Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с генератора MHD )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Генератор МГД

Магнитогидродинамический генератор ( МГД - генератор ) представляет собой магнитогидродинамический преобразователь , который использует цикл Брайтона , чтобы преобразовать тепловую энергию и кинетическую энергию непосредственно в электричество . МГД-генераторы отличаются от традиционных электрических генераторов тем, что они работают без движущихся частей (например, без турбины) для ограничения верхней температуры. Следовательно, они обладают наивысшей известной теоретической термодинамической эффективностью среди всех методов генерации электроэнергии. МГД был широко разработан как дополнительный цикл для повышения эффективности производства электроэнергии., особенно при сжигании угля или природного газа . Горячий выхлопной газ МГД-генератора может нагревать котлы паровой электростанции , повышая общий КПД.

Генератор МГД, как и обычный генератор, основан на перемещении проводника через магнитное поле для генерации электрического тока. Генератор MHD использует горячий проводящий ионизированный газ ( плазму ) в качестве движущегося проводника. Механическое динамо, напротив, использует для этого движение механических устройств.

Практические МГД-генераторы были разработаны для ископаемого топлива, но их обогнали менее дорогие комбинированные циклы, в которых выхлоп газовой турбины или топливный элемент с расплавленным карбонатом нагревает пар для питания паровой турбины .

МГД-динамо-машины являются дополнением к МГД-ускорителям , которые применялись для перекачки жидких металлов , морской воды и плазмы.

Природные МГД-динамо-машины являются активной областью исследований в физике плазмы и представляют большой интерес для геофизиков и астрофизиков , поскольку магнитные поля Земли и Солнца создаются этими естественными динамо-машинами.

Принцип [ править ]

Закон силы Лоренца описывает эффекты заряженной частицы, движущейся в постоянном магнитном поле. Простейший вид этого закона дается векторным уравнением.

куда

  • F - сила, действующая на частицу.
  • Q - заряд частицы,
  • v - скорость частицы, а
  • B - магнитное поле.

Вектор F перпендикулярен как v, так и B согласно правилу правой руки .

Производство электроэнергии [ править ]

Обычно для того, чтобы большая электростанция приблизилась к эффективности компьютерных моделей , необходимо предпринять шаги для увеличения электропроводности проводящего вещества. Нагревание газа до плазменного состояния или добавление других легко ионизируемых веществ, таких как соли щелочных металлов, может достичь этого увеличения. На практике при реализации МГД-генератора необходимо учитывать ряд вопросов : эффективность генератора, экономика и токсичные побочные продукты. На эти проблемы влияет выбор одного из трех вариантов МГД-генератора: генератора Фарадея, генератора Холла и дискового генератора.

Генератор Фарадея [ править ]

Генератор Фарадея назван в честь человека, который первым искал эффект в реке Темзе (см. Историю ). Простой генератор Фарадея будет состоять из клиновидной трубы или трубки из непроводящего материала. Когда через трубку течет электропроводящая жидкость, в присутствии значительного перпендикулярного магнитного поля в поле индуцируется напряжение, которое можно отводить как электрическую энергию, размещая электроды по бокам под углом 90 градусов к магнитному полю. поле.

Существуют ограничения по плотности и типу используемого поля. Количество энергии, которое может быть извлечено, пропорционально площади поперечного сечения трубки и скорости проводящего потока. Проводящее вещество также охлаждается и замедляется в результате этого процесса. МГД-генераторы обычно снижают температуру проводящего вещества с температуры плазмы до чуть более 1000 ° C.

Основная практическая проблема генератора Фарадея заключается в том, что дифференциальные напряжения и токи в жидкости проходят через электроды по бокам канала. Самые сильные отходы - это ток эффекта Холла . Это делает канал Фарадея очень неэффективным. Большинство дальнейших усовершенствований МГД-генераторов пытались решить эту проблему. Оптимальное магнитное поле для МГД-генераторов канального типа - это своего рода седло. Чтобы получить это поле, большому генератору требуется чрезвычайно мощный магнит. Многие исследовательские группы с переменным успехом пытались приспособить для этой цели сверхпроводящие магниты. (Для справки см. Обсуждение эффективности генератора ниже.)

Генератор Холла [ править ]

Схема холловского МГД-генератора, показывающая протекание тока

Исторически сложилось так, что типичным решением было использование эффекта Холла для создания тока, протекающего с жидкостью. (См. Иллюстрацию.) Эта конструкция имеет ряды коротких сегментированных электродов по бокам воздуховода. Первый и последний электроды в канале питают нагрузку. Каждый другой электрод закорочен на электрод на противоположной стороне канала. Эти короткие замыкания тока Фарадея создают мощное магнитное поле внутри жидкости, но в хорде круга, перпендикулярного току Фарадея. Это вторичное индуцированное поле заставляет ток течь в форме радуги между первым и последним электродами.

Потери меньше, чем у генератора Фарадея, а напряжения выше, потому что меньше короткое замыкание конечного индуцированного тока.

Однако эта конструкция имеет проблемы, потому что скорость потока материала требует, чтобы средние электроды были смещены, чтобы «поймать» токи Фарадея. При изменении нагрузки изменяется скорость потока жидкости, что приводит к смещению тока Фарадея с намеченными электродами и делает КПД генератора очень чувствительным к его нагрузке.

Генератор дисков [ править ]

Схема дискового МГД-генератора, показывающая протекание тока

Третья и наиболее эффективная на данный момент конструкция - дисковый генератор на эффекте Холла. Эта конструкция в настоящее время является рекордсменом по эффективности и плотности энергии для МГД-генерации. В дисковом генераторе жидкость течет между центром диска и каналом, обернутым вокруг края. (Каналы не показаны.) Магнитное поле возбуждения создается парой круглых катушек Гельмгольца над и под диском. (Катушки не показаны.)

Токи Фарадея протекают идеально коротким замыканием по периферии диска.

Токи эффекта Холла протекают между кольцевыми электродами около центрального канала и кольцевыми электродами около периферийного канала.

Широкий плоский поток газа уменьшал расстояние, а значит, и сопротивление движущейся жидкости. Это увеличивает эффективность.

Еще одно существенное преимущество этой конструкции - более эффективные магниты. Во-первых, они вызывают простые параллельные силовые линии. Во-вторых, поскольку жидкость обрабатывается в диске, магнит может быть ближе к жидкости, и в этой магнитной геометрии напряженность магнитного поля увеличивается в 7-й степени расстояния. Наконец, генератор компактен для своей мощности, поэтому магнит тоже меньше. Полученный магнит использует гораздо меньший процент генерируемой мощности.

Эффективность генератора [ править ]

Эффективность прямого преобразования энергии при МГД-генерации энергии увеличивается с увеличением напряженности магнитного поля и проводимости плазмы , которая напрямую зависит от температуры плазмы , а точнее от температуры электронов. Поскольку очень горячая плазма может использоваться только в импульсных МГД-генераторах (например, с использованием ударных труб ) из-за быстрой термической эрозии материала, было предусмотрено использование нетепловой плазмы в качестве рабочей жидкости в стационарных МГД-генераторах, где сильно нагреваются только свободные электроны. (10 000–20 000 кельвинов), в то время как основной газ (нейтральные атомы и ионы) остается при гораздо более низкой температуре, обычно 2500 кельвинов. Цель состояла в том, чтобы сохранить материалы генератора (стенки и электроды), одновременно улучшив ограниченную проводимость таких плохих проводников до того же уровня, что и плазма в термодинамическом равновесии ; т.е. полностью нагрет до более чем 10 000 кельвинов, температуры, которую не выдерживает ни один материал. [1] [2] [3] [4]

Но Евгений Велихов впервые обнаружил теоретически в 1962 году и экспериментально в 1963 году, что ионизационная неустойчивость, позже названная Велиховской неустойчивостью или электротермической неустойчивостью , быстро возникает в любом МГД-преобразователе, использующем намагниченную нетепловую плазму с горячими электронами, когда достигается критический параметр Холла , следовательно, зависит от степени ионизации и магнитного поля. [5] [6] [7]Такая нестабильность сильно снижает производительность неравновесных МГД-генераторов. Перспективы этой технологии, которая изначально предсказывала потрясающую эффективность, подорвали программы MHD по всему миру, поскольку в то время не было найдено никакого решения для смягчения нестабильности. [8] [9] [10] [11]

Следовательно, без реализации решений по преодолению электротермической нестабильности практические МГД-генераторы должны были ограничить параметр Холла или использовать умеренно нагретую тепловую плазму вместо холодной плазмы с горячими электронами, что сильно снижает эффективность.

По состоянию на 1994 год Токийский технический институт установил рекорд эффективности 22% для дисковых МГД-генераторов замкнутого цикла. Пиковая энтальпия извлечения в этих экспериментах достигла 30,2%. Типичные угольные МГД-генераторы открытого цикла с открытым циклом ниже, около 17%. Такой КПД сам по себе делает MHD непривлекательным для выработки электроэнергии, поскольку обычные электростанции с циклом Ренкина легко достигают 40%.

Однако выхлоп МГД-генератора, сжигающего ископаемое топливо , почти такой же горячий, как пламя. Направляя свои выхлопные газы в теплообменник для турбинного цикла Брайтона или цикла Ренкина парогенератора , MHD может преобразовывать ископаемое топливо в электричество с предполагаемой эффективностью до 60 процентов по сравнению с 40 процентами типичной угольной электростанции.

Магнитогидродинамический генератор также может быть первой ступенью ядерного реактора с газовым охлаждением . [12]

Проблемы с материалами и дизайном [ править ]

У МГД-генераторов есть серьезные проблемы с материалами, как для стен, так и для электродов. Материалы не должны плавиться или подвергаться коррозии при очень высоких температурах. Для этой цели была разработана экзотическая керамика, которую необходимо выбирать таким образом, чтобы она была совместима с топливом и ионизационной затравкой. Экзотические материалы и сложные методы изготовления обуславливают высокую стоимость МГД-генераторов.

Кроме того, МГД лучше работают с более сильными магнитными полями. Самые успешные магниты были сверхпроводящими и находились очень близко к каналу. Основная трудность заключалась в охлаждении этих магнитов при их изоляции от канала. Проблема усугубляется тем, что магниты работают лучше, когда они находятся ближе к каналу. Также существует серьезный риск повреждения горячей хрупкой керамики в результате дифференциального термического растрескивания. Магниты обычно близки к абсолютному нулю, а канал - в несколько тысяч градусов.

Сообщалось, что для МГД как оксид алюминия (Al 2 O 3 ), так и пероксид магния (MgO 2 ) работают для изоляционных стен. Перекись магния разлагается под воздействием влаги. Глинозем является водостойким и может быть достаточно прочным, поэтому на практике большинство МГД используют глинозем для изоляционных стен.

Для электродов чистых МГД (т. Е. Сжигающих природный газ) одним хорошим материалом была смесь 80% CeO 2 , 18% ZrO 2 и 2% Ta 2 O 5 . [13]

МГД, работающие на угле, имеют сильно агрессивную среду со шлаком. Шлак защищает и разъедает МГД-материалы. В частности, миграция кислорода через шлак ускоряет коррозию металлических анодов. Тем не менее, очень хорошие результаты были получены с электродами из нержавеющей стали при 900  К. [14] Другой, возможно, лучший вариант - шпинельная керамика FeAl 2 O 4 - Fe 3 O 4 . Сообщалось, что шпинель имеет электронную проводимость, отсутствие резистивного реакционного слоя, но с некоторой диффузией железа в оксид алюминия. Распространение железа можно контролировать с помощью тонкого слоя очень плотного оксида алюминия и водяного охлаждения как в электродах, так и в изоляторах из оксида алюминия.[15]

Присоединение высокотемпературных электродов к обычным медным шинам также является сложной задачей. Обычные методы создают слой химической пассивации и охлаждают шину водой. [13]

Экономика [ править ]

МГД-генераторы не использовались для крупномасштабного массового преобразования энергии, потому что другие методы с сопоставимой эффективностью имеют более низкие инвестиционные затраты на жизненный цикл. Достижения в области турбин, работающих на природном газе, позволили достичь аналогичного теплового КПД при меньших затратах за счет того, что выхлоп турбины был преобразован в паровую установку цикла Ренкина . Чтобы получить больше электроэнергии из угля, дешевле просто добавить больше низкотемпературных парогенерирующих мощностей.

МГД-генератор, работающий на угле, представляет собой тип энергетического цикла Брайтона , подобный энергетическому циклу турбины внутреннего сгорания. Однако, в отличие от турбины внутреннего сгорания, здесь нет движущихся механических частей; электропроводящая плазма обеспечивает движущийся электрический проводник. Боковые стенки и электроды просто выдерживают давление внутри, в то время как анодные и катодные проводники собирают генерируемое электричество. Все циклы Брайтона являются тепловыми двигателями. Идеальные циклы Брайтона также имеют идеальный КПД, равный идеальному циклу Карно.эффективность. Таким образом, потенциал для высокой энергоэффективности от МГД-генератора. Все циклы Брайтона имеют более высокий потенциал эффективности, чем выше температура обжига. В то время как турбина внутреннего сгорания ограничена по максимальной температуре из-за прочности ее вращающихся аэродинамических поверхностей, охлаждаемых воздухом / водой или паром; В МГД-генераторе открытого цикла нет вращающихся частей. Эта верхняя граница температуры ограничивает эффективность использования энергии в турбинах внутреннего сгорания. Верхний предел температуры цикла Брайтона для МГД-генератора не ограничен, поэтому, по сути, МГД-генератор имеет более высокую потенциальную способность к энергоэффективности.

Температуры, при которых могут работать линейные МГД-генераторы, работающие на угле, ограничены факторами, которые включают: (а) температуру подогрева топлива, окислителя и окислителя, которые ограничивают максимальную температуру цикла; (б) возможность защиты боковин и электродов от оплавления; (c) способность защищать электроды от электрохимического воздействия горячего шлака, покрывающего стенки, в сочетании с сильным током или дугой, которые попадают на электроды, поскольку они уносят постоянный ток из плазмы; и (d) способностью электрических изоляторов между каждым электродом. МГД-установки, работающие на угле, с кислородом / воздухом и предварительным нагревом с высоким содержанием окислителя, вероятно, обеспечат плазму с засеянным калием около 4200  ° F, давление 10 атмосфер и начнут расширение при Махе. 1.2. Эти установки будут утилизировать тепло выхлопных газов МГД для предварительного нагрева окислителя и для производства пара в комбинированном цикле. С агрессивными предположениями, одно финансируемое Министерством энергетики США технико-экономическое обоснование того, где может развиться технология, Концептуальный проект перспективной угольной МГД / паровой электростанции с двойным циклом мощностью 1000 МВт , опубликованный в июне 1989 года, показал, что большая угольная МГД электростанция с комбинированным циклом может достичь энергоэффективности высоковольтного оборудования, приближающейся к 60 процентам, что значительно превосходит другие технологии, работающие на угле, поэтому существует потенциал для низких эксплуатационных расходов.

Однако никаких испытаний в таких агрессивных условиях или размерах еще не проводилось, и в настоящее время нет тестируемых больших МГД-генераторов. Просто неадекватный послужной список надежности, чтобы обеспечить уверенность в коммерческой конструкции МГД, работающей на угле.

При испытаниях U25B MHD в России с использованием природного газа в качестве топлива использовался сверхпроводящий магнит, мощность которого составила 1,4 мегаватт. Серия испытаний МГД-генератора на угле, финансируемых Министерством энергетики США (DOE) в 1992 году, вырабатывала МГД-энергию от более крупного сверхпроводящего магнита в Центре разработки и интеграции компонентов (CDIF) в Бьютте , штат Монтана . Ни одно из этих испытаний не проводилось в течение достаточно длительного времени, чтобы проверить коммерческую надежность технологии. Ни одно из испытательных комплексов не было достаточно масштабным для коммерческого объекта.

Сверхпроводящие магниты используются в более крупных МГД-генераторах для устранения одной из больших паразитных потерь: мощности, необходимой для возбуждения электромагнита. Сверхпроводящие магниты после зарядки не потребляют энергии и могут создавать интенсивные магнитные поля 4 тесла и выше. Единственная паразитная нагрузка для магнитов - поддерживать охлаждение и компенсировать небольшие потери для несверхкритических соединений.

Из-за высоких температур непроводящие стенки канала должны быть изготовлены из чрезвычайно термостойкого вещества, такого как оксид иттрия или диоксид циркония, чтобы замедлить окисление. Точно так же электроды должны быть токопроводящими и термостойкими при высоких температурах. МГД-генератор AVCO на угольном топливе на CDIF был испытан с водоохлаждаемыми медными электродами, покрытыми платиной, вольфрамом, нержавеющей сталью и электропроводящей керамикой.

Токсичные побочные продукты [ править ]

MHD снижает общее производство опасных отходов ископаемого топлива, поскольку повышает эффективность установки. На угольных электростанциях MHD запатентованный коммерческий процесс «Econoseed», разработанный в США (см. Ниже), позволяет рециркулировать затравку с ионизацией калия из летучей золы, улавливаемой скруббером дымовых газов. Однако это оборудование требует дополнительных затрат. Если жидкостью якоря МГД-генератора является расплавленный металл, необходимо соблюдать осторожность с охлаждающей жидкостью электромагнетизма и канала. Щелочные металлы, обычно используемые в качестве жидкостей для МГД, бурно реагируют с водой. Кроме того, химические побочные продукты нагретых, электрифицированных щелочных металлов и керамики каналов могут быть ядовитыми и экологически стойкими.

История [ править ]

Первое практическое исследование МГД-мощности было профинансировано в 1938 году в США компанией Westinghouse в ее лабораториях в Питтсбурге, штат Пенсильвания , возглавляемой венгром Белой Карловиц . Первоначальный патент на МГД принадлежит Б. Карловицу, патент США № 2210918, «Процесс преобразования энергии», 13 августа 1940 г.

Вторая мировая война прервала развитие. В 1962 году в Ньюкасл-апон-Тайн, Великобритания, д-ром Брайаном К. Линдли из International Research and Development Company Ltd. была проведена Первая международная конференция по MHD Power. Группа учредила руководящий комитет для организации дальнейших конференций и распространения идей. В 1964 году группа организовала вторую конференцию в Париже, Франция, в консультации с Европейским агентством по ядерной энергии .

Поскольку членство в ENEA было ограничено, группа убедила Международное агентство по атомной энергии спонсировать третью конференцию в Зальцбурге, Австрия, в июле 1966 года. Переговоры на этой встрече превратили руководящий комитет в группу периодических отчетов, ILG-MHD (международная liaison group, MHD) под эгидой ENEA, а позже, в 1967 году, также под эгидой Международного агентства по атомной энергии. Дальнейшие исследования, проведенные в 1960-х годах Р. Розой, установили практичность МГД для систем, работающих на ископаемом топливе.

В 1960-х годах AVCO Everett Aeronautical Research начала серию экспериментов, закончившихся выпуском Mk. Генератор V 1965 года. Он генерировал 35  МВт, но потреблял около 8 МВт для привода своего магнита. В 1966 году ILG-MHD провела свою первую официальную встречу в Париже, Франция. Он начал выпускать периодические отчеты о состоянии дел в 1967 году. Эта модель сохранялась в этой институциональной форме до 1976 года. К концу 1960-х годов интерес к MHD снизился, поскольку ядерная энергия становилась все более доступной.

В конце 1970-х, когда интерес к ядерной энергии снизился, интерес к МГД возрос. В 1975 году ЮНЕСКО убедилась, что MHD может быть наиболее эффективным способом использования мировых запасов угля, и в 1976 году выступила спонсором ILG-MHD. В 1976 году стало ясно, что ни один ядерный реактор в ближайшие 25 лет не будет использовать MHD, поэтому Международное агентство по атомной энергии и ENEA (оба ядерных агентства) отказались от поддержки ILG-MHD, оставив ЮНЕСКО в качестве основного спонсора ILG- MHD.

Бывшее развитие Югославии [ править ]

За более чем десятилетний период инженеры бывшего Югославского института тепловой и ядерной технологии (ITEN) компании «Энергоинвест» в Сараево в 1989 году построили первый экспериментальный генератор энергии с магнитогидродинамической установкой. Именно здесь он был запатентован. . [16] [17]

Разработка в США [ править ]

В 1980-х годах Министерство энергетики США начало интенсивную многолетнюю программу, кульминацией которой стала демонстрационная установка сжигания угля мощностью 50 МВт в 1992 году на предприятии по разработке и интеграции компонентов (CDIF) в Бьютте, штат Монтана . В рамках этой программы также была проделана значительная работа на установке для сжигания угля в потоке (CFIFF) Космического института Университета Теннесси .

Эта программа объединила четыре части:

  1. Интегрированный цикл доливки MHD с каналом, электродами и устройствами контроля тока, разработанный AVCO, позже известный как Textron Defense of Boston. Эта система представляла собой канальный генератор на эффекте Холла, обогреваемый угольной пылью, с затравкой, ионизирующей калий. AVCO разработала знаменитый Mk. Генератор V, и имел значительный опыт.
  2. Интегрированный цикл дна, разработанный в CDIF.
  3. TRW разработала установку для регенерации ионизационной затравки. Карбонат калия отделяется от сульфата летучей золы из скрубберов. Карбонат удаляют, чтобы восстановить калий.
  4. Метод интеграции MHD в уже существующие угольные электростанции. Министерство энергетики заказало два исследования. Westinghouse Electric провела исследование на базе Scholtz Plant of Gulf Power в Снидсе, Флорида . Корпорация MHD Development Corporation также провела исследование, основанное на данных о заводе Дж. Э. Корретта компании Montana Power в Биллингсе, штат Монтана .

Первые прототипы на CDIF работали непродолжительное время с различными углями: Montana Rosebud и высокосернистым коррозионно-активным углем, Illinois No. 6. Был завершен большой объем инженерных, химических и материаловедческих работ. После того, как были разработаны окончательные компоненты, эксплуатационные испытания завершены с 4000 часов непрерывной работы, 2000 на Монтана Роузбад, 2000 на Иллинойс No. 6. тестирования закончилась в 1993 году [ править ]

Японская разработка [ править ]

Японская программа в конце 1980-х была сосредоточена на МГД замкнутого цикла. Считалось, что он будет иметь более высокий КПД и меньшее оборудование, особенно на чистых, небольших и экономичных заводах мощностью около 100 мегаватт (электричество), которые подходят для японских условий. Обычно считается, что угольные электростанции открытого цикла становятся экономичными при мощности свыше 200 мегаватт.

Первой крупной серией экспериментов была FUJI-1, продувочная система, работающая от ударной трубы Токийского технологического института . В этих экспериментах было извлечено до 30,2% энтальпии и достигнута удельная мощность около 100 мегаватт на кубический метр. Этот объект финансировался Tokyo Electric Power, другими японскими коммунальными предприятиями и Министерством образования. Некоторые специалисты полагают, что эта система была дисковым генератором с газом-носителем гелием и аргоном и затравкой для ионизации калия.

В 1994 году были детальные планы для FUJI-2, установки непрерывного замкнутого цикла мощностью 5  МВт , работающей на природном газе, которая должна быть построена с использованием опыта FUJI-1. Базовая конструкция МГД должна была представлять собой систему с инертными газами с использованием дискового генератора. Целью было извлечение энтальпии 30% и тепловой КПД МГД 60%. За FUJI-2 должна была последовать модернизация  завода по производству природного газа мощностью 300 МВт.

Австралийская разработка [ править ]

В 1986 году профессор Хьюго Карл Мессерле из Сиднейского университета исследовал МГД на угольном топливе. В результате  за пределами Сиднея эксплуатировалась установка долива на 28 МВт (эл.). Мессерле также написал одну из последних справочных работ (см. Ниже) в рамках образовательной программы ЮНЕСКО.

Подробный некролог Хьюго находится на веб-сайте Австралийской академии технологических наук и инженерии (ATSE). [18]

Итальянская разработка [ править ]

Итальянская программа началась в 1989 году с бюджетом около 20 миллионов долларов США и имела три основных направления развития:

  1. МГД-моделирование.
  2. Разработка сверхпроводящего магнита. В 1994 году целью был прототип  длиной 2 м и емкостью 66 МДж для демонстрационного МГД длиной 8 м. Поле должно было составлять 5 тесла с конусностью 0,15 т / м. Геометрия должна была напоминать форму седла с цилиндрическими и прямоугольными обмотками из ниобий-титановой меди.    
  3. Модернизация электростанций, работающих на природном газе. Один должен был быть у фактора Энихем-Аник в Равенне. В этой установке дымовые газы от MHD будут проходить в котел. Другая -  тепловая установка мощностью 230 МВт для электростанции в Бриндизи, которая будет передавать пар на главную электростанцию.

Китайская разработка [ править ]

Совместная американо-китайская национальная программа завершилась в 1992 году модернизацией угольной электростанции № 3 в Асбахе. [ необходима цитата ] В марте 1994 года была утверждена еще одна одиннадцатилетняя программа. В результате были созданы центры исследований в:

  1. Институт электротехники Китайской академии наук в Пекине занимается проектированием МГД-генераторов.
  2. Научно - исследовательский институт Шанхая питания , связанный с общей системой и исследованием сверхпроводящих магнитов.
  3. Научно-исследовательский институт теплоэнергетики в Юго-восточном университете Нанкина занимается более поздними разработками.

В исследовании 1994 года предлагался генератор мощностью 10  Вт (электрический,  тепловой 108 МВт) с МГД и установками нижнего цикла, соединенными паропроводом, так что любой из них мог работать независимо.

Российские разработки [ править ]

Масштабная модель У-25

В 1971 году под Москвой завершено строительство газовой установки У-25 проектной мощностью 25 мегаватт. К 1974 году он выдал 6 мегаватт электроэнергии. [19] К 1994 году Россия разработала и эксплуатировала угольную установку У-25 в Институте высоких температур Российской академии наук в Москве. Подводная установка U-25 фактически эксплуатировалась по контракту с московской энергокомпанией и подавала электроэнергию в московскую сеть. В России был значительный интерес к разработке дискового генератора на угле. В 1986 году была построена первая промышленная электростанция с МГД-генератором, но в 1989 году проект был отменен до запуска МГД, и эта электростанция позже присоединилась к Рязанской ГРЭС в качестве 7-го энергоблока обычной конструкции.

См. Также [ править ]

  • Вычислительная магнитогидродинамика
  • Электрогидродинамика
  • Электромагнитный насос
  • Феррожидкость
  • Список статей по плазме (физике)
  • Магнитный расходомер
  • Магнитогидродинамическая турбулентность
  • Датчик MHD
  • Стабильность плазмы
  • Удары и разрывы (магнитогидродинамика)

Ссылки [ править ]

  1. ^ Kerrebrock, Джек Л .; Хоффман, Майрон А. (июнь 1964 г.). «Неравновесная ионизация из-за электронного нагрева. Теория и эксперименты» (PDF) . Журнал AIAA . 2 (6): 1072–1087. Bibcode : 1964AIAAJ ... 2.1080H . DOI : 10.2514 / 3.2497 .
  2. ↑ Шерман, А. (сентябрь 1966 г.). "Течение в МГД-канале с неравновесной ионизацией" (PDF) . Физика жидкостей . 9 (9): 1782–1787. Bibcode : 1966PhFl .... 9.1782S . DOI : 10.1063 / 1.1761933 .
  3. ^ Argyropoulos, GS; Деметриадес, СТ; Кентиг, А.П. (1967). «Распределение тока в неравновесных устройствах J × B» (PDF) . Журнал прикладной физики . 38 (13): 5233–5239. Bibcode : 1967JAP .... 38.5233A . DOI : 10.1063 / 1.1709306 .
  4. ^ Zauderer, B .; Тейт, Э. (сентябрь 1968 г.). «Электрические характеристики линейного неравновесного МГД-генератора» (PDF) . Журнал AIAA . 6 (9): 1683–1694. Bibcode : 1968AIAAJ ... 6.1685T . DOI : 10.2514 / 3.4846 .
  5. ↑ Велихов, EP (1962). Холловская неустойчивость слабоионизованной плазмы с током . 1-я Международная конференция по МГД-энергетике. Ньюкасл-апон-Тайн, Англия. п. 135. Документ 47.
  6. ↑ Велихов, Е.П .; Дыхне А.М. «Турбулентность плазмы из-за ионизационной неустойчивости в сильном магнитном поле». У П. Губерта; Э. Кремье-Алькан (ред.). Том IV. Труды конференции , состоявшейся 8-13 июля, 1963 . 6-я Международная конференция по явлениям в ионизированных газах. Париж, Франция. п. 511. Bibcode : 1963pig4.conf..511V .
  7. ↑ Велихов, Е.П .; Дыхне АМ; Шипук, И. Я. (1965). Ионизационная неустойчивость плазмы с горячими электронами (PDF) . 7-я Международная конференция по ионизационным явлениям в газах. Белград, Югославия.
  8. ^ Шапиро, GI; Нельсон, AH (12 апреля 1978 г.). «Стабилизация ионизационной неустойчивости в переменном электрическом поле». Письма в журнал технической физики . 4 (12): 393–396. Bibcode : 1978PZhTF ... 4..393S .
  9. ^ Мураками, Т .; Okuno, Y .; Ямасаки, Х. (декабрь 2005 г.). «Подавление ионизационной неустойчивости в магнитогидродинамической плазме путем взаимодействия с радиочастотным электромагнитным полем» (PDF) . Письма по прикладной физике . 86 (19): 191502–191502.3. Bibcode : 2005ApPhL..86s1502M . DOI : 10.1063 / 1.1926410 .
  10. ^ Petit, J.-P .; Джеффри, Дж. (Июнь 2009 г.). «Неравновесные плазменные неустойчивости». Acta Physica Polonica . 115 (6): 1170–1173. CiteSeerX 10.1.1.621.8509 . DOI : 10,12693 / aphyspola.115.1170 . 
  11. ^ Petit, J.-P .; Доре, Ж.-К. (2013). «Устранение электротермической неустойчивости Велихова изменением значения электропроводности стримера путем магнитного удержания» . Acta Polytechnica . 53 (2): 219–222.
  12. ^ Smith BM, Anghaie S, Knight TW (2002). Энергетическая система МГД-реактор с газовой активной зоной с каскадным циклом мощности . ICAPP'02: 2002 Международный конгресс по достижениям в области атомных электростанций, Голливуд, Флорида (США), 9-13 июня 2002 г. OSTI 21167909 . ОСТИ: 21167909. 
  13. ^ a b Рохатги, ВК (февраль 1984 г.). «Высокотемпературные материалы для магнитогидродинамических каналов» . Вестник материаловедения . 6 (1): 71–82. DOI : 10.1007 / BF02744172 . Проверено 19 октября 2019 года .
  14. ^ Bogdancks М, Бжозовский WS, Charuba Дж, Dabraeski М, М - Плата, Зилински М (1975). «МГД Электроэнергетика». Труды 6-й конференции, Вашингтон, округ Колумбия . 2 : 9.
  15. ^ Мейсон Т.О., Петуски В.Т., Лян В.В., Халлоран Дж. В., Йен Ф., Поллак TM, Эллиотт Дж. Ф., Боуэн HK (1975). «МГД Электроэнергетика». Труды 6-й конференции, Вашингтон, округ Колумбия . 2 : 77.
  16. ^ Байович, Валентина С. (1994). «Правильная квазиодномерная модель течения жидкости в сегментированном Фарадеевском канале МГД-генератора». Преобразование энергии и управление . 35 (4): 281–291. DOI : 10.1016 / 0196-8904 (94) 90061-2 .
  17. ^ Байович, Валентина С. (1996). «Надежный инструмент для расчета формы и размеров сегментированного канала МГД-генератора Фарадея». Преобразование энергии и управление . 37 (12): 1753–1764. DOI : 10.1016 / 0196-8904 (96) 00036-2 .
  18. ^ "МЕССЕРЛЬ, Хьюго Карл" . Австралийская академия технологических наук и инженерии (ATSE) . Архивировано из оригинала на 2008-07-23..
  19. ^ Дональд Г. Инк, Х. Уэйн Битти (редактор), Стандартное руководство для инженеров-электриков, 11-е издание , Mc Graw Hill, 1978 ISBN 0-07-020974-X стр. 11–52 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Саттон, Джордж В .; Шерман, Артур (июль 2006 г.). Инженерная магнитогидродинамика . Дуврское строительство и машиностроение. Dover Publications. ISBN 978-0486450322.
  • Хьюго К. Мессерле, Магнитогидродинамическое производство энергии , 1994, Джон Уайли, Чичестер, Часть серии ЮНЕСКО по энергетической инженерии (это источник исторической информации и информации о конструкции генератора).
  • Шиода, С. "Результаты технико-экономического обоснования МГД-электростанций замкнутого цикла", Proc. Plasma Tech. Конф., 1991, Сидней, Австралия, стр. 189–200.
  • Р. Дж. Роза, Магнитогидродинамическое преобразование энергии , 1987, Hemisphere Publishing, Вашингтон, округ Колумбия
  • GJ Womac, MHD Power Generation , 1969, Чепмен и Холл, Лондон.

Внешние ссылки [ править ]

  • Исследование МГД-генератора в Космическом институте Университета Теннесси (архив) - 2004 г.
  • Модель МГД-генератора в Институте вычислительного моделирования Академгородка, Россия - 2003 г.
  • Лаборатория магнитогидродинамической инженерии Болонского университета, Италия, 2003 г.
  • Высокоэффективная магнитогидродинамическая энергетика - 2015