超导磁流体

时间:2024-09-02 04:22:50编辑:分享君

磁流体发电的优点是什么?

磁流体发电的优点在于:一是热效率高;二是结构紧凑、体积小;三是单机容量大:四是发电启停动作快;五是节省资源且可用高硫煤发电;六是对环境污染较小;七是可以副产氮肥等。由于它发电启停快,很适于满足“尖峰负荷”和军事武器装备方面特殊电源使用。如船舶动力、航空、航天器上用电,特别是用于火箭发动机燃烧室和磁流体发电联合装置,则可获得千瓦级的功率。

磁流体发电它的原理是什么?

磁流体发电是一种用热能直接发电的发电方式。它的基本原理,是使高温导电流体高速通过磁场,切割磁力线,于是出现电磁感应现象而使得导体中出现感应电动势。当在闭合回路中接有负载时,就会有电流输出。磁流体发电不像传统的火力发电那样,要先将热能转换成机械能,然后再将机械能转换成电能。而是直接将热能转换为电能。在磁流体发电装置中,找不到高速旋转的机械部件。当导电流体高速通过磁场时,流体中的带电质点便受到电磁力的作用,正、负电荷便分别朝着与流体运动方向及磁力线方向相互垂直的两侧偏转。在此两侧分别安置着电极,并且它们都与负载相连,这时导电流体中自由电子的定向运动,就形成了电流。高速通过磁场的导电流体可以是气体(如燃气或惰性气体)。常温下的气体通常是不是导电的,必须将气体的温度提高到6000℃以上,才能使气体电离而形成导电的等离子体。所谓等离子体,就是由热电离而产生的电离气体。气体的导电性能是与由气体电离而产生的自由电子数量直接相关的。在高温条件下,气体的分子或原子最外层的电子由于热激发而脱离分子或原子,分离成自由电子和正离子。自由电子的数量越多,则气体的导电性能越好。用一般的燃烧使气体达到这样高的温度十分难,并且现有的电极材料和绝缘材料也难以承受这么高的温度。所以,通常是在温度不超过3000℃的燃气或氩、氦等惰性气体中,掺入少量的电离电位较低的碱金属元素(如铯、铷、镓、钾、钠等)作为添加剂。这些元素的原子在不超过3000℃的较高温度下就能产生电离,使气体达到磁流体发电所需的电导率。磁流体发电机由三个主要部件组成:一是高温导电流体发生器,在以燃气为高温导电流体的磁流体发电机中,高温导电流体发生器就是燃烧室;二是发电和电能输出部分,即发电通道;三是产生磁场的磁体。磁流体发电机也许多优点:结构紧凑,体积小,发电启停迅速,对环境的污染小等等。可作为短时间大功率特种电源,用于国防、高科技研究、地质勘探和地震预报等领域。目前世界上研制成功的磁流体发电试验机组的热效率虽然只有6%~15%,但它可作为前置级而与现有蒸汽发电厂组成磁流体-蒸汽联合循环发电站,这样就从理论上使热效率提高到50%以上。随着核电的发展,还可以利用核反应堆产生的热能来实现原子能-磁流体发电,以提高核电站的发电效率。很多国家都十分重视磁流体发电的开发和研究。前苏联利用天然气作为燃料,于20世纪70年代建造了第一座工业性磁流体-蒸汽试验电站,最高输出功率达2万千瓦;80年又建成了总输出功率为58.2万千瓦的天然气磁流体-蒸汽联合循环示范商业电站。美国从1959年开始,就大力开发磁流体发电。日本、澳大利亚和印度等国也在磁流体发电的研究方面也有了长足的发展。我国的这项研究起步较早,在20世纪60年代初就开始燃煤磁流体发电的研究。从1987年开始,磁流体发电正式列入国家“863”高技术研究发展计划,由中国科学院电工研究所、电子工业部上海成套研究所、东南大学热能研究所等有关单位分工合作,对燃煤燃烧室、发电通道、超导磁体、逆变器、特种锅炉、添加剂回收与再生、中试电站的系统分析与概念设计以及电极与绝缘材料进行研究,并已取得了较大进展。中科院电工所2号磁流体发电试验机组的发电功率达到了世界先进水平。磁流体发电是建立在高技术基础之上的一项综合性技术,对于这项新技术的研究和实施,必须以强大的工业生产和先进的工艺技术为基础。才能克服在其技术上的种种困难,使它能进行实际应用。相信不久的将来,磁流体发电的普遍开发利用能给人们的生活带来很大的改善。

超导有什么用

超导可以用作磁共振成像、加速器和能源输电等。1、磁共振成像(MRI)MRI是医学领域最常用的成像技术之一,它可以非常真实地呈现人体内部的组织结构。MRI需要一个强磁场,而超导电磁体就是MRI使用的强磁场。2、加速器超导磁体和超导导线在加速器的设计中发挥着重要的作用。超导电磁铁可以产生极强的磁场,用于驱动粒子所需的快速运动。3、能源输电超导材料的使用可以实现高效的能源输电。由于超导电线不会产生电阻,不会损耗能量,因此它可以将电能输送到更远距离,节约耗损的能量,降低能源运输的成本,提高能源传输的效率。超导的发展前景:超导现象早在1911年就为世人所知。目前我国关于超导技术的各项研发均已步入正轨,且进入产业化运作,现已普遍运营在电力行业、通信领域、军事领域以及医疗领域等。在我国关于超导的研发中,超导材料经营经历了低温到高温的研发,第一代材料已经研究成熟,第二代材料由于其成本低更适用于产业化运作而被市场看好;超导产品品类逐渐增加,现已进行产业化运作的有超导电缆、超导限流器、超导滤波器、超导储能等。虽然与国际尚有一定的差距,但部分领域的研发已经处于国际先进水平。由于超导技术被认为将在一定程度上决定一个国家智能电网的竞争力,因此,对于超导产业而言,“十二五”期间,我国智能电网的全面建设将给该产业的发展提供良好的发展契机。超导产业或将迎来“十年十倍”的快速增长。由于超导技术壁垒高,虽然各类超导材料企业以及电线电缆类生产企业相继进入超导产业市场,但全球仅少数研究机构掌握相关技术,且尚未有企业实现大规模商业化生产,市场呈现垄断格局,因此市场的最先进入者将因丰富的运行经验占据明显的优势地位,成为市场的领导者。

超导体是有什么作用和用途?

超导体的应用可分为三类:强电应用、弱电应用和抗磁性应用。强电应用即大电流应用,包括超导发电、输电和储能;弱电应用即电子学应用,包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等;抗磁性应用主要包括磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等。目前超导量子干涉仪(SQUID)已经产业化。 另外,作为低温超导材料的主要代表NbTi合金和Nb3Sn,在商业领域主要应用于医学领域的MRI(核磁共振成像仪)。作为科学研究领域,已经应用于欧洲的大型项目LHC项目,帮助人类寻求宇宙的起源等科学问题。扩展资料人类最初发现超导体是在1911年,这一年荷兰科学家海克·卡末林·昂内斯(Heike Kamerlingh Onnes)等人发现。汞在极低的温度下,其电阻消失,呈超导状态。此后超导体的研究日趋深入,一方面,多种具有实用潜力的超导材料被发现,另一方面,对超导机理的研究也有一定进展。超导体具有三个基本特性:完全导电性(零电阻效应)、完全抗磁性(迈斯纳效应)、通量量子化(约瑟夫森效应)。参考资料来源:百度百科-超导体

超导体的应用有哪些?

 自从荷兰科学家海伊克?凯米林?昂纳斯于1911年首次发现超导现象以来,科学家们对低温超导体和高温超导体的研究已取得了辉煌的成就。超导体主要有两个基本特性,即:①零电阻性或完全导电性;②完全抗磁性。因此,它在科研、生产的各个领域都有着广泛的应用。总体来说可分为两大类:一类是用于强电,用超导体制成大尺度的超导器件,如超导磁铁、电机、电缆等,用于发电、输电、贮能和交通运输等方面。另一类是用于弱电,用超导体制成小尺度的器件,如超导量子干涉器件(简称SQVID)和制成计算机的逻辑元件,用于精密仪器仪表、计算机等方面。
  1.超导发电
  超导体对人类社会影响最大的将是提供更多的电力,超导用于发电的装置目前有磁流体发电、超导电机发电、热核聚变发电三种。
  滋流体发电是一种高效、低污染、单机容量大、直接将热能转变为电能的一种新型的发电方式。普通火力发电需把热能转化为机械能再转化为电能,效率最高只有33一36%。磁流体发电是让煤(石油、天然气)加氧化剂、添加剂燃烧产生的等离子体高速通过磁场,使热能直接转化为电能,磁流体一蒸汽联合循环发电装置最高效率达到55%,而且可自动脱硫,污染小.但这种发电方式目前遇到的困难是当磁感应强度在1.5特以上时,磁流体的铁芯逐渐处于磁饱和,磁场强度很难再提高。于是人们就想到超导体,如果利用超导磁体,那么就很容易在较大体积内产生强度为几十特的磁场,且消耗的励磁功率很小,它具有性能良好,质量小等优点。例如,磁感应强度可达4一5特的超导磁体,质量只有300一500克,而要产生同样磁场强度的磁体质量却有15一20吨。目前,美国、前苏联、日本都建有这种超导磁流体发电机。
  超导发电机发电是利用超导体制造发电机磁极绕组,不仅可大大增加发电机的极限输出容量,而且效率高,体积小,质量小,可节约大量电能和金属材料。常规的两极发电机的极限输出在现今条件下只能达到1.5×109瓦,但超导发电机则可达3×1010瓦,甚至更大。一台6×106瓦的电动机,常规质量为370×103千克,采用超导体材料仅重40×103千克;又如目前已建成的一台5×106瓦超导交流发电机,其功耗比普通电机减少三分之二,体积缩小百分之八十以上。因此有人估计,超导体可以把发电成本降低60%,可以把经电缆输电的成本降低10%,这些优点使得它特别适宜于建造高效率的大型发电站、移动电源及做为太空飞船的动力设备。
  超导体还可帮助科学家建立核聚变发电系统,这种发电系统是以氢做燃料的,其反应温度与太阳的温度一样高。从理论上讲这种能源是取之不尽的,在实践上,关键问题是如何生成足够强大的磁场来控制剧烈的热核反应,超导材料将能够解决这个问题。


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