Магнитогидродинамический генератор - Magnetohydrodynamic generator

Генератор МГД

А магнитогидродинамический генератор (Генератор МГД) это магнитогидродинамический преобразователь который использует Цикл Брайтона преобразовывать тепловая энергия и кинетическая энергия прямо в электричество. Генераторы МГД отличаются от традиционных электрические генераторы в том, что они работают без движущиеся части (например, без турбины), чтобы ограничить верхнюю температуру. Поэтому они обладают наивысшей известной теоретической термодинамической эффективностью среди всех методов генерации электроэнергии. МГД широко разрабатывалась как цикл долива повысить эффективность электрическая генерация, особенно при горении каменный уголь или же натуральный газ. Горячий выхлопной газ от МГД-генератора может нагревать котлы паровая электростанция, повышая общую эффективность.

Генератор МГД, как и обычный генератор, основан на перемещении проводника через магнитное поле для выработки электрического тока. В МГД-генераторе используется горячий проводящий ионизированный газ (a плазма ) как движущийся проводник. Механическое динамо, напротив, использует для этого движение механических устройств.

Практические МГД-генераторы были разработаны для ископаемого топлива, но их заменили менее дорогие комбинированные циклы в котором выхлоп газовая турбина или же топливный элемент с расплавленным карбонатом нагревается пар приводить в действие паровая турбина.

МГД-динамо-машины являются дополнением МГД-ускорители, которые были применены к насосу жидкие металлы, морская вода и плазма.

Природные МГД динамо-машины - активная область исследований в физика плазмы и представляют большой интерес для геофизика и астрофизика сообществ, поскольку магнитные поля земной шар и солнце производятся этими естественными динамо-машинами.

Принцип

В Закон силы Лоренца описывает эффекты движения заряженной частицы в постоянном магнитном поле. Самый простой вид этого закона дается векторным уравнением.

куда

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

Вектор F перпендикулярно обоим v и B согласно правило правой руки.

Выработка энергии

Обычно для большой электростанции эффективность работы приближается к компьютерные модели, необходимо принять меры для увеличения электропроводности проводящего вещества. Нагревание газа до состояния плазмы или добавление других легко ионизируемых веществ, таких как соли щелочных металлов, может достичь этого увеличения. На практике необходимо учитывать ряд вопросов при реализации Генератор МГД: 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

Генератор Фарадея назван в честь человека, который первым искал эффект в реке Темзе (см. история ). Простой генератор Фарадея состоял бы из клиновидной трубы или трубы какого-то непроводящий материал. Когда токопроводящая жидкость течет через трубку, 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 извлекаемой мощности пропорционально площади поперечного сечения трубы 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 сторонам канала. Самые сильные отходы - от эффект Холла Текущий. Это делает канал Фарадея очень неэффективным. Большинство дальнейших усовершенствований МГД-генераторов пытались решить эту проблему. Оптимальное магнитное поле для МГД-генераторов канальной формы имеет форму седла. Чтобы получить это поле, большому генератору требуется чрезвычайно мощный магнит. Многие исследовательские группы с переменным успехом пытались приспособить для этой цели сверхпроводящие магниты. (Ссылки см. Ниже в обсуждении эффективности генератора.)

Генератор холла

Схема холловского МГД-генератора
Схема холловского МГД-генератора, показывающая протекание тока

Исторически сложилось так, что типичным решением было использование эффект Холла чтобы создать ток, который течет с жидкостью. (См. Иллюстрацию.) Эта конструкция имеет ряды коротких сегментированных электродов по бокам канала. 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 у этой конструкции есть 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 эффективность генератора очень чувствительной к его нагрузке.

Дисковый генератор

Схема дискового МГД-генератора
Схема дискового МГД-генератора, показывающая протекание тока

Третий и наиболее эффективный в настоящее время вариант - 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. (Воздуховоды не показаны.) Магнитное поле возбуждения создается парой круглых Катушки 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 меньше. В результате магнит использует гораздо меньший процент генерируемой мощности.

КПД генератора

Эффективность прямое преобразование энергии в МГД выработке электроэнергии увеличивается с увеличением напряженности магнитного поля и проводимость плазмы, который напрямую зависит от температура плазмы, а точнее от температуры электронов. Поскольку очень горячая плазма может использоваться только в импульсных МГД-генераторах (например, с использованием ударные трубы ) из-за быстрой термической эрозии материала предполагалось использование нетепловая плазма в качестве рабочих жидкостей в установившихся МГД-генераторах, где сильно нагреваются только свободные электроны (10 000–20 000 кельвины ), в то время как основной газ (нейтральные атомы и ионы) остается при гораздо более низкой температуре, обычно 2500 кельвинов. Целью было сохранить материалы генератора (стенки и электроды), одновременно улучшив ограниченную проводимость таких плохих проводников до того же уровня, что и плазма в термодинамическое равновесие; 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 теоретически обнаружил в 1962 году и экспериментально в 1963 году, что ионизационная неустойчивость, позже названная Велиховской неустойчивостью или электротермическая нестабильность, быстро возникает в любом МГД конвертере, использующем намагниченный нетепловая плазма с горячими электронами, когда критическая Параметр Холла достигается, следовательно, в зависимости от степень ионизации и магнитное поле.[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 уменьшения 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%. Такая эффективность делает MHD непривлекательным сама по себе для выработки электроэнергии, поскольку традиционные Цикл Ренкина электростанции легко достигают 40%.

Однако горит выхлоп МГД-генератора. ископаемое топливо почти такой же горячий, как пламя. Направляя выхлопные газы в теплообменник турбины. Цикл Брайтона или парогенератор Цикл Ренкина, MHD может конвертировать ископаемое топливо в электричество с расчетным КПД до 60 процентов по сравнению с 40 процентами типичной угольной электростанции.

Магнитогидродинамический генератор также может быть первой ступенью газоохлаждаемого ядерный реактор.[12]

Проблемы с материалами и дизайном

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 сверхпроводящий, и 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 из-за дифференциального термического растрескивания. Магниты обычно близки к абсолютному нулю, а канал - в несколько тысяч градусов.

Для МГД оба глинозем (Al2О3) и перекись магния (MgO2), как сообщалось, работали 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% ZrO2, и 2% Ta2О5.[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 нержавеющая сталь электроды на 900 К.[14] Другой, возможно, лучший вариант - шпинельная керамика FeAl.2О4 - Fe3О4. Сообщалось, что шпинель имеет электронную проводимость, отсутствие резистивного реакционного слоя, но с некоторой диффузией железа в оксид алюминия. Распространение железа можно было 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

МГД-генераторы не использовались для массового преобразования энергии в больших масштабах, поскольку другие методы с сопоставимой эффективностью имеют более низкие инвестиционные затраты в течение жизненного цикла. Достижения в газовые турбины достигли аналогичного теплового КПД при меньших затратах за счет того, что выхлопной привод турбины Цикл Ренкина паровая установка. Чтобы получить больше электроэнергии из угля, дешевле просто добавить больше низкотемпературных парогенерирующих мощностей.

МГД-генератор на угольном топливе - это разновидность Энергетический цикл Брайтона аналогично силовому 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. Цикл 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 крыльев, 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. Верхняя граница температуры цикла Брайтона для МГД-генератора не ограничена, поэтому по своей 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 предварительного нагрева 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 предварительным нагревом кислород / воздух и с высоким содержанием окислителя, вероятно, обеспечат засеянную калием плазму примерно 4200 ° F, давление 10 атмосфер и начало расширения при Маха 1.2. Эти установки будут утилизировать тепло выхлопных газов MHD для предварительного нагрева окислителя и для производства пара в комбинированном цикле. С агрессивными предположениями, одно технико-экономическое обоснование, финансируемое Министерством энергетики, о том, где может развиться технология, Концептуальный проект усовершенствованной угольной МГД / паровой электростанции двойного цикла мощностью 1000 МВт, опубликованная в июне 1989 года, показала, что большая угольная МГД-электростанция с комбинированным циклом может достичь энергоэффективности HHV, 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 сейчас нет тестируемых больших МГД-генераторов. Просто нет достаточной 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 угольного МГД-генератора, профинансированных Министерство энергетики США (DOE) в 1992 г. производил МГД-мощность из более крупного сверхпроводящего магнита в Центре разработки и интеграции компонентов (CDIF) в г. Butte, 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 сильные магнитные поля 4 тесла и выше. Единственный паразитарная нагрузка поскольку магниты должны поддерживать охлаждение и компенсировать небольшие потери для несверхкритических соединений.

Из-за высоких температур непроводящие стенки канала должны быть изготовлены из чрезвычайно жаропрочного материала, такого как иттрий оксид или цирконий диоксид для замедления окисления. 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

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, захваченной скруббером дымовых газов. Однако это оборудование требует дополнительных затрат. Если жидкий металл является жидкостью якоря МГД-генератора, необходимо соблюдать осторожность с охлаждающей жидкостью электромагнетизма и канала. Щелочные металлы, обычно используемые в качестве МГД-жидкостей, бурно реагируют с водой. Кроме того, химические побочные продукты нагретых, электрифицированных щелочных металлов и керамики каналов могут быть ядовитыми и экологически стойкими.

История

Первое практическое исследование МГД-мощности было профинансировано в 1938 году в США компанией Westinghouse в его Питтсбург, Пенсильвания лаборатории, возглавляемые венгерскими Бела 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, по согласованию с Европейское агентство по ядерной энергии.

Поскольку членство в ВДНХ была ограничена, группа убедила Международное агентство по атомной энергии спонсировать третью конференцию в Зальцбурге, Австрия, июль 1966 года. Переговоры на этой встрече превратили руководящий комитет в группу периодических отчетов, ILG-MHD (международная группа связи, MHD), в рамках ENEA, а позже, в 1967 году, также при Международном агентстве 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. Это произвело 35 МВт, но использовал 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 годов, когда интерес к ядерной энергии снизился, интерес к MHD возрос. В 1975 г. ЮНЕСКО был убежден, что MHD может быть наиболее эффективным способом использования мировых запасов угля, и в 1976 году выступил спонсором ILG-MHD. В 1976 году стало ясно, что в ближайшие 25 лет ни один ядерный реактор не будет использовать МГД, поэтому Международное агентство по атомной энергии и ВДНХ (оба ядерных агентства) отказались от поддержки ILG-MHD, оставив ЮНЕСКО в качестве генерального спонсора ILG-MHD.

Развитие бывшей Югославии

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 на магнитогидродинамической установке. Именно здесь он был запатентован. .[16][17]

Развитие США

В 1980-х годах Министерство энергетики США начал интенсивную многолетнюю программу, кульминацией которой стала демонстрационная установка сжигания угля мощностью 50 МВт в Центре разработки и интеграции компонентов (CDIF) в 1992 г. Бьютт, Монтана. В рамках этой программы также была проделана значительная работа на предприятии по сжиганию угля в потоке (CFIFF) на Космический институт 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 в летучая зола от скрубберов. Карбонат удаляют, чтобы восстановить калий.
  4. Метод интеграции MHD в уже существующие угольные электростанции. Министерство энергетики заказало два исследования. Westinghouse Electric выполнила исследование на базе Scholtz Plant компании Gulf Power в г. Снидс, Флорида. MHD Development Corporation также подготовила исследование, основанное на заводе J.E. Corrette, принадлежащем компании Montana Power Company, г. Биллингс, Монтана.

Первоначальные 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, были завершены эксплуатационные испытания: 4000 часов непрерывной работы, 2000 часов на Montana Rosebud, 2000 часов на Illinois No. 6. Испытания завершились в 1993 году.[нужна цитата ]

Японская разработка

Японская программа в конце 1980-х была сосредоточена на МГД замкнутого цикла. Считалось, что у него будет более высокая эффективность и меньшее оборудование, особенно на чистых, небольших и экономичных установках 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, система продувки, работающая от ударной трубы на заводе. Токийский технологический институт. 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 FUJI-2, 5МВт установка непрерывного замкнутого цикла, работающая на природном газе, будет 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%. FUJI-2 должен был быть заменен на 300 Завод природного газа МВт.

Австралийское развитие

В 1986 году профессор Хьюго Карл Мессерле из Сиднейского университета исследовал МГД на угольном топливе. Это привело к 28 Установка для топки MWe, которая работала за пределами Сиднея. 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

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

  1. МГД-моделирование.
  2. Развитие сверхпроводящего магнита. Целью 1994 г. был прототип 2 м длиной, вмещает 66 MJ, для МГД-демонстрации 8 м длиной. Поле должно было быть 5 теслас, 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. Другой был 230 Установка МВ (тепловая) для электростанции в Бриндизи, которая будет передавать пар на главную электростанцию.

Китайское развитие

Совместная американо-китайская национальная программа завершилась в 1992 году модернизацией угольной электростанции № 3 в Асбахе.[нужна цитата ] Еще одна 11-летняя программа была одобрена в марте 1994 года. В результате были созданы исследовательские центры в:

  1. Институт электротехники в г. Китайская Академия Наук, Пекин, занимается разработкой МГД-генераторов.
  2. В Шанхайский институт энергетических исследований, связанный с общими исследованиями системы и сверхпроводящих магнитов.
  3. Научно-исследовательский институт теплоэнергетики в Нанкине Юго-Восточный университет, обеспокоенный более поздними событиями.

В исследовании 1994 г. предложено 10 Вт (электрическая, 108 МВт тепловой) генератор с МГД и установками нижнего цикла, соединенными паропроводом, так что любой из них может работать независимо.

Российские разработки

Макет У-25

В 1971 году под Москвой завершено строительство газовой установки У-25 проектной мощностью 25 мегаватт. К 1974 году он выдавал 6 мегаватт электроэнергии.[19] К 1994 году Россия разработала и эксплуатировала угольную установку У-25 в Институте высоких температур Российской Федерации. Российская Академия Наук в Москве. Электростанция U-25 фактически эксплуатировалась по контракту с московской энергокомпанией и подавала электроэнергию в сеть Москвы. 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 Рязанская ГРЭС как 7-й блок обычной конструкции.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Kerrebrock, Jack L .; Хоффман, Майрон А. (июнь 1964 г.). «Неравновесная ионизация при электронном нагреве. Теория и эксперименты» (PDF). Журнал AIAA. 2 (6): 1072–1087. Bibcode:1964AIAAJ ... 2.1080H. Дои: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:1966ФФл .... 9.1782С. Дои:10.1063/1.1761933.
  3. ^ Argyropoulos, G.S .; Demetriades, S.T .; Кентиг, А. П. (1967). «Распределение тока в неравновесных устройствах J × B» (PDF). Журнал прикладной физики. 38 (13): 5233–5239. Bibcode:1967JAP .... 38.5233A. Дои: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. Дои:10.2514/3.4846.
  5. ^ Велихов, Э. П. (1962). Холловская неустойчивость слабоионизированной плазмы с током. 1-я Международная конференция по МГД-энергетике. Ньюкасл-апон-Тайн, Англия. п. 135. Документ 47.
  6. ^ Велихов, Э. П .; Дыхне А.М. «Турбулентность плазмы из-за ионизационной неустойчивости в сильном магнитном поле». У П. Губерта; Э. Кремье-Алькан (ред.). Том IV. Материалы конференции 8-13 июля 1963 г.. 6-я Международная конференция по явлениям в ионизированных газах. Париж, Франция. п. 511. Bibcode:1963pig4.conf..511V.
  7. ^ Велихов, Э. П .; Дыхне, А. М .; Шипук, И. Я. (1965). Ионизационная неустойчивость плазмы с горячими электронами (PDF). 7-я Международная конференция по явлениям ионизации в газах. Белград, Югославия.
  8. ^ Шапиро, Г. И .; Нельсон, А. Х. (12 апреля 1978 г.). «Стабилизация ионизационной неустойчивости в переменном электрическом поле». Письма В Журнал Технической Физики. 4 (12): 393–396. Bibcode:1978ПЖТФ ... 4..393С.
  9. ^ Мураками, Т .; Okuno, Y .; Ямасаки, Х. (декабрь 2005 г.). «Подавление ионизационной неустойчивости в магнитогидродинамической плазме за счет связи с радиочастотным электромагнитным полем» (PDF). Письма по прикладной физике. 86 (19): 191502–191502.3. Bibcode:2005АпФЛ..86с1502М. Дои:10.1063/1.1926410.
  10. ^ Petit, J.-P .; Джеффрей, Дж. (Июнь 2009 г.). «Неравновесные плазменные неустойчивости». Acta Physica Polonica A. 115 (6): 1170–1173. CiteSeerX  10.1.1.621.8509. Дои: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. ^ Смит 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. ^ а б Рохатги, В. К. (февраль 1984 г.). «Высокотемпературные материалы для магнитогидродинамических каналов». Бюллетень материаловедения. 6 (1): 71–82. Дои:10.1007 / BF02744172. Получено 19 октября 2019.
  14. ^ Богданкс М., Бжозовски В.С., Чаруба Дж., Дабраески М., Плата М., Зелински 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 Г. К. (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. Дои: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. Дои:10.1016/0196-8904(96)00036-2.
  18. ^ "МЕССЕРЛЬ, Хьюго Карл". Австралийская академия технологических наук и инженерии (ATSE). Архивировано из оригинал на 2008-07-23..
  19. ^ Дональд Г. Инк, Х. Уэйн Битти (редактор), Стандартный справочник для инженеров-электриков, 11-е издание, Мак Гроу Хилл, 1978 ISBN  0-07-020974-X стр. 11–52

дальнейшее чтение

  • 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, John Wiley, Chichester, 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.
  • G.J. Womac, MHD Power Generation, 1969, Чепмен и Холл, Лондон.

внешняя ссылка