دید کلی
در سالهای اخیر در چند روش آزمایشی تولید
انرژی الکتریکی از گرما پیشرفتهایی حاصل شده است. در
نیروگاه حرارتی ،
انرژی مکانیکی و سرانجام با چرخاندن
ژنراتور به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. از میان روشهایی که به ماشینهای چرخنده نیازی ندارد، تولید مگنتوهیدرودینامیکی (MHD ) امیدوار کننده است.
شباهت و تفاوت مولد MHD با مولدهای معمولی
اصول اساسی تولید
انرژی الکترودینامیکی تغییری نمی‌کند. با
حرکت هادی در میدان مغناطیسی ،
جریان الکتریکی تولید می‌شود. در مولدهای متداول هادی جسم جامد متحرک است. در مولد MHD به جای جسم متحرک از یک گاز یونیده (پلاسمای متحرک) استفاده می‌شود.
ساختار مولد MHD
ساده‌ترین مولد MHD لوله‌ای است که
پلاسما در اثر
اختلاف فشار در آن حرکت می‌کند. الکترونها در لوله و پیچکهای مغناطیسی در امتداد آن قرار دارند. با عبور پلاسما از میدان مغناطیسی کاتد و آند ولتاژی القا می‌شود. برای گرفتن توان ، مقاومت بار به الکترود وصل می‌شود. تنها تفاوت بین مولدهای MHD و مولدهای چرخنده استفاده از پلاسما در MHD به جسم جامد متحرک مولدهای چرخنده است ، بقیه اصول اساسی کار شبیه مولدهای چرخنده است. دستگاه MHD یک ماشین تک قطبی است، بنابراین برای تولید توان
جریان مستقیم بسیار مناسب است.
شرایط کاری مولد MHD
مولد MHD باید در دمای بالا کار کند. برای اینکه یک سیال هادی خوبی باشد، حداقل باید تا حدی پوینده شود. یونش حرارتی گازها معمولا در حوالی 4000 درجه کلوین یا بیشتر رخ می‌دهد. اضافه کردن مقدار کمی بذر از ماده‌ای با قابلیت یونش زیاد مثل نمکهای پتاسیم ، در دماهایی پایین‌تر هم رسانایی قابل قبولی به دست می‌آید.
هوای بذردار در 2500 درجه کلوین و
آرگون بذردار در دمای 2000 درجه کلوین به حد کافی رسانا می‌شوند.
در هر دو مورد کافی است که
پتاسیم تنها 1 درصد حجم پلاسما باشد. بنابراین رسانای کافی در دماهایی حاصل می‌شود که در مقایسه با
مولدهای توربینی (که در دمای 850 درجه کلوین کار می‌کند) نسبتا بالا است. ولی به هر حال ، با منابع گرمایی و مواد قابل دسترسی می‌توان به این دماها دست یافت.
بازده مولد MHD
مولدهای MHD تنها هنگامی بازده خوبی خواهند داشت که حجمشان از حد خاصی بیشتر باشد. از آنجا که بهترین
رسانایی ویژه‌ای که می‌توان از گاز انتظار داشت، پنج مرتبه از رسانایی ویژه مس کمتر است، حجم پلاسمای مولد MHD باید بسیار بزرگتر از حجم متحرک مولدهای متداول باشد. در نتیجه
میدان مغناطیسی هم باید در حجم بزرگتری ایجاد شود، این کار معمولا مشکل است.
مکانیزم تولید انرژی مولد MHD
مولد MHD محفظه احتراقی دارد که در آن سوخت در دمای بالا می‌سوزد و گازهای حاصل از آن با تزریق ماده‌ای مثل
کربنات پتاسیم هادی می‌شود. گازهای با سرعت زیاد به داخل یک
میدان مغناطیسی رانده می‌شود و طی یک فرآیند جریان مستقیم به
مقاومت بار می‌دهد. در اثر اندرکنش گاز متحرک و میدان مغناطیسی ،
انرژی جنبشی گاز به
انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. جریان گاز ، بخاطر نیروی القایی ، که در خلاف جهت سرعت گاز است، کند می‌شود. این نیرو همان نیروی عکس العملی است که انرژی را از ذرات گاز می‌گیرد.
سیال مورد استفاده در مولد MHD
با دست آوردن روابط مربوطه می‌توان فهمید که رسانایی ویژه بزرگ شرط اساسی انتخاب سیال است.
فلزات مایع مثل
جیوه ،
پتاسیم و
سدیم رسانایی بالایی دارند. گرچه کار با آنها مشکل است ولی امیدهایی برانگیخته‌اند. گازهای بذردار (معمولا بذر کربنات سدیم) نیز با موفقیت بکار رفته‌اند.
مباحث مرتبط با عنوان
