磁流体发电

磁流体发电机（MHD发电机）是一种将热能和动能直接转化为电能的磁流体转换器。 与传统发电机一样，MHD 发电机依靠在磁场中移动导体来产生电流。 MHD 发生器使用热导电电离气体（等离子体）作为移动导体。 相比之下，机械发电机利用机械装置的运动来实现这一点。

MHD 发电机不同于传统的发电机，因为它们在没有移动部件（例如没有涡轮机）的情况下运行以限制温度上限。 因此，它们具有任何发电方法中已知的最高理论热力学效率。 MHD 已被广泛开发为顶部循环以提高发电效率，特别是在燃烧煤或天然气时。 来自 MHD 发电机的热废气可以加热蒸汽发电厂的锅炉，从而提高整体效率。

已经为化石燃料开发了实用的 MHD 发电机，但它们被更便宜的联合循环所取代，在联合循环中，燃气轮机或熔融碳酸盐燃料电池的废气加热蒸汽为蒸汽轮机提供动力。

MHD 发电机是 MHD 加速器的补充，已应用于泵送液态金属、海水和等离子体。

天然 MHD 发电机是等离子体物理学研究的一个活跃领域，地球物理学和天体物理学界对它们非常感兴趣，因为地球和太阳的磁场是由这些天然发电机产生的。

洛伦兹力定律描述了带电粒子在恒定磁场中运动的影响。 该定律的最简单形式由矢量方程给出。

• F 是作用在粒子上的力。
• Q是粒子的电荷，
• v 是粒子的速度，
• B是磁场。

根据右手法则，矢量 F 垂直于 v 和 B。

通常，大型发电站要想达到计算机模型的运行效率，就必须采取措施来提高导电物质的电导率。 将气体加热到等离子体状态或添加其他容易电离的物质（如碱金属盐）可以实现这种增加。 实际上，在实施 MHD 发电机时必须考虑许多问题：发电机效率、经济性和有毒副产品。 这些问题受到三种 MHD 发生器设计之一的影响：法拉第发生器、霍尔发生器和圆盘发生器。

法拉第发电机以迈克尔法拉第在泰晤士河中移动带电粒子的实验命名。

一个简单的法拉第发电机将由一些非导电材料制成的楔形管或管组成。 当导电流体流过管道时，在存在显着垂直磁场的情况下，流体中会感应出电压，通过将电极放置在与磁体成 90 度角的侧面，可以将电压作为电能引出 场地。

对使用的字段的密度和类型有限制。 可提取的功率量与管的横截面积和传导流的速度成正比。 导电物质也被这个过程冷却和减慢。 MHD 发生器通常会将导电物质的温度从等离子体温度降低到略高于 1000 °C。

法拉第发生器的主要实际问题是流体中的差分电压和电流通过管道两侧的电极短路。 xxx大的浪费来自霍尔效应电流。 这使得法拉第管效率非常低。 MHD 发生器的大多数进一步改进都试图解决这个问题。 管道形 MHD 发电机上的最佳磁场是一种马鞍形。 为了获得这个磁场，大型发电机需要极其强大的磁铁。

许多研究小组已尝试将超导磁体用于此目的，并取得了不同程度的成功。

从历史上看，典型的解决方案是使用霍尔效应来产生随流体流动的电流。这种设计在管道的两侧有短的分段电极阵列。 管道中的xxx个和最后一个电极为负载供电。 每个其他电极都与管道相对侧的电极短路。 法拉第电流的这些短路在流体中感应出强大的磁场，但在与法拉第电流成直角的圆弦中。