Магнитогидродинамический генератор

( Магнитогидродинамический генератор МГД -генератор ) — магнитогидродинамический преобразователь , преобразующий тепловую и кинетическую энергию непосредственно в электричество . МГД-генератор, как и обычный генератор, основан на перемещении проводника через магнитное поле для генерации электрического тока. МГД-генератор использует горячий проводящий ионизированный газ ( плазму ) в качестве движущегося проводника. Механическая динамо-машина, напротив, использует для этого движение механических устройств.

МГД-генераторы отличаются от традиционных электрогенераторов тем, что они работают без движущихся частей (например, без турбины) для ограничения верхней температуры. Поэтому они имеют самый высокий известный теоретический термодинамический КПД среди всех методов генерации электроэнергии. МГД широко разрабатывался как дополнительный цикл для повышения эффективности производства электроэнергии , особенно при сжигании угля или природного газа . Горячие выхлопные газы МГД-генератора могут нагревать котлы паровой электростанции , повышая общую эффективность.

Практические МГД-генераторы были разработаны для ископаемого топлива , но их вытеснили менее дорогие комбинированные циклы , в которых выхлоп газовой турбины или топливный элемент с расплавленным карбонатом нагревают пар для питания паровой турбины .

МГД-динамо являются дополнением к МГД-ускорителям , которые применяются для перекачки жидких металлов , морской воды и плазмы.

Природные МГД-динамо представляют собой активную область исследований в области физики плазмы и представляют большой интерес для сообществ геофизиков и астрофизиков, поскольку магнитные поля Земли и Солнца создаются этими естественными динамо-машинами.

Принцип

Закон силы Лоренца описывает эффекты движения заряженной частицы в постоянном магнитном поле. Простейшую форму этого закона дает векторное уравнение. $\mathbf {F} =Q\left(\mathbf {v} \times \mathbf {B} \right)$

где

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

Вектор $F$ перпендикулярен как $v,$ так и $B$ согласно правилу правой руки .

Производство электроэнергии

Обычно, чтобы крупная электростанция приблизилась к эксплуатационной эффективности компьютерных моделей , необходимо предпринять шаги по увеличению электропроводности проводящего вещества. Этого увеличения можно добиться нагревом газа до плазменного состояния или добавлением других легко ионизируемых веществ, например солей щелочных металлов. необходимо учитывать ряд вопросов На практике при реализации МГД-генератора : эффективность генератора, экономичность и токсичные побочные продукты. На эти вопросы влияет выбор одной из трех конструкций МГД-генератора: генератора Фарадея, генератора Холла и дискового генератора.

Генератор Фарадея

Генератор Фарадея назван в честь экспериментов Майкла Фарадея по перемещению заряженных частиц в реке Темзе.

Простой генератор Фарадея может состоять из клиновидной трубы или трубки из непроводящего материала . Когда электропроводящая жидкость протекает через трубку, в присутствии значительного перпендикулярного магнитного поля в жидкости индуцируется напряжение, которое можно извлечь в виде электрической энергии, разместив электроды по бокам под углом 90 градусов к трубке. магнитное поле.

Существуют ограничения на плотность и тип используемого поля. Количество энергии, которое может быть извлечено, пропорционально площади поперечного сечения трубки и скорости проводящего потока. В результате этого процесса проводящее вещество также охлаждается и замедляется. МГД-генераторы обычно снижают температуру проводящего вещества от температуры плазмы до чуть более 1000 °C.

Основная практическая проблема генератора Фарадея заключается в том, что дифференциальные напряжения и токи в жидкости замыкают электроды по бокам воздуховода. Наиболее мощные потери происходят от тока эффекта Холла . Это делает канал Фарадея очень неэффективным. ^{[ нужна ссылка ]} Большинство дальнейших усовершенствований МГД-генераторов пытались решить эту проблему. Оптимальное магнитное поле на канальных МГД-генераторах имеет своего рода седловидную форму. Чтобы получить это поле, большому генератору требуется чрезвычайно мощный магнит. Многие исследовательские группы с переменным успехом пытались адаптировать для этой цели сверхпроводящие магниты. (Для справки см. обсуждение эффективности генератора ниже.)

Генератор Холла

Исторически типичным решением было использование эффекта Холла для создания тока, текущего вместе с жидкостью. (См. иллюстрацию.) Эта конструкция имеет ряды коротких сегментированных электродов по бокам воздуховода. Первый и последний электроды в канале питают нагрузку. Каждый другой электрод замыкается на электрод на противоположной стороне воздуховода. Эти замыкания тока Фарадея индуцируют мощное магнитное поле внутри жидкости, но в хорде круга под прямым углом к току Фарадея. Это вторичное индуцированное поле заставляет ток течь в форме радуги между первым и последним электродами.

Потери меньше, чем у генератора Фарадея, а напряжение выше, поскольку короткое замыкание конечного индуцированного тока меньше.

Однако у этой конструкции есть проблемы, поскольку скорость потока материала требует смещения средних электродов, чтобы «улавливать» токи Фарадея. По мере изменения нагрузки меняется и скорость потока жидкости, что приводит к смещению тока Фарадея по предполагаемым электродам и делает эффективность генератора очень чувствительной к его нагрузке.

Генератор дисков

Третья и на данный момент наиболее эффективная конструкция — 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. (Каналы не показаны.) Магнитное поле возбуждения создается парой круговых катушек Гельмгольца над и под диском. (Катушки не показаны.)

Токи Фарадея текут идеально замкнуто по периферии диска.

Токи эффекта Холла текут между кольцевыми электродами рядом с центральным каналом и кольцевыми электродами рядом с периферийным каналом.

Широкий плоский поток газа сокращал расстояние, а значит, и сопротивление движущейся жидкости. Это повышает эффективность.

Еще одним существенным преимуществом этой конструкции является то, что магниты более эффективны. Во-первых, они вызывают простые параллельные силовые линии. Во-вторых, поскольку жидкость обрабатывается в диске, магнит может находиться ближе к жидкости, и в этой магнитной геометрии напряженность магнитного поля увеличивается как 7-я степень расстояния. Наконец, генератор компактен для своей мощности, поэтому и магнит меньше. Полученный магнит использует гораздо меньший процент генерируемой энергии.

КПД генератора

Эффективность прямого преобразования энергии при МГД-генерации энергии возрастает с ростом напряженности магнитного поля и проводимости плазмы , которая напрямую зависит от температуры плазмы , а точнее от температуры электронов. Поскольку очень горячая плазма может быть использована только в импульсных МГД-генераторах (например, с использованием ударных трубок ) из-за быстрой термической эрозии материала, в качестве рабочих тел в стационарных МГД-генераторах предусматривалось использовать нетепловую плазму , где сильно нагреваются только свободные электроны. (10 000–20 000 К ), в то время как основной газ (нейтральные атомы и ионы) остается при гораздо более низкой температуре, обычно 2500 К. Целью было сохранить материалы генератора (стенок и электродов), одновременно улучшив ограниченную проводимость таких плохих проводников до того же уровня, что и плазма в термодинамическом равновесии ; то есть полностью нагрет до температуры более 10 000 Кельвинов, температуры, которую не может выдержать ни один материал. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Но Евгений Велихов впервые обнаружил теоретически в 1962 году и экспериментально в 1963 году, что ионизационная неустойчивость, позже названная неустойчивостью Велихова или электротермической неустойчивостью , быстро возникает в любом МГД-преобразователе, использующем замагниченную нетепловую плазму с горячими электронами, при достижении критического параметра Холла , следовательно, в зависимости от от степени ионизации и магнитного поля. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} Такая нестабильность сильно ухудшает характеристики неравновесных МГД-генераторов. Перспективы этой технологии, которая первоначально предсказывала потрясающую эффективность, нанесли ущерб программам МГД во всем мире, поскольку в то время не было найдено никакого решения для смягчения нестабильности. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}

Следовательно, без реализации решений по преодолению электротермической нестабильности практическим МГД-генераторам приходилось ограничивать параметр Холла или использовать умеренно нагретую тепловую плазму вместо холодной плазмы с горячими электронами, что резко снижает эффективность.

По состоянию на 1994 год рекорд эффективности дисковых МГД-генераторов замкнутого цикла в 22% принадлежал Токийскому техническому институту. Пиковая энтальпия извлечения в этих экспериментах достигала 30,2%. Типичные угольные МГД-генераторы Холла и воздуховодов открытого цикла ниже, около 17%. Этот КПД сам по себе делает МГД непривлекательным для производства электроэнергии, поскольку традиционные с циклом Ренкина электростанции легко достигают 40%.

Однако выхлоп МГД-генератора, сжигающего ископаемое топливо , почти такой же горячий, как пламя. Направляя выхлопные газы в теплообменник турбины с циклом Брайтона или парогенератора с циклом Ренкина , MHD может преобразовывать 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 реактора с газовым сердечником . ^{[ 12 ]}

Проблемы с материалами и дизайном

МГД-генераторы сталкиваются с трудными проблемами в отношении материалов, как для стенок, 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 так, чтобы она была совместима с топливом и затравкой ионизации. Экзотические материалы и сложные методы изготовления способствуют высокой стоимости МГД-генераторов.

Кроме того, МГД лучше работают с более сильными магнитными полями. Наиболее успешные магниты были сверхпроводящими и располагались очень близко к каналу. Основная трудность заключалась в охлаждении этих магнитов и их изоляции от канала. Проблема усугубляется тем, что магниты работают лучше, когда они находятся ближе к каналу. Существует также серьезный риск повреждения горячей хрупкой керамики из-за дифференциального термического растрескивания. Магниты обычно близки к абсолютному нулю, а канал составляет несколько тысяч градусов.

Сообщалось , что для МГД как оксид алюминия (Al ₂ O ₃ ), так и пероксид магния (MgO ₂ ) работают в качестве изолирующих стенок. Перекись магния разлагается вблизи влаги. Глинозем водостойкий и может быть изготовлен достаточно прочным, поэтому на практике в большинстве МГД для изолирующих стенок используется оксид алюминия.

Для электродов чистых МГД (т.е. сжигания природного газа) хорошим материалом была смесь 80% CeO ₂ , 18% ZrO ₂ и 2% Ta ₂ O ₅ . ^{[ 13 ]}

МГД, работающие на угле, имеют сильно агрессивную среду со шлаком. Шлак одновременно защищает и разъедает МГД-материалы. В частности, миграция кислорода через шлак ускоряет коррозию металлических анодов. Тем не менее, очень хорошие результаты были получены с из нержавеющей стали электродами при температуре 900 К. ^{[ 14 ]} Другой, возможно, лучший вариант — шпинельная керамика FeAl ₂ O ₄ – Fe ₃ O ₄ . Сообщалось, что шпинель обладает электронной проводимостью, отсутствием резистивного реакционного слоя, но с некоторой диффузией железа в оксид алюминия. Диффузию железа можно контролировать с помощью тонкого слоя очень плотного оксида алюминия и водяного охлаждения как электродов, так и глиноземных изоляторов. ^{[ 15 ]}

Прикрепление высокотемпературных электродов к обычным медным шинам также представляет собой сложную задачу. Обычными методами создают слой химической пассивации и охлаждают шину водой. ^{[ 13 ]}

Экономика

МГД-генераторы не использовались для крупномасштабного преобразования энергии массы, поскольку другие методы с сопоставимой эффективностью имеют более низкие инвестиционные затраты в течение жизненного цикла. Достижения в области газовых турбин позволили достичь аналогичного теплового КПД при меньших затратах за счет того, что выхлоп турбины приводит в движение паровую установку с циклом Ренкина . Чтобы получать больше электроэнергии из угля, дешевле просто добавить больше мощностей по выработке низкотемпературного пара.

МГД-генератор, работающий на угле, представляет собой тип энергетического цикла Брайтона , аналогичный энергетическому 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, а анодный и катодный проводники собирают вырабатываемое электричество. Все циклы Брайтона являются тепловыми двигателями. Идеальные циклы Брайтона также имеют идеальный КПД, равный идеальному КПД цикла Карно . Таким образом, потенциал высокой энергоэффективности у МГД-генератора. Все циклы Брайтона имеют более высокий потенциал эффективности при более высокой температуре обжига. В то время как максимальная температура турбины внутреннего сгорания ограничена прочностью ее вращающихся лопаток с воздушно-водяным или паровым охлаждением; в МГД-генераторе открытого цикла нет вращающихся частей. Эта верхняя граница температуры ограничивает энергоэффективность турбин внутреннего сгорания. Верхняя граница температуры цикла Брайтона для МГД-генератора не ограничена, поэтому МГД-генератор по своей сути имеет более высокий потенциал энергоэффективности.

Температуры, при которых могут работать линейные МГД-генераторы на угольном топливе, ограничены факторами, которые включают в себя: (а) температуру горючего, окислителя и температуры предварительного нагрева окислителя, которые ограничивают максимальную температуру цикла; (б) способность предохранять боковины и электроды от плавления; (в) способность защищать электроды от электрохимического воздействия горячего шлака, покрывающего стенки, в сочетании с сильным током или дугами, которые воздействуют на электроды, когда они отводят постоянный ток из плазмы; и (d) способностью электрических изоляторов между каждым электродом. Угольные МГД-установки с предварительным подогревом кислорода/воздуха и высоким содержанием окислителей, вероятно, обеспечат затравленную калием плазму температурой около 4200 °F, давлением 10 атмосфер и начнут расширение со скоростью 1,2 Маха. Эти установки будут рекуперировать тепло выхлопных газов МГД для предварительного нагрева окислителя и для выработки пара в комбинированном цикле. С агрессивными предположениями, одно технико-экономическое обоснование, финансируемое Министерством энергетики, о том, куда может пойти эта технология, Концептуальный проект усовершенствованной угольной МГД/паровой электростанции бинарного цикла мощностью 1000 МВт. , опубликованная в июне 1989 года, показала, что крупная угольная электростанция с комбинированным циклом MHD может достичь энергоэффективности HHV, приближающейся к 60 процентам, что значительно превышает другие технологии, работающие на угле, поэтому существует потенциал низких эксплуатационных затрат.

Однако никаких испытаний в таких агрессивных условиях или размерах еще не проводилось, и в настоящее время тестируются не большие МГД-генераторы. Существует просто недостаточный послужной список надежности, чтобы обеспечить уверенность в коммерческой конструкции МГД, работающей на угле.

При испытаниях МГД U25B в России с использованием природного газа в качестве топлива использовался сверхпроводящий магнит, мощность которого составляла 1,4 мегаватта. Серия испытаний угольного МГД-генератора, профинансированная Министерством энергетики США (DOE) в 1992 году, произвела МГД-энергию из более крупного сверхпроводящего магнита в Центре разработки и интеграции компонентов (CDIF) в Бьютте , штат Монтана . Ни одно из этих испытаний не проводилось в течение достаточно длительного времени, чтобы проверить коммерческую надежность технологии. Ни одна из испытательных площадок не была достаточно масштабной для коммерческого предприятия.

Сверхпроводящие магниты используются в более крупных МГД-генераторах, чтобы устранить одну из больших паразитных потерь: мощность, необходимую для подачи питания на электромагнит. Сверхпроводящие магниты после зарядки не потребляют энергии и могут создавать интенсивные магнитные поля силой 4 Тл и выше. Единственной паразитной нагрузкой на магниты является поддержание охлаждения и восполнение небольших потерь на несверхкритических соединениях.

Из-за высоких температур непроводящие стенки канала должны быть изготовлены из чрезвычайно термостойкого материала, такого как иттрия оксид или диоксид циркония , чтобы замедлить окисление. Аналогично, электроды должны быть как проводящими, так и термостойкими при высоких температурах. МГД-генератор AVCO на угольном топливе в CDIF был испытан с медными электродами с водяным охлаждением, покрытыми платиной, вольфрамом, нержавеющей сталью и электропроводящей керамикой.

Токсичные побочные продукты

МГД снижает общее производство опасных отходов ископаемого топлива, поскольку повышает эффективность электростанций. На угольных электростанциях MHD запатентованный коммерческий процесс «Econoseed», разработанный в США (см. ниже), перерабатывает затравку ионизации калия из летучей золы, уловленной скруббером дымовых газов. Однако это оборудование требует дополнительных затрат. Если расплавленный 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 нагревания, электризации щелочных металлов и канальной керамики могут быть ядовитыми и экологически стойкими.

История

Первое практическое исследование мощности МГД было профинансировано в 1938 году в США компанией Westinghouse в ее лабораториях в Питтсбурге, штат Пенсильвания , которую возглавлял венгр Бела Карловиц . Первоначальный патент на МГД принадлежит Б. Карловицу, патент США № 2 210 918 «Процесс преобразования энергии» от 13 августа 1940 года.

Вторая мировая война прервала развитие. В 1962 году Первая международная конференция по МГД-энергетике была проведена в Ньюкасл-апон-Тайн, Великобритания, доктором Брайаном К. Линдли из Международной научно-исследовательской компании Ltd. Группа создала руководящий комитет для организации дальнейших конференций и распространения идей. В 1964 году группа организовала вторую конференцию в Париже, Франция, по согласованию с Европейским агентством по ядерной энергии .

Поскольку членство в ENEA было ограниченным, группа убедила Международное агентство по атомной энергии спонсировать третью конференцию в Зальцбурге, Австрия, в июле 1966 года. группа связи (МГД) при ВДНХ, а позже, в 1967 году, также при Международном агентстве по атомной энергии. Дальнейшие исследования Р. Розы в 1960-х годах установили практичность МГД для систем, работающих на ископаемом топливе.

В 1960-х годах компания AVCO Everett Aeronautical Research начала серию экспериментов, закончившихся созданием Mk. Генератор V 1965 года. Он вырабатывал 35 МВт, но на приведение магнита требовалось около 8 МВт. В 1966 году ILG-MHD провела свою первую официальную встречу в Париже, Франция. В 1967 году он начал выпускать периодические отчеты о состоянии. В этой институциональной форме эта модель сохранялась до 1976 года. К концу 1960-х годов интерес к МГД снизился, поскольку ядерная энергетика становилась все более доступной.

В конце 1970-х годов, когда интерес к ядерной энергетике снизился, интерес к МГД возрос. В 1975 году ЮНЕСКО пришла к убеждению, что MHD может быть наиболее эффективным способом использования мировых запасов угля, и в 1976 году спонсировала ILG-MHD. В 1976 году стало ясно, что ни один ядерный реактор в ближайшие 25 лет не будет использовать МГД, поэтому Международное агентство по атомной энергии и ENEA (оба ядерных агентства) отказались от поддержки ILG-MHD, оставив ЮНЕСКО в качестве основного спонсора ILG-MHD. МГД.

Развитие бывшей Югославии

За более чем десятилетний период инженеры бывшего югославского института тепловых и ядерных технологий (ITEN) компании «Энергоинвест» в Сараево в 1989 году построили первый экспериментальный магнито-гидродинамический генератор энергии. Именно здесь он был впервые запатентован. . ^{[ 16 ]}^{[ 17 ]}

развитие США

В 1980-х годах Министерство энергетики США начало энергичную многолетнюю программу, кульминацией которой стала демонстрационная установка для сжигания угля мощностью 50 МВт в 1992 году в Центре разработки и интеграции компонентов (CDIF) в Бьютте, штат Монтана . Эта программа также имела значительную работу на установке, работающей на угле (CFIFF) Космического института Университета Теннесси .

Эта программа объединила четыре части:

Интегрированный цикл MHD долива с каналом, электродами и блоками управления током, разработанный AVCO, позже известной как Textron Defense of Boston. Эта система представляла собой канальный генератор на эффекте Холла, нагреваемый пылевидным углем, с затравкой ионизации калия. Компания AVCO разработала знаменитый Mk. V-генератор и имел значительный опыт.
Интегрированный нижний цикл, разработанный в CDIF.
Компания TRW разработала установку для регенерации ионизационной затравки. Карбонат калия отделяется от сульфата в летучей золе скрубберов. Карбонат удаляют, чтобы восстановить калий.
Метод интеграции МГД в существующие угольные электростанции. Министерство энергетики заказало два исследования. Компания Westinghouse Electric провела исследование на базе завода Scholtz компании Gulf Power в Снидсе, Флорида . Корпорация развития MHD также подготовила исследование на основе завода JE Corrette компании Montana Power Company в Биллингсе, штат Монтана .

Первоначальные прототипы в CDIF эксплуатировались в течение короткого времени с различными углями: Монтана Роузбад и высокосернистым коррозионным углем Иллинойс № 6. Был выполнен большой объем инженерных, химических и материаловедческих работ. После разработки окончательных компонентов эксплуатационные испытания завершились 4000 часами непрерывной работы: 2000 на Montana Rosebud, 2000 на Illinois No. 6. Испытания завершились в 1993 году. ^{[ нужна ссылка ]}

Японская разработка

Японская программа конца 1980-х годов была сосредоточена на МГД замкнутого цикла. Считалось, что у него будет более высокая эффективность и меньшее оборудование, особенно на чистых, небольших и экономичных станциях мощностью около 100 мегаватт (электрических), которые подходят для японских условий. Обычно считается, что угольные электростанции открытого цикла становятся экономичными при мощности выше 200 мегаватт.

Первой крупной серией экспериментов стала FUJI-1, система продувки с питанием от ударной трубы в Токийском технологическом институте . В этих экспериментах было извлечено до 30,2% энтальпии и достигнута плотность мощности около 100 мегаватт на кубический метр. Этот объект финансировался Tokyo Electric Power, другими японскими коммунальными предприятиями и Министерством образования. Некоторые авторитетные источники полагают, что эта система представляла собой дисковый генератор с газом-носителем гелием и аргоном и затравкой ионизации калием.

В 1994 году существовал подробный план строительства FUJI-2, установки непрерывного замкнутого цикла мощностью 5 МВт , работающей на природном газе, которая должна была быть построена с использованием опыта FUJI-1. Базовая конструкция МГД должна была представлять собой систему с инертными газами, использующую дисковый генератор. Целью было достижение энтальпии извлечения 30% и термического КПД МГД 60%. За FUJI-2 должна была последовать модернизация газовой установки мощностью 300 МВт.

Австралийская разработка

В 1986 году профессор Хьюго Карл Мессерле из Сиднейского университета исследовал МГД, работающую на угле. В результате за пределами Сиднея эксплуатировалась установка мощностью 28 МВт. 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:

МГД-моделирование.
Разработка сверхпроводящего магнита. Целью в 1994 году был прототип длиной 2 метра, хранящий 66 МДж , для демонстрации МГД длиной 8 метров. Поле должно было составлять 5 Тл с конусностью 0,15 Тл/м. Геометрия должна была напоминать седловидную форму с цилиндрическими и прямоугольными обмотками из ниобий-титан-меди.
Модернизация газовых электростанций. Один из них должен был быть на заводе «Энихем-Аник» в Равенне. На этой установке дымовые газы из МГД поступали в котел. Другой была тепловая установка мощностью 230 МВт для электростанции в Бриндизи, которая должна была передавать пар на главную электростанцию.

Китайская разработка

Совместная национальная программа США и Китая завершилась в 1992 году модернизацией угольной электростанции № 3 в Асбахе. ^{[ нужна ссылка ]} Еще одна одиннадцатилетняя программа была одобрена в марте 1994 года. В рамках нее были созданы центры исследований в:

Институт электротехники Китайской академии наук в Пекине занимается разработкой МГД-генератора.
Шанхайский институт энергетических исследований , занимающийся исследованиями всей системы и сверхпроводящих магнитов.
Нанкина Научно-исследовательский институт термоэнергетики Юго-Восточного университета занимается более поздними разработками.

В исследовании 1994 года был предложен генератор мощностью 10 Вт (электрический, 108 МВт тепловой) с установками МГД и нижнего цикла, соединенными паровым трубопроводом, так что любой из них мог работать независимо.

Российские разработки

В 1971 году под Москвой была построена газовая установка 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 академии наук в Москве. Нижняя установка У-25 фактически эксплуатировалась по контракту с московским коммунальным предприятием и подавала электроэнергию в энергосистему Москвы. В России был существенный интерес к разработке дискового генератора, работающего на угле. В 1986 году была построена первая промышленная электростанция с МГД-генератором, но в 1989 году проект был отменен до запуска МГД, и впоследствии эта электростанция вошла в состав Рязанской ГРЭС как седьмой энергоблок рядового строительства.

См. также

Ссылки

^ Керреброк, Джек Л.; Хоффман, Майрон А. (июнь 1964 г.). «Неравновесная ионизация из-за электронного нагрева. Теория и эксперименты» (PDF) . Журнал АИАА . 2 (6): 1072–1087. Бибкод : 1964AIAAJ...2.1080H . дои : 10.2514/3.2497 . Архивировано из оригинала (PDF) 19 августа 2019 г. Проверено 11 апреля 2018 г.
^ Шерман, А. (сентябрь 1966 г.). «Ток в канале МГД с неравновесной ионизацией» (PDF) . Физика жидкостей . 9 (9): 1782–1787. Бибкод : 1966PhFl....9.1782S . дои : 10.1063/1.1761933 . Архивировано из оригинала (PDF) 12 апреля 2018 г. Проверено 11 апреля 2018 г.
^ Аргиропулос, Г.С.; Деметриадес, ST; Кентиг, AP (1967). «Распределение тока в неравновесных устройствах J×B» (PDF) . Журнал прикладной физики . 38 (13): 5233–5239. Бибкод : 1967JAP....38.5233A . дои : 10.1063/1.1709306 .
^ Заудерер, Б.; Тейт, Э. (сентябрь 1968 г.). «Электрические характеристики линейного неравновесного МГД-генератора» (PDF) . Журнал АИАА . 6 (9): 1683–1694. Бибкод : 1968AIAAJ...6.1685T . дои : 10.2514/3.4846 .
^ Велихов, Е.П. (1962). Холловская неустойчивость слабоионизованной плазмы с током . 1-я Международная конференция по МГД-генерации электроэнергии. Ньюкасл-апон-Тайн, Англия. п. 135. Статья 47.
^ Велихов Е.П.; Дыхне А.М. "Турбулентность плазмы вследствие ионизационной неустойчивости в сильном магнитном поле". У П. Юбера; Э. Кремье-Алькан (ред.). Том IV. Материалы конференции, состоявшейся 8-13 июля 1963 года . 6-я Международная конференция по явлениям в ионизированных газах. Париж, Франция. п. 511. Бибкод : 1963pig4.conf..511V .
^ Велихов Е.П.; Дыхне, А.М.; Шипук, И. Я (1965). Ионизационная неустойчивость плазмы с горячими электронами (PDF) . 7-я Международная конференция по ионизационным явлениям в газах. Белград, Югославия.
^ Шапиро, Дж.И.; Нельсон, АХ (12 апреля 1978 г.). «Стабилизация ионизационной неустойчивости в переменном электрическом поле». Письма в журнале технической физики . 4 (12): 393–396. Бибкод : 1978ПЖТФ...4..393С .
^ Мураками, Т.; Окуно, Ю.; Ямасаки, Х. (декабрь 2005 г.). «Подавление ионизационной нестабильности в магнитогидродинамической плазме путем взаимодействия с радиочастотным электромагнитным полем» (PDF) . Письма по прикладной физике . 86 (19): 191502–191502.3. Бибкод : 2005АпФЛ..86с1502М . дои : 10.1063/1.1926410 .
^ Пети, Ж.-П.; Джеффрэ, Дж. (июнь 2009 г.). «Неравновесные плазменные неустойчивости». Acta Physica Polonica А. 115 (6): 1170–1173. Бибкод : 2009AcPPA.115.1170P . CiteSeerX 10.1.1.621.8509 . дои : 10.12693/aphyspola.115.1170 .
^ Пети, Ж.-П.; Доре, Ж.-К. (2013). «Устранение электротермической неустойчивости Велихова путем изменения величины электропроводности в стримере магнитным удержанием» . Акта Политехника . 53 (2): 219–222. дои : 10.14311/1765 . hdl : 10467/67041 .
^ Смит Б.М., Ангай С., Найт Т.В. (2002). Реактор с газовым сердечником – МГД-энергетическая система с каскадным энергетическим циклом . ICAPP'02: 2002 Международный конгресс по достижениям в области атомных электростанций, Голливуд, Флорида (США), 9–13 июня 2002 г. OSTI 21167909 . ОСТИ: 21167909.
^ Перейти обратно: ^а ^б Рохатги, В.К. (февраль 1984 г.). «Высокотемпературные материалы для магнитогидродинамических каналов» . Вестник материаловедения . 6 (1): 71–82. дои : 10.1007/BF02744172 . Проверено 19 октября 2019 г.
^ Богданкс М, Бжозовский В.С., Чаруба Дж, Дабрески М, Плата М, Зелински М (1975). «МГД электроэнергетика». Материалы 6-й конференции, Вашингтон, округ Колумбия . 2 :9.
^ Мейсон Т.О., Петуски В.Т., Лян В.В., Холлоран Дж.В., Йен Ф., Поллак Т.М., Эллиотт Дж.Ф., Боуэн Х.К. (1975). «МГД электроэнергетика». Материалы 6-й конференции, Вашингтон, округ Колумбия . 2:77 .
^ 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 .
^ Байович, Валентина С. (1996). «Надежный инструмент для проектирования формы и размера сегментированного канала МГД-генератора Фарадея». Преобразование энергии и управление . 37 (12): 1753–1764. дои : 10.1016/0196-8904(96)00036-2 .
^ «МЕССЕРЛЕ, Хьюго Карл» . Австралийская академия технологических наук и инженерии (ATSE) . Архивировано из оригинала 23 июля 2008 г. .
^ Дональд Г. Инк, Х. Уэйн Битти (редактор), Стандартный справочник для инженеров-электриков, 11-е издание , Mc Graw Hill, 1978 ISBN 0-07-020974-X стр. 11–52.

Дальнейшее чтение

Саттон, Джордж В.; Шерман, Артур (июль 2006 г.). Инженерная магнитогидродинамика . Дуврское гражданское и машиностроительное строительство. Дуврские публикации. ISBN 978-0486450322 .
Хьюго К. Мессерле, Магнитогидродинамическая энергетика , 1994, Джон Уайли, Чичестер, Часть серии ЮНЕСКО по энергетике (это источник исторической информации и информации о конструкции генераторов).
Сиода, С. «Результаты технико-экономического обоснования МГД-электростанций замкнутого цикла», Учеб. Плазменная техника. Conf., 1991, Сидней, Австралия, стр. 189–200.
Р. Дж. Роза, Магнитогидродинамическое преобразование энергии , 1987, Hemisphere Publishing, Вашингтон, округ Колумбия.
Дж. Дж. Вомак, MHD Power Generation , 1969, Чепмен и Холл, Лондон.

Внешние ссылки

[Kerrebrock_1964a-1] Керреброк, Джек Л.; Хоффман, Майрон А. (июнь 1964 г.). «Неравновесная ионизация из-за электронного нагрева. Теория и эксперименты» (PDF) . Журнал АИАА . 2 (6): 1072–1087. Бибкод : 1964AIAAJ...2.1080H . дои : 10.2514/3.2497 . Архивировано из оригинала (PDF) 19 августа 2019 г. Проверено 11 апреля 2018 г.

[Sherman_1966-2] Шерман, А. (сентябрь 1966 г.). «Ток в канале МГД с неравновесной ионизацией» (PDF) . Физика жидкостей . 9 (9): 1782–1787. Бибкод : 1966PhFl....9.1782S . дои : 10.1063/1.1761933 . Архивировано из оригинала (PDF) 12 апреля 2018 г. Проверено 11 апреля 2018 г.

[Argyropoulos_1967-3] Аргиропулос, Г.С.; Деметриадес, ST; Кентиг, AP (1967). «Распределение тока в неравновесных устройствах J×B» (PDF) . Журнал прикладной физики . 38 (13): 5233–5239. Бибкод : 1967JAP....38.5233A . дои : 10.1063/1.1709306 .

[Zauderer_1968-4] Заудерер, Б.; Тейт, Э. (сентябрь 1968 г.). «Электрические характеристики линейного неравновесного МГД-генератора» (PDF) . Журнал АИАА . 6 (9): 1683–1694. Бибкод : 1968AIAAJ...6.1685T . дои : 10.2514/3.4846 .

[Velikhov_1962-5] Велихов, Е.П. (1962). Холловская неустойчивость слабоионизованной плазмы с током . 1-я Международная конференция по МГД-генерации электроэнергии. Ньюкасл-апон-Тайн, Англия. п. 135. Статья 47.

[Velikhov_1963-6] Велихов Е.П.; Дыхне А.М. "Турбулентность плазмы вследствие ионизационной неустойчивости в сильном магнитном поле". У П. Юбера; Э. Кремье-Алькан (ред.). Том IV. Материалы конференции, состоявшейся 8-13 июля 1963 года . 6-я Международная конференция по явлениям в ионизированных газах. Париж, Франция. п. 511. Бибкод : 1963pig4.conf..511V .

[Velikhov_1965-7] Велихов Е.П.; Дыхне, А.М.; Шипук, И. Я (1965). Ионизационная неустойчивость плазмы с горячими электронами (PDF) . 7-я Международная конференция по ионизационным явлениям в газах. Белград, Югославия.

[8] Шапиро, Дж.И.; Нельсон, АХ (12 апреля 1978 г.). «Стабилизация ионизационной неустойчивости в переменном электрическом поле». Письма в журнале технической физики . 4 (12): 393–396. Бибкод : 1978ПЖТФ...4..393С .

[9] Мураками, Т.; Окуно, Ю.; Ямасаки, Х. (декабрь 2005 г.). «Подавление ионизационной нестабильности в магнитогидродинамической плазме путем взаимодействия с радиочастотным электромагнитным полем» (PDF) . Письма по прикладной физике . 86 (19): 191502–191502.3. Бибкод : 2005АпФЛ..86с1502М . дои : 10.1063/1.1926410 .

[Petit_2009-10] Пети, Ж.-П.; Джеффрэ, Дж. (июнь 2009 г.). «Неравновесные плазменные неустойчивости». Acta Physica Polonica А. 115 (6): 1170–1173. Бибкод : 2009AcPPA.115.1170P . CiteSeerX 10.1.1.621.8509 . дои : 10.12693/aphyspola.115.1170 .

[Petit_2013-11] Пети, Ж.-П.; Доре, Ж.-К. (2013). «Устранение электротермической неустойчивости Велихова путем изменения величины электропроводности в стримере магнитным удержанием» . Акта Политехника . 53 (2): 219–222. дои : 10.14311/1765 . hdl : 10467/67041 .

[12] Смит Б.М., Ангай С., Найт Т.В. (2002). Реактор с газовым сердечником – МГД-энергетическая система с каскадным энергетическим циклом . ICAPP'02: 2002 Международный конгресс по достижениям в области атомных электростанций, Голливуд, Флорида (США), 9–13 июня 2002 г. OSTI 21167909 . ОСТИ: 21167909.

[rohatgi-13] Перейти обратно: ^а ^б Рохатги, В.К. (февраль 1984 г.). «Высокотемпературные материалы для магнитогидродинамических каналов» . Вестник материаловедения . 6 (1): 71–82. дои : 10.1007/BF02744172 . Проверено 19 октября 2019 г.

[bogdancks-14] Богданкс М, Бжозовский В.С., Чаруба Дж, Дабрески М, Плата М, Зелински М (1975). «МГД электроэнергетика». Материалы 6-й конференции, Вашингтон, округ Колумбия . 2 :9.

[mason-15] Мейсон Т.О., Петуски В.Т., Лян В.В., Холлоран Дж.В., Йен Ф., Поллак Т.М., Эллиотт Дж.Ф., Боуэн Х.К. (1975). «МГД электроэнергетика». Материалы 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 проектирования формы и размера сегментированного канала МГД-генератора Фарадея». Преобразование энергии и управление . 37 (12): 1753–1764. дои : 10.1016/0196-8904(96)00036-2 .

[18] «МЕССЕРЛЕ, Хьюго Карл» . Австралийская академия технологических наук и инженерии (ATSE) . Архивировано из оригинала 23 июля 2008 г. .

[HANDBOOK78-19] Дональд Г. Инк, Х. Уэйн Битти (редактор), Стандартный справочник для инженеров-электриков, 11-е издание , Mc Graw Hill, 1978 ISBN 0-07-020974-X стр. 11–52.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]