Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии

Стартовая страница

О системе

Технические требования

Синтез

Обучающий модуль

Справка по системе

Контакты
Искать:
  Расширенный   Формализованый   По связи разделов
 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я 
Общий каталог эффектов

МГД-генератор Фарадея
Магнитогидродинамический генератор Фарадея

Анимация

Описание

Магнитогидродинамический генератор, МГД-генератор энергетическая установка, в которой энергия рабочего тела (жидкой или газообразной электропроводящей среды), движущегося в магнитном поле, преобразуется непосредственно в электрическую энергию. Также как и в обычных машинных генераторах, принцип работы МГД-генератора основан на явлении электромагнитной индукции, то есть на возникновении тока в проводнике, пересекающем силовые линии магнитного поля. Но, в отличие от машинных генераторов, в МГД-генераторе проводником является само рабочее тело, в котором при движении поперек магнитного поля возникают противоположно направленные потоки носителей зарядов противоположных знаков.
В соответствии с открытым Фарадеем законом электромагнитной индукции перемещение проводника в магнитном поле Земли должно было сопровождаться возникновением ЭДС и электрического тока в проводниках, которые соединяли электроды. А согласно закону электромагнитной индукции сила тока в проводниках пропорциональная индукции магнитного поля Земли и скорости течения воды в речке. Измерительная техника, которой владел Фарадей, не разрешила нему обнаружить эффект, которого он ожидал, но в данном эксперименте было применено все принципиальные элементы современного МГД-генератора тока: проводниковое вещество, которое двигается по каналу, поперечное магнитное поле и токоснимающие электроды. Эффект электромагнитной индукции используется и в обычных источниках тока - электромашинных генераторах, где поперек магнитного поля двигаются жесткие проводники, размещенные на роторе, который вращается. В отличие от них, в МГД-генераторе жесткие проводники заменены проводниковой жидкостью или газом. Какие преимущества при этом возникают? Ротор электромашинного генератора вращает паровая турбина или другой тепловой двигатель, в котором тепловая энергия превращается в механическую. МГД-генератор разрешает непосредственно превращать тепловую энергию в электрическую без промежуточных сложных устройств типа паровой турбины или двигателя внутреннего сгорания.
Принципиальная схема МГД-генератора
Рисунок 1
Принципиальная схема действия МГД-генератора приведена на рисунке 1. В этой схеме между металлическими пластинами, расположенными в сильном магнитном поле, пропускается струя ионизированного газа, который имеет кинетическую энергию движения частичек. При этом соответственно с законом электромагнитной индукции появляется ЭДС, которое создает протекание тока между электродами внутри канала генератора и во внешнем кругу. Поток ионизированного газа – плазма – тормозится под действием электродинамических сил, которые возникают при взаимодействии тока, который течет в плазме, и магнитного потока.

 

 

Ключевые слова

 

Области техники и экономики

 

Применение эффекта

Первые экспериментальные конструкции МГД-генераторов имеют пока что высокую стоимость. В будущем можно ожидать существенного снижения их стоимости, которая разрешит успешно использовать МГД-генераторы для покрытия пиков нагрузки в энергосистемах, то есть в режимах относительно недолговременной работы. В этих режимах КПД не имеет решающего значения, и МГД-генераторы можно использовать и без паросилового устройства.
В данный момент в мире сооружены мощные опытно-промышленные образцы МГД-преобразователей энергии, на которых ведутся исследования относительно усовершенствования их конструкций и создания эффективных МГД-электростанций, которые смогут конкурировать с обычными электростанциями.

Реализации эффекта

Очень интересен МГД-генератор с пульсирующей плазмой (рисунок 1) в котором можно получить электрическую энергию переменного тока. Генератор состоит из замкнутой камеры, в которой помещается радиоактивный газ в таком количестве, при равномерном размещении которого не происходит цепная реакция. При сжимании газа в одном из концов камеры достигается сверхкритический объем и происходит цепная реакция, в результате чего получается ударная волна. Вслед за волной перемещается плазма. В противоположном конце камеры снова происходит цепная реакция, и плазма двигается в противоположном направлении, которое предопределяет изменения в ЭДС.
МГД–генератор с пульсирующей плазмой
Обозначения: 1-плазма; 2- камера сгорания; 3- алюминиевые баки; 4- замедлитель-теплоноситель; 5- бетонная защита; 6,8- подача и отвод теплоносителя-замедлителя; 7- критическая область; 9- регулирующие стержни.
Рисунок 1

Перспективные МГД-генераторы с ядерными реакторами, которые используются для нагревания газов и их термической ионизации. Схема такого устройства приведена на рисунке 1. Трудность создания МГД-генератора с ядерным реактором состоит в том, что современные тепловыделяемые элементы, которые вмещают уран и покрыты оксидом магния, выдерживают температуру около 600°С, а для ионизации газов необходима температура около 2000°С.
МГД-генератор с ядерным реактором
Обозначения: 1 – ядерный реактор; 2 – сопло; 3 – Мгд-генератор; 4 – место конденсации щелочных металлов; 5 – насос; 6 – место введения щелочных металлов

Рисунок 1

Литература

1. Физическая энциклопедия под редакцией Прохорова А.М. «Большая Российская Энциклопедия»: Научное издательство, том 2 – М., 1998.

2. Фаворский О. Н., Установки для непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую, М., 1965.

3. Роза Р., Магнитогидродинамическое преобразование энергии, перевод с английского, М., 1970.

4. Магнитогидродинамический метод получения электроэнергии, М., 1971.

Формализованное описание Показать

Стартовая страница  О системе  Технические требования  Синтез  Обучающий модуль  Справка по системе  Контакты 
Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина