Альтернативная энергетика

Нетрадиционные возобновляемые источники энергии

Принцип действия МГД-генератора. Плазменные МГД-генераторы.

Магнитогидродинамический генератор (59) представляет собой устройство, преобразующее кинетическую энергию электропроводящего потока, движущегося в поперечном магнитном поле, в электроэнергию. В потоке индуцируется электрическое поле с напряженностью ЕННд

- [VB], где V - скорость потока; В - магнитная индукция.

 Если канал имеет ширину в, то на стенках канала, параллельных направлению магнитного поля (электродных стенках), возникает эдс Е =VBe. До тех пор, пока электроды не замкнуты на нагрузку, электромагнитные силы на поток не действуют. При замыкании цепи в потоке рабочего тела (жидкости или газа) потечет ток I = Е (l-k)/Rr, где Rr - внутреннее сопротивление генератора; к = U/E - коэффициент нагрузки; U - напряжение на нагрузке;

В соответствии с законами электродинамики на единицу длины проводника с током I, находящегося в поперечном магнитном поле В, действует сила F = IB, которая тормозит поток и преобразует его кинетическую энергию в электрическую энергию протекающего тока.

Электрическая мощность N, вырабатываемая в канале генератора, может быть определена либо как произведение тормозящей силы на скорость потока

Рабочим телом в МГД-установках может быть электропроводный газ-плазма, представляющая собой квазинейтральную совокупность ионов, электронов, нейтральных атомов или молекул. Газ превращается в плазму при его ионизации. Если ионизация достигается за счет высоких температур, она называется термической. Термическая ионизация подчиняется закону действующих масс подобно любой химической реакции.

Теплота реакции ионизации, выраженная в электрон-вольтах, называется потенциалом ионизации.

В МГД-установках открытого цикла рабочим телом является плазма продуктов сгорания органических топлив. Теоретическая температура горения большинства органических топлив в атмосферном воздухе не превышает 2300К, что явно недостаточно для термической ионизации. Поднять температуру горения позволяет предварительный подогрев воздуха и обогащения воздуха кислородом.

Для того чтобы получить плазму с электрической проводимостью не ниже 10 См/м, в продукты сгорания вводят вещества с возможно более низким потенциалом ионизации, так называемую ионизирующую присадку. Наименьший потенциал ионизации имеет цезий.

Присадка должна быть по возможности дешевой, ибо несмотря на то, что в схемах МГД-установок открытого цикла ее извлекают из продуктов сгорания, регенируют и вновь пускают в дело, некоторое количество ее неминуемо теряется. То количество присадки, которое все же выбрасывается с дымовым газом, не должно оказывать вредного воздействия на окружающую среду. Присадка не должна воздействовать на элементы конструкции МГД-установки, она должна быть технологичной -ввод и вывод ее - достаточно простыми.

Исходя из приведенных причин для МГД-установок открытого цикла чаще всего в качестве присадки применяются соединения калия; КгСОз, КОН.

Электрическая проводимость плазмы определяется концентрацией электронов и их рассеянием на частицах, составляющих.плазму