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[信息] 磁流体发电

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发表于 2008-12-3 12:30:02 | 显示全部楼层

磁流体发电

  【汉语拼音】ciliuti fadian<br />  【中文词条】磁流体发电<br /><br />  【外文词条】magnetohydrodynamic power generation<br /><br />  【作  者】张芳榴 王毓东<br /><br />  利用热离子气体或液态金属等导电流体与磁场相互作用﹐把热能直接转换成为电能的发电方式。提高热效率是热能利用的基本技术要求。常规火力发电需将燃料的热能通过汽轮机先转换成机械能﹐然后再带动发电机发出电能。磁流体发电可以直接将热能转换为电能﹐这样就允许採用更高的入口温度(1000~3000K)﹐提高了热效率﹐同时又免去了高温高速旋转运动的汽轮机装置。磁流体发电还可以与常规火力发电组成联合循环的运行方式﹐使综合热效率提高到50~60%﹐为能源利用带来巨大经济效益。磁流体发电还能减少大气污染﹐节省冷却用水﹐因而成为许多国家积极研究的一种发电方式。<br /><br />  基本原理 当导电流体垂直横越磁场B 时﹐在垂直于磁场和电流运动的方向上将出现电场 E 。此电场构成电动势﹐连接负载就可以引出电流而获得电功率。法拉第电磁感应定律仍是磁流体发电的基本原理﹐只是在磁场中运动的固体导体为导电流体所代替。<br /><br />  热离子体或液态金属等导电流体都属于等离子体﹐其特性由等离子体物理学来描述。导电流体与磁场的相互作用规律﹐则由磁流体力学(MHD)方程来表达。磁流体发电中﹐导电流体单位体积的功率输出W 可由下式表示﹕<br /><br />  W =B (1-)<br /><br />  式中为导电流体即等离子体的电导率﹐为等离子体的运动速度﹐B 为磁场的磁通密度﹐为电负载係数。典型的数据是=10~20姆/米﹐B =5~6特﹐=600~1000米/秒﹐=0.7~0.8﹐W 在25~150兆瓦/米的范围内。<br /><br />  系统构成 磁流体发电装置由下列 4个基本部分构成(见图 磁流体发电装置基本结构原理 显示图片<br /><br />  )。<br /><br />  燃烧室﹕通过矿物燃料与氧气或压缩预热空气的燃烧产生高温等离子体﹐达到磁流体发电所要求的温度。<br /><br />  通道﹕在此通道内等离子体以高速穿过磁场﹐感应出电动势﹐再由镶在通道两侧壁上的电极引出直流电流。<br /><br />  磁场﹕用高性能的磁铁或超导磁体产生﹐作用在等离子体上。<br /><br />  工质﹕即工作气体。通常使用矿物燃料(煤﹑石油﹑天然气)的燃烧气体﹑惰性气体或硷金属蒸气。当使用燃烧气体时﹐为了获得足够的电离度﹐需掺入少量添加剂﹐ 又称为“种子”。一般採用碳酸钾作添加剂。添加量约为总质量流的1%﹐这样会使气体温度在3000K以下即可获得足够的电导率。对于单原子气体﹐用铯作添加剂可以使运行温度降低到 1500K。液态金属流体是在蒸汽或流体流中射入液态金属而形成的液相工质。<br /><br />  装置类型 按照工质在装置中一次使用还是循环连续使用﹐磁流体发电装置分为开环和闭环两种类型。<br /><br />  开环装置﹕工质(包括种子)在燃烧室中燃烧产生高温等离子体﹐通过排气喷嘴高速释放﹐在磁场作用下经过通道感应出电动势﹐然后排出。<br /><br />  磁流体开环发电装置可以作为一级前置装置﹐与火力发电机组联合循环运行。将磁流体发电排出的馀气供给辅助蒸汽发生器产生高温蒸汽﹐用它驱动汽轮发电机组﹐使热能得到充分的利用。<br /><br />  经过二级开发以后的排气﹐再由淨化装置将种子回收﹐还利用其中的硫和氮製成硫酸和硝酸﹐最后排放到大气中。<br /><br />  闭环装置﹕基本工作过程与开环装置类似﹐只是工质不被排放﹐而是在系统中反复循环使用。这类装置宜于用原子裂变反应堆作热源﹐其工质可以是惰性气体或液态金属-蒸气的溷合物。闭环装置设计温度较低﹐使用液态金属工质时设计温度可以更低(1500~2000)﹐主要应用于军事和空间技术。金属(锂)蒸气的闭环磁流体发电已在航天工程中使用。<br /><br />  进展 燃烧矿物燃料的开环磁流体发电是主要研究方向﹐许多试验装置已经给出了磁流体发电过程的工程数据﹐技术上最先进的磁流体发电装置是苏联莫斯科北郊的U- 25装置。它是一个用天然气作燃料的开环装置﹐已经发出20.5兆瓦的额定功率﹐并且送入莫斯科电网。苏联正在建造 75兆瓦磁流体-蒸汽联合循环发电的试验电站﹐还计画建造580兆瓦的磁流体发电站。美国成功地验证了直接燃煤的磁流体发电装置。由阿夫柯&#8231;埃夫勒特研究所研製的18兆瓦磁流体发电机已经为空军阿诺德试验中心的风洞提供电力。日本一台具有 5特磁场的超导磁体试验性磁流体发电装置已在运行。英国﹑法国﹑中国等国也都开展了研究工作。中国与美国合作﹐1984年成功地进行了一座小型磁流体-蒸汽动力联合循环模拟电站的试验。<br /><br />  磁流体发电要达到工业应用的阶段﹐还需解决许多技术问题﹐例如更经济适用的工质﹐可在高温下持续工作的通道和电极﹐以及性能良好﹑造价低廉的超导磁体等﹐以提高可靠性和经济性。<br /><br /><br /><br />
发表于 2012-4-12 00:55:32 | 显示全部楼层
:D
发表于 2018-2-26 11:58:42 | 显示全部楼层
谢谢分享~~~
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