Конспект лекций ташкент- 2015

Принцип работы МГД-генератора.
Для современной электро­энергетики важное значение имеет открытый Фарадеем закон электромагнитной индукции, который утверждает, что в провод­нике, движущемся в магнитном поле, индуктируется э.д.с.
Э.д.с. индуктируется в любом проводнике - твердом, жидком или газообразном. Область науки, изучающая взаимодействие между магнитным полем и токопроводящими жидкостями или га­зами, называется магнитогидродинамикой.



Рис. 10.2. Принцип работы МГД-генератора

Принципиальная схема действия современного МГД-генератора (рис.10.2). В рассмат­риваемой схеме между металлическими пластинами 1, расположен­ными в сильном магнитном поле, пропускается струя ионизирован­ного газа, обладающего кинетической энергией направленного дви­жения частиц. При этом в соответствии с законом электромагнит­ной индукции появляется э.д.с., вызывающая протекание электри­ческого тока между электродами внутри канала генератора и во внешней цепи. Поток ионизированного газа - плазмы - тормозит­ся под действием электродинамических сил, возникающих при взаи­модействии протекающего в плазме тока и магнитного потока.

Можно провести аналогию между этими возникающими силами и силами тормо­жения, действующими со стороны рабо­чих лопаток паровых и газовых турбин на частички пара или газа. Преобразование энергии и происходит путем совершения работы по преодолению сил торможения.
Если какой-либо газ нагреть до высо­кой температуры (3000°С), увеличив тем самым его внутреннюю энергию и превратив в электропровод­ное вещество, то при последующем расширении газа в рабочих ка­налах МГД-генератора будет происходить прямое преобразование тепловой энергии в электрическую.
Среди множества проблем, связанных с реализацией МГД- преобразования можно назвать необходимость подведения большой энергии, создающей усло­вия для перехода вещества в требуемое агрегатное со­стояние; преодоление эффекта отклонения частиц плазмы от осевого течения под действием силы Лоренца, и действие которой показано на схеме (рис. 10.3).
Существует ряд инженерных решений, направлен­ных на компенсацию отрицательного действия физических эффектов, сопутствующих преобразованию. Однако, они не позволяют компенсировать их полностью, что сделало создание промышленного МГД - генератора весьма проблематичным.
Тем не менее в разных странах, существует ряд проектов построения МГД- генераторов и гибридных теплоэнергетических установок на их основе.
В основе МГД - установки и теплоэнергетического генератора энергии лежит уже известный нам принцип комплексного использования вторичных энерге­тических ресурсов. На приведенной схеме видно, что котел нагревает теплоноситель до необходимой при МГД - преобразовании температуры; затем использованный в МГД - генераторе теплоноситель вторично используется для предварительного подогрева воздуха, поступающего в котел; неиспользованное в первом цикле тепло предварительно нагревает рабочее тело парогазовой или паровой установки. КПД комбинированной МГД - установки приблизительно в 2-3 раза выше, чем КПД обычной паросиловой установки.
Примером опытных МГД - генераторов служат установки, созданные в США, России, Франции.

Рис. 10.3. Схема МГД установки