磁流体发电.ppt

磁流体发电,现实可行的能源来源,在学习了电磁学知识有关磁流体的部分之后，我不禁产生了磁流体发电是不是未来的一种新的能源方式的想法，就开始把根据自己的知识进行设想它的发电方式，之后又查阅了有关的资料对自己的设想进行印证。,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，利用磁场对高度电离的流体产生的偏转作用来发电。设想某一方型管道内，垂直管道方向有一强磁场B，在管道内有呈电离状态的流体通过，由于洛仑兹力的作用，电荷会发生移动，之后聚集在管道两侧的极板上产生电压，如果B不发生改变，流体速度也不变，就能产生稳定的电压，即能成为电源。,我自己的构想,只要有足够的大的B和不断流动的磁流体那么就能利用其发电下面是我的原始的设计想法,图中的活塞是通过运用杠杆原理，利用外力驱动使两个汽缸内的磁流体作周期性的高速流动。电压及发电量的大小由以下几个因素决定B的大小、磁流体的性质、流体速度（流量）。B的强度电磁铁的效率问题由于永磁体的磁场不够强，故而效率不高，要用电绕线产生的磁场才能够提高效率，其中最能发挥效率的是用超导材料做成的电磁铁。由于带电粒子的Rmv/Bq，B到一定强度才能使离子完全有效偏转。同时要考虑磁铁的电能损耗）磁流体选择要求有较高的电离率，同时不能有太高的粘滞力（由于要求磁流体能高速通过磁场）。这就存在一个问题要保证有较高的电离率就需要较高的温度（一般情况），从而要求采用能耐高温的导体材料。所以通道材料的寻找是个问题。,查阅资料后的所得及思考反思如果是通过杠杆原理来驱动的话，那么也可以直接驱动电机发电，故而采用这种办法来做驱动的效率不高，是不可行的。真正可行的磁流体发电机的构成并不是单一的一个磁流体发电机，而是一个联合机组，由两个大的部分组成，一个就是用磁流体来发电，另一个是用磁流体发电产生的高温流体的热量来来发电，其原理和火力发电一样都使用涡轮机。通过查阅资料发现这些资料上所提到的问题与我原来所想到的大体上是一致的，同时这些资料也给出了一些解决问题的方向。同样的问题既解决方法磁流体的选择主要有液体和气体两种材料可以选择，液体材料的主要是运用于闭环，磁流体发电按工质的循环方式分为开式循环系统、闭式循环系统和液态金属循环系统，因为要求要较高的电离率，所以磁流体都工作在高温状态，而现在比较可行的是用气体作为磁流体。工作过程是在燃料燃烧后产生的高温燃气中，加入易电离的钾盐或钠盐，使其部分电离，经喷管加速，产生温度达3000℃、速度达1000米／秒的高温高速导电气体（部分等离子体），导电气体穿越置于强磁场中的发电通道，作切割磁力线的运动，感生出电流.,磁流体发电机的磁场B超导是一个很好的解决方法，就是用超导材料来代替普通绕线来产生电磁场，由于超导材料是不用电压维持就能形成持久的环路电流，所以能产生十分巨大的磁场，但是超导材料要在超低温下才有超导现象，（最新的超导材料的温度也没超过200K）故而，寻找新的更高温度的超导材料也是磁流体发电机提高效率的要求。耐高温的导体材料等离子体是在高温下电离的气体，由离子，电子和未经电离的中性粒子组成。由于正负电荷密度几乎相等，所以从整体上看呈现电中性。在磁流体发电机中，气流的温度高达23℃,气流喷射的速度可达800米/秒1000米/秒。气流中还混有约1的腐蚀性极强的电离剂（钾离子）。这就要求电极材料既要能耐高温，经得起高速离子的不断冲击，还要能抗钾离子的腐蚀。陶瓷是新兴工业材料之一,它能抗腐蚀、耐高温、硬度高、能经受冷热骤然变化,绝缘性能也很好.如果能使陶瓷在不改变其它优良性能的同时成为电的良导体,那么,这种能导电的陶瓷作为磁流体发电机的电极材料就非常理想。查阅得到氧化锆陶瓷是一种具有陶瓷各种良好性能的工业材料，在氧化锆陶瓷中加入10的氧化钇，制成一种耐高温、抗氧化的复合氧化物陶瓷，这种复合氧化物陶瓷具有良好的导电性能，它能像金属一样把电能转变为热能、光能，能耐2000℃以上的高温，且寿命在1000小时以上，这就解决了磁流体发电机的发电通道材料问题。,由于磁流体要求有较高的电离率，就要求有较高的温度。闭环式的磁流体发电机要求在维持高温的同时还要有机械能做功，机械能转化成磁流体的流动再转化为电能，故效率也不高，亦难找到符合要求的工作物质，相较之下，开环更为可行，即上述的联合机组。气体是最适合的工质，喷射出的气体在燃烧室燃烧，成为高温的等离子体气体，高温高速的流过工作管道，作为第一级发电设备，之后高温气体进入热交换室，通过管道加热第二级工作物质，推动涡轮机组发电，完成第二级发电，废气排出（已经在热交换后冷却）。这种方案可在作为当今主要电力来源的火电机组上改造（因为第二级的发电原理相同）。下面是设计方案简图,,评价磁流体发电的最大好处是可以大大提高发电效率。普通的火力发电，燃烧燃料释放的能量中，只有20-30变成了电能，而且人们从理论上推算出，火力发电的效率提高到40就已达到了极限。而用磁流体发电，可以将从磁流体发电管道里喷出来的废气，驱动另一台汽轮发电机，形成组合发电装置，这种组合发电的效率可以达到50。如果解决好一些技术上的问题，发电效率还有望进一步提高到60以上。磁流体发电的另一个好处是产生的环境污染少。利用火力发电，燃烧燃料产生的废气里含有大量的二氧化硫及NOx，这是造成空气污染的一个重要原因。利用磁流体发电，不仅使燃料在高温下燃烧得更加充分，使Nox充分氧化，还能使硫与其他添加剂生成硫酸钾，并被回收利用，这就避免了直接把硫排放到空气中，对环境造成污染。我个人认为，磁流体发电不仅是一项新技术，在提高了发电效率的同时也满足了环保的要求，也是一项绿色技术。现在世界上有众多的火力发电站，如果都进行相关的改造，变成二级发电，那么将为人们提供巨大的“新”能源，对人类即将面临的能源危机有一定的缓解作用。由于开环磁流体发电机组基于现有火力发电站的设备上进行的改造，故而具有相当大的可行性，趋于成熟的原理及其相对较低的改造费用无疑是其它新能源技术所无法比拟的。,展望能用于做磁流体的物质很多，而且地球本身就是个巨大的磁场，在大气中有一个层叫做电离层，本身就是很好的磁流体，有朝一日能否用来发电太阳向地球喷射的太阳风带着大量的等离子流来到地球的两极，出现变化万千的极光现象，能不能也用来发电如果能的话，地球就不会再有什么能源危机了。后记由于所学所知有限，不严谨或者谬误之处敬请见谅。,