Generator MHD adalah perangkat yang digunakan untuk menghasilkan tenaga listrik dengan berinteraksi dengan cairan yang bergerak seperti gas terionisasi atau plasma dan medan magnet. Penggunaan daya Magnetohidrodinamik generator pertama kali diamati oleh 'Michael Faraday' selama 1791-1867 saat memindahkan zat listrik fluida melalui medan magnet tetap. Pembangkit listrik MHD memberikan potensi untuk menghasilkan tenaga listrik dalam skala besar dengan dampak lingkungan yang berkurang. Ada berbagai jenis generator MHD yang dirancang berdasarkan jenis aplikasi dan bahan bakar yang digunakan. Generator MHD Pulsed digunakan untuk lokasi terpencil yang digunakan untuk menghasilkan tenaga listrik pulsa yang besar.
Apa itu Generator MHD?
Definisi: Generator magnetohidrodinamik (MHD) adalah perangkat yang menghasilkan daya secara langsung dengan berinteraksi dengan aliran fluida yang bergerak cepat, biasanya gas / plasma terionisasi. Perangkat MHD mengubah panas atau energi kinetik menjadi energi listrik . Pengaturan khas generator MHD adalah turbin dan listrik kekuasaan generator bergabung menjadi satu unit dan tidak memiliki bagian yang bergerak, sehingga menghilangkan getaran dan kebisingan, membatasi keausan. MHD memiliki efisiensi termodinamika tertinggi karena beroperasi pada suhu yang lebih tinggi daripada turbin mekanis.
Terbaik sebelum generator
Terbaik sebelum desain generator
Efisiensi zat konduktif harus ditingkatkan untuk meningkatkan efisiensi operasional perangkat pembangkit listrik. Efisiensi yang diperlukan dapat dicapai bila gas dipanaskan menjadi plasma / fluida atau menambahkan zat yang dapat terionisasi lainnya seperti garam logam alkali. Untuk merancang dan mengimplementasikan generator MHD, beberapa masalah seperti ekonomi, efisiensi, saluran hipo yang terkontaminasi dipertimbangkan. Tiga desain generator MHD yang paling umum adalah:
Desain Generator Faraday MHD
Desain generator Faraday sederhana termasuk pipa atau tabung berbentuk baji yang terbuat dari bahan non-konduktif. Elektromagnet yang kuat menghasilkan medan magnet dan memungkinkan cairan konduktif melewatinya secara tegak lurus, sehingga menimbulkan tegangan. Elektroda ditempatkan pada sudut kanan ke medan magnet untuk mengekstraksi daya listrik keluaran.
Desain ini menawarkan batasan seperti jenis bidang yang digunakan dan kepadatan. Akhirnya, jumlah daya yang ditarik menggunakan desain Faraday berbanding lurus dengan luas tabung dan kecepatan fluida konduktif.
Desain generator Hall MHD
Arus keluaran yang sangat tinggi yang dihasilkan melalui Faraday mengalir bersama dengan saluran fluida dan bereaksi dengan medan magnet yang diterapkan sehingga menghasilkan Efek Hall. Dengan kata lain, arus yang mengalir bersama fluida akan menyebabkan hilangnya energi. Arus total yang dihasilkan sama dengan penjumlahan vektor dari komponen melintasi (Faraday) dan arus aksial. Untuk menangkap kehilangan energi ini (Faraday dan Efek Hall komponen) dan meningkatkan efisiensi, konfigurasi yang berbeda dikembangkan.
Salah satu konfigurasi tersebut adalah dengan menggunakan pasangan elektroda yang dipecah menjadi rantai segmen dan ditempatkan berdampingan. Setiap pasangan elektroda diisolasi satu sama lain dan dihubungkan secara seri untuk mendapatkan tegangan yang lebih tinggi dengan arus yang lebih rendah. Sebagai alternatif, elektroda, alih-alih tegak lurus, mereka sedikit miring agar sejajar dengan jumlah vektor arus Faraday dan Hall Effect, memungkinkan untuk mengekstraksi energi maksimum dari fluida konduktif. Gambar di bawah mengilustrasikan proses desain.
hall-effect-generator-design
Desain Generator Disc MHD
Desain generator Hall Effect disc MHD sangat efisien dan merupakan desain yang paling umum digunakan. Cairan mengalir di tengah generator disk. Saluran menutupi cakram dan cairan yang mengalir. Sepasang kumparan Helmholtz digunakan untuk menghasilkan medan magnet di atas dan di bawah cakram.
Arus Faraday mengalir melewati batas cakram, sedangkan arus Efek Hall mengalir di antara elektroda cincin yang terletak di tengah dan batas cakram.
arus-aliran-dalam-disk
Prinsip Generator MHD
Generator MHD biasanya disebut sebagai dinamo fluida, yang dibandingkan dengan dinamo mekanis - a logam konduktor saat melewati medan magnet menghasilkan arus dalam konduktor.
Namun, dalam generator MHD, fluida konduktor digunakan sebagai pengganti konduktor logam. Sebagai fluida penghantar ( sopir ) bergerak melalui medan magnet, menghasilkan medan listrik yang tegak lurus dengan medan magnet. Proses pembangkitan tenaga listrik melalui MHD ini didasarkan pada prinsip Hukum Faraday dari induksi elektromagnetik .
Ketika fluida penghantar mengalir melalui medan magnet, tegangan dihasilkan melintasi fluida dan tegak lurus terhadap aliran fluida dan medan magnet sesuai Aturan Tangan Kanan Fleming.
Menerapkan Aturan Tangan Kanan Fleming ke generator MHD, fluida konduktor dilewatkan melalui medan magnet 'B'. Fluida konduktor memiliki partikel muatan bebas yang bergerak dengan kecepatan 'v'.
Efek partikel bermuatan yang bergerak dengan kecepatan 'v' dalam medan magnet konstan diberikan oleh Hukum Gaya Lorentz. Bentuk paling sederhana dari deskripsi ini diberikan di bawah ini oleh persamaan vektor.
F = Q (v x B)
Dimana,
'F' adalah gaya yang bekerja pada partikel.
'Q' adalah muatan partikel,
'V' adalah kecepatan partikel, dan
'B' adalah medan magnet.
Vektor 'F' tegak lurus dengan 'v' dan 'B' menurut aturan tangan kanan.
Generator MHD Bekerja
MHD tersebut listrik diagram pembangkitan ditunjukkan di bawah ini dengan modul sistem yang memungkinkan. Untuk memulainya, generator MHD membutuhkan sumber gas bersuhu tinggi, yang dapat berupa pendingin reaktor nuklir atau dapat berupa gas pembakaran bersuhu tinggi yang dihasilkan dari batu bara.
mhd-generator-bekerja
Saat gas dan bahan bakar melewati nosel ekspansi, ia menurunkan tekanan gas dan meningkatkan kecepatan fluida / plasma melalui saluran MHD, dan meningkatkan efisiensi keseluruhan dari keluaran daya. Panas buangan yang dihasilkan dari fluida melalui saluran adalah daya DC. Ini digunakan untuk menjalankan kompresor untuk meningkatkan laju pembakaran bahan bakar.
Siklus MHD dan Cairan Kerja
Bahan bakar seperti batu bara, minyak bumi, gas alam, dan bahan bakar lain yang mampu menghasilkan suhu tinggi dapat digunakan di generator MHD. Selain itu, generator MHD dapat menggunakan energi nuklir untuk menghasilkan listrik.
Generator MHD terdiri dari dua jenis - sistem siklus terbuka dan siklus tertutup. Dalam sistem siklus terbuka, fluida kerja hanya dilewatkan satu kali melalui saluran MHD. Ini menghasilkan gas buang setelah menghasilkan energi listrik, yang dilepaskan ke atmosfer melalui tumpukan. Fluida kerja dalam sistem siklus tertutup didaur ulang ke sumber panas untuk digunakan kembali berulang kali.
Fluida kerja yang digunakan pada sistem siklus terbuka adalah udara, sedangkan helium atau argon digunakan dalam sistem siklus tertutup.
Keuntungan
Sebuah keuntungan dari generator MHD termasuk yang berikut ini.
- Generator MHD mengubah panas atau energi panas secara langsung menjadi energi listrik
- Tidak ada bagian yang bergerak, jadi kerugian mekanis akan minimal
- Sangat efisien Memiliki efisiensi operasional yang lebih tinggi dibandingkan dengan generator konvensional, oleh karena itu, biaya keseluruhan pembangkit listrik MHD lebih rendah dibandingkan pembangkit uap konvensional
- Biaya operasional dan pemeliharaan lebih sedikit
- Ia bekerja pada semua jenis bahan bakar dan memiliki pemanfaatan bahan bakar yang lebih baik
Kekurangan
Itu kerugian dari generator MHD termasuk yang berikut ini.
- Membantu dalam jumlah kerugian yang tinggi yang mencakup kerugian gesekan fluida dan perpindahan panas
- Membutuhkan magnet besar, yang menyebabkan biaya lebih tinggi dalam mengimplementasikan generator MHD
- Temperatur pengoperasian yang tinggi dalam kisaran 200 ° K hingga 2400 ° K akan lebih cepat menimbulkan korosi pada komponen
Aplikasi Generator MHD
Aplikasinya adalah
- Generator MHD digunakan untuk menggerakkan kapal selam, pesawat terbang, eksperimen terowongan angin hipersonik, aplikasi pertahanan, dan sebagainya.
- Mereka digunakan sebagai file catu daya tidak terputus sistem dan sebagai pembangkit listrik di industri
- Mereka dapat digunakan untuk menghasilkan tenaga listrik untuk aplikasi rumah tangga
FAQ
1). Apa itu generator MHD praktis?
Generator MHD praktis dikembangkan untuk bahan bakar fosil. Namun, hal ini diambil alih oleh siklus gabungan berbiaya rendah, di mana gas buang turbin gas memanaskan uap untuk menjalankan turbin uap.
2). Apa yang dimaksud dengan penyemaian dalam generasi MHD?
Pembibitan adalah proses penyuntikan bahan pembibitan seperti kalium karbonat atau sesium ke dalam plasma / fluida untuk meningkatkan daya hantar listrik.
3). Apa aliran MHD?
Gerakan lambat suatu fluida dapat digambarkan sebagai gerakan yang teratur dan teratur. Setiap gangguan pada kecepatan aliran, menyebabkan turbulensi, mengubah karakteristik aliran dengan cepat.
4). Bahan bakar apa yang digunakan dalam pembangkit listrik MHD?
Gas pendingin seperti helium dan karbon dioksida digunakan sebagai plasma di reaktor nuklir untuk mengarahkan pembangkit listrik MHD.
5). Bisakah plasma menghasilkan listrik?
Plasma adalah konduktor listrik yang baik karena memiliki banyak elektron bebas. Ini menjadi konduktif secara elektrik ketika medan listrik dan magnet diterapkan dan itu mempengaruhi perilaku partikel bermuatan.
Artikel ini memberikan penjelasan rinci tentang gambaran umum tentang generator MHD , yang menghasilkan listrik menggunakan cairan logam. Kami juga membahas prinsip generator MHD, desain, dan metode kerja. Selain itu, artikel ini menyoroti kelebihan dan kekurangan serta berbagai aplikasi generator MHD. Berikut pertanyaan buat anda, apa fungsi generator?
