Магнитогидродинамическое преобразование энергии
МГД генератор Основан на законе Фарадея.
ЭДС может индуцироваться в проводнике любого агрегатного состояния.
Схема МГД
Между металлическими пластинами, расположенными в сильном магнитном поле, пропускается струя ионизированного газа ИГ, обладающего кинетической энергией направленного движения частиц. При этом в соответствии с законом электромагнитной индукции появляется ЭДС, вызывающая протекание электрического тока между электродами внутри канала генератора и во внешней цепи.
До недавнего времени были известны три состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное. Газ считался электрически нейтральным. так как нейтральны атомы и состоящие из них молекулы. Заряд электронов в атомах полностью уравновешивается зарядом ядра. При нагреве газа в результате интенсивного соударения атомов происходит выбивание внешних электронов. Если отделить все электроны от ядер, то вещество будет находиться в четвертом состоянии, называемом высокотемпературной плазмой. На Земле это состояние вещества не встречается, так как для его получения требуется температура порядка миллионов градусов и давление в десятки тысяч мегапаскаль. Высокотемпературная плазма содержится в глубинах Солнца.
При 3000°С некоторые газы превращаются в низкотемпературную плазму, состоящую из свободных атомов диссоциированных ионов и электронов. Низкотемпературная плазма обладает высокой электропроводностью. Температуре 3000°С соответствует небольшая ионизация, равная 0.1%, однако проводимость при этом уже достигает 50%. Следовательно, для практических целей нет необходимости стремиться к высокой ионизации.
Для утилизации тепла выходных газов используют паросиловую установку
Принципиальная схема МГД –генератора с паросиловой установкой
В камере сгорания 1 производится сжигание органического топлива, получаемые при этом продукты в плазменном состоянии с добавлением присадок направляются в расширяющийся канал МГД-генератора 2. Сильное магнитное поле создается мощными электромагнитами 3. Температура газа в канале генератора должна быть не ниже 2000°С. а в камере сгорания 2500-2800°С. Тепло отработанных в МГД-генераторе газов используется в теплообменнике 4 для подогрева воздуха, подаваемого в камеру сгорания топлива, затем газы подаются в парогенератор '5 для получения пара. Выходящие из МГД-генератора газы имеют температуру примерно 2000°С.
Сложности в создании МГД-генераторов состоят в получении материалов необходимой прочности. В настоящее время ведутся также поиски газа с наилучшими свойствами. Гелий с небольшой добавкой цезия при температуре 2000°С имеет одинаковую проводимость с продуктами сгорания минерального топлива при температуре 2500°С. Разработан проект
МГД-генератора, работающего по замкнутому циклу, в котором гелий непрерывно циркулирует в системе.
Для работы МГД-генератора необходимо создавать сильное магнитное поле, которое может быть получено пропусканием огромных токов по обмоткам. Во избежание сильного нагрева обмоток и потерь энергии в них сопротивление обмоток должно быть по возможности наименьшим. Поэтому в качестве таких проводников целесообразно использовать сверхпроводящие материалы.