadura como carbonato de potássio ou césio no plasma / fluido para aumentar a condutividade elétrica.
3). O que é fluxo MHD?
O movimento lento de um fluido pode ser descrito como um movimento regular e ordenado. Qualquer perturbação na velocidade do fluxo, leva à turbulência, alterando as características do fluxo rapidamente.
4). Qual combustível é usado na geração de energia MHD?
Os gases refrigerantes como hélio e dióxido de carbono são usados como plasma em reatores nucleares para direcionar a geração de energia MHD.
5). O plasma pode gerar eletricidade?
O plasma é um bom condutor de eletricidade, pois tem muitos elétrons livres. Torna-se eletricamente condutivo quando campos elétricos e magnéticos são aplicados e influenciam o comportamento das partículas carregadas.
Este artigo fornece uma descrição detalhada de uma visão geral do gerador MHD , que gera eletricidade usando líquido metálico. Também discutimos o princípio, os projetos e os métodos de trabalho do gerador MHD. Além disso, este artigo destaca as vantagens e desvantagens e várias aplicações do gerador MHD. Aqui está uma pergunta para você, qual é a função de um gerador?
