磁流体发电机的原理及应用

1、磁流体发电机的原理及应用刘升随着人们对环保要求的提高，人们逐渐淘汰火力发电，转向其他更环保的发 电方式。磁流体发电就是其中一种。本文就磁流体发电的基本原理的几种理想模 型进行分析，并结合实际生产将理想模型实际化， 简要地阐述了磁流体发电机的 发展前景和所面临的问题和一些不成熟解决方法。首先介绍一下磁流体发电机。 磁流体发电机，又叫等离子发电机，是根据电 磁感应原理，用导电流体，例如空气或液体，与磁场相对运动而发电的一种设备。 磁流体发电，是将带电的流体（离子气体或液体）以极高的速度喷射到磁场中去， 利用磁场对带电的流体产生的作用，从而发出电来。下面简单介绍一下磁流体发电机的原理和理想模型电动势

2、、电功率推导。如图所示，在外磁场中的载流导体除受安培力之外， 还会在与电流、外磁场 垂直的方向上出现电荷分离，而产生电势差或电场，称其为霍尔效应。若载流导 体为导电的流体粒子，以很高的速度射入磁场，就可在两极板间产生电动势。从 微观角度来说，当一束速度是v的粒子进入磁场强度为B的磁场一段时间后，粒 子所受的电场力和洛伦兹力相等Eq = BvqE = Bv这时，粒子进入磁场后不再发生偏转，它所产生的电动势；=Ed = Bvd这样就形成了磁流体发电机的原型。利用下图进行理想模型电动势、电功率的推导。我们可以将运动的粒子可看成一根根切割磁力线的导电棒，根据法拉第电磁感应定律，会在棒两端产生动生电动势

3、，如下图所示：电动势、电功率模型原理图为了方便求解，假设V0在运动过程中不变，其中Fp是外界的推力，Fa是安 培力。Fp =Fa =BIdI饱和二KqP max =总饱和=Bv 0 dKq当外接电阻是n.； Bv0dR L时， I =< I饱和RL r RL r22B v0dRl r222RL B v0 d RL P = F p v0 =-Rl r Rl r所以利用磁流 体发电，只要加快带电流体的喷射速度，增加磁场强度 就能提高发电机的功率。实际情况下，考虑等离子体本身的导电性质，输出功率需要乘以一定的系数, 工业上常用的公式是：P=4crv0Bk(1-k).其中参数的参考值是：1 A

4、_二二10 20 Sm , B = 5 6 T , v0 11000 ms , k = 0.6 0.7作为一种新型高效清洁的发电方式， 磁流体发电机有着很广阔的前景。 磁流 体发电机没有运动部件，结构紧凑，起动迅速，环境污染小，有很多优点。特别 是它的排气温度高达 2000C,可通入锅炉产生蒸汽，推动汽轮发电机组发电。 这种磁流体-蒸汽动力联合循环电站， 一次燃烧两级发电，比现有火力发电站的 热效率高1020%,节省燃料30%,是火力发电技术改造的重要方向。 伴随它的 优点而产生了一大堆技术难题。 磁流体发电机中，运行的是温度在三、四千度的 导电流体，它们是高温下电离的气体。为进行有效的电力生产，电离了的气体导 电性能还不够，因此，还要在其中加入钾、葩等金属离子。但是，当这种含有金属离子的气流，高速通过强磁场中的发电通道， 达到电极时，电极也随之遭到腐 蚀。电极的迅速腐蚀是磁流体发电机面临的最大难题。 另外，磁流体发电机需要 一个强大的磁场，人们都认为，真正用于生产规模的发电机必须使用超导磁体来 产生高强度的磁场，这当然也带来技术和设备上的难题。 最近几年，科学家在导 电流体的选用上有了新的进展，发明了用低熔点的金属（如钠、钾等）作导电流 体，在液态金属中加进易挥发的流体（如甲苯、乙烷等）来推动液态金属的流动， 巧妙地避开了工程技术上一些难题，制造电极的材料和燃料的研