15.05.2021 14:42
for all
13 views
    
rating - | no usr.
 © Поліанна М

МГД-генератор: що він генерує і як працює

МГД-генератор: що він генерує і як працює

В даний час практично будь-яку людину постійно оточують самі різні електронні пристрої, і ми просто не можемо уявити своє життя без них. Тому одним з найцінніших ресурсів стає електрика, і її споживання в світі зростає великими темпами. За даними Міжнародного енергетичного агентства, в 2015 р світове енергоспоживання склало 20, 76 трлн, через 15 років прогнозується 33, 4 трлн (приріст на 60%), а до 2050 р споживання енергії може подвоїтися – до 41, 3 трлн. Але так як кількість викопних джерел обмежена, необхідно впроваджувати методи підвищення ефективності нинішніх джерел виробництва енергії, а також шукати нові або ж маловивчені джерела енергії.

Одним з таких способів є магнітогідродинамічний метод виробництва електроенергії. Принцип магнітодинамічного перетворення теплоти в електрику був придуманий ще в XVIII столітті. Використовує цю ідею магнітогідродинамічний генератор (МГД-генератор) який безпосередньо перетворює теплову енергію (кінетичну енергію заряджених частинок) в електричну енергію і тим самим дозволяє істотно підвищити ефективність використання паливних ресурсів.

Принцип роботи МГД-генератора

Магнітогідродинамічний генератор – це електроенергетичний пристрій, в якому під дією закономірностей магнітної динаміки відбувається перетворення теплової і (або) кінетичної енергії електропровідного середовища в електричну енергію постійного струму. У разі перетворення електричної енергії в теплову або кінетичну енергію, пристрій називають МГД-прискорювачем. До теперішнього часу найбільш повно досліджені МГД-генератори, рідкометалеві МГД-насоси і дроселі, технічна реалізація яких доведена до дослідно-промислового виробництва.

Принцип дії МГД-генератора заснований на законі електромагнітної індукції М. Фарадея. При русі електропровідного середовища з певною швидкістю вздовж каналу прямокутного перерізу в магнітному полі, в кожній її точці виникає локальна ЕРС. Між електродами виникне різниця потенціалів, а в плазмі – електричне поле, спрямоване проти індукованого.

Робочим тілом в МГД-генераторі можуть бути йонізовані гази (плазма), рідкі метали, електроліти. Однак, для створення генераторів енергетичного призначення найбільш підходящим робочим тілом виявилася плазма.

Для отримання ККД МГД-генератора на рівні 70-75% необхідно забезпечити мінімальні втрати на тертя і теплові втрати через стінки в процесі перетворення енергії. Генеруюча ЕРС залежить від швидкості руху в потоці, що в свою чергу призводить до вибору великих швидкостей руху потоку. Однак при надзвукових швидкостях руху потоку відбувається сильне тепловиділення. Через що для МГД-генераторів з базовим навантаженням при тиску на вході до 1 МПа оптимальним є дозвуковий режим течії. При тиску на вході в МГД-генератор 1-2 МПа вигідно приймати режим течії зі змінним числом по довжині каналу. Для пікових генераторів в 2-3 МПа застосовують надзвукові режими течії.

Як енергетичний пристрої МГД-генератор володіє дуже цікавими характеристиками, які роблять його придатним для різних спеціальних застосувань. У МГД-генераторі функції як турбіни, так і генератора електроенергії, об`єднані в єдине ціле з простою компактною геометрією. Тут немає обертових частин, які викликають вібрації і шум, а також обмежують ресурс. Турбіни високої потужності, що працюють при високих температурах і швидкостях, менш надійні, ніж МГД-системи через високі значення напруги. Вихідна потужність постійного струму і час запуску всього кілька мілісекунд роблять цю схему виробництва електроенергії дуже привабливою.

При дослідженні перспектив розвитку енергетичних установок становить інтерес об`єднання ГТУ і ПТУ з МГД-генератором. У комбінованих ГТУ з МГД-генератором можливе застосування термодинамічного циклу з високою максимальною температурою і отримання найбільшої економічності в порівнянні з іншими тепловими установками.

Основними перевагами МГД-генератора є: висока початкова температура циклу; простота конструкції; відсутність рухомих частин; висока одинична потужність (до декількох ГВт на одній установці); майже миттєвий запуск.

Недоліками МГД-генератора є: в МГД-генераторі генерується постійний струм, що вимагає застосування потужних і економічних інверторів; відсутність матеріалів здатних працювати при надвисоких температурах тривалий час; створення надсильних магнітних полів. Всі наявні надпровідники мають критичну величину напруженості магнітного поля. Коли зовнішнє магнітне поле стає досить сильним, вище «критичного» значення, то стан надпровідності «руйнується».


Запрошуємо школярів підписатися на канал youtube "Готові Домашні Завдання (ГДЗ): Фізика":

Перейти до ГДЗ на YouTube



___________

Шкільний реферат з фізики для учнів 9 класу на тему «МГД-генератор: що він генерує і як працює». Бажаю отримати 12 балів за повідомлення, есе, доповідь, реферат та проєкт в цілому.

Обговорення

Візьміть участь в обговоренні

  • Поскаржитись