ჟანგბადის და წყალბადის წარმოების მეთოდი. სავარჯიშო მოწყობილობა ელექტროლიტური იონების მოძრაობის დემონსტრირებისთვის მაგნიტურ ველში იონური დენის მაგნიტური ველი ხსნარში

ბუნებამ ჩვენთვის უამრავი ელექტროენერგია მოამზადა. მისი დიდი ნაწილი კონცენტრირებულია ოკეანეებში. ენერგიის უზარმაზარი მარაგი იმალება მსოფლიო ოკეანეში. ჯერჯერობით, ადამიანებს შეუძლიათ გამოიყენონ ამ ენერგიის მხოლოდ უმნიშვნელო ნაწილი და მაშინაც კი, დიდი და ნელა დაფარვის ფასად კაპიტალური ინვესტიციები, ასე რომ, ასეთი ენერგია აქამდე არაპერსპექტიული ჩანდა. თუმცა, წიაღისეული საწვავის მიმდინარე ძალიან სწრაფი ამოწურვა, რომლის გამოყენება ასევე დაკავშირებულია გარემოს მნიშვნელოვან დაბინძურებასთან, აიძულებს მეცნიერებს და ინჟინრებს უფრო და უფრო მეტი ყურადღება დაუთმონ ენერგიის უვნებელი წყაროების ძიებას, როგორიცაა ენერგია ოკეანეებში. ოკეანე შეიცავს რამდენიმე სხვადასხვა სახის ენერგიას: აკნესა და დინების ენერგია, ოკეანის დინება, თერმული ენერგია და ა.შ. გარდა ამისა, ზღვის წყალი არის ბუნებრივი ელექტროლიტი და შეიცავს უამრავ სხვადასხვა იონს 1 ლიტრში, მაგალითად, ნატრიუმის დადებით იონებს. და უარყოფითი იონები ქლორი. პერსპექტივა მაცდური ხდება - ასეთი მოწყობილობის ჩასმა ბუნებრივი ზღვის დინების ბუნებრივ გაუთავებელ ნაკადში და, შედეგად, ზღვის წყლიდან იაფფასიანი ელექტროენერგიის მიღება და ნაპირზე გადატანა. ერთ-ერთი ასეთი მოწყობილობა შეიძლება იყოს გენერატორი, რომელიც იყენებს მაგნიტოჰიდროდინამიკურ ეფექტს. ეს გახდა კვლევის თემა: ”მაგნიტოჰიდროდინამიკური ეფექტის ენერგეტიკული შესაძლებლობები”.

კვლევის მიზანიარის მაგნიტოჰიდროდინამიკური ეფექტის აღწერა, დემონსტრირება და გამოყენების შესაძლებლობები. კვლევის ობიექტია: დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობა მაგნიტურ ველში. შესწავლის საგანი: მაგნიტოჰიდროდინამიკური ეფექტი, მაგნიტოჰიდროდინამიკური გენერატორი.

ამ მიზნის მისაღწევად, შემდეგი დავალებები:
1. საგანმანათლებლო, სამეცნიერო, სამეცნიერო-პოპულარული ინფორმაციის წყაროების ისტორიული და ლოგიკური ანალიზის ჩატარება.
2. გამოავლინეთ ფიზიკური კანონები, პრინციპები, რომლებიც ხსნიან რა არის მაგნიტოჰიდროდინამიკური ეფექტი.
3. MHD ეფექტის ენერგორესურსად გამოყენების შესაძლებლობების გამოვლენა.
4. გააკეთე მოდელი, რომელიც აჩვენებს მაგნიტოჰიდროდინამიკურ ეფექტს.

დასახული ამოცანების ყველაზე ეფექტური გადაწყვეტისთვის, შემდეგი კვლევის მეთოდებისაკვანძო სიტყვები: ინფორმაციის წყაროების შესწავლა, ანალიზი, განზოგადების მეთოდი, ექსპერიმენტი.

თეორიული ნაწილი

მაგნიტოჰიდროდინამიკური ეფექტი- ელექტრული ველის და ელექტრული დენის წარმოქმნა მაგნიტურ ველში ელექტრული გამტარი სითხის ან იონიზებული გაზის მოძრაობის დროს. მაგნიტოჰიდროდინამიკური ეფექტი ემყარება ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენს, ანუ დირიჟორში დენის წარმოქმნას, რომელიც კვეთს მაგნიტური ველის ხაზებს. ამ შემთხვევაში გამტარებია ელექტროლიტები, თხევადი ლითონები ან იონიზირებული აირები (პლაზმა). მაგნიტურ ველზე გადაადგილებისას მათში ჩნდება საპირისპირო ნიშნების მუხტის მატარებლების საპირისპირო მიმართული ნაკადები. მაგნიტოჰიდროდინამიკური ეფექტის საფუძველზე შეიქმნა მოწყობილობები - მაგნიტოჰიდროდინამიკური გენერატორები (MHD გენერატორები), რომლებიც დაკავშირებულია თერმული ენერგიის ელექტრულ ენერგიად პირდაპირი გადაქცევის მოწყობილობებთან.

MHD გენერატორი- ეს არის ელექტროსადგური, რომელშიც სამუშაო სითხის თერმული ენერგია (ელექტროლიტი, თხევადი ლითონი ან პლაზმა) პირდაპირ გარდაიქმნება ელექტრო ენერგიად. ჯერ კიდევ 1832 წელს მაიკლ ფარადეიმ სცადა EMF აღმოეჩინა მდინარე ტემზაში ჩაშვებულ ელექტროდებს შორის (მდინარის წყლის ნაკადში არის გახსნილი მარილების იონები, რომლებიც მოძრაობენ დედამიწის მაგნიტურ ველში), მაგრამ საზომი ხელსაწყოების მგრძნობელობა ძალიან დაბალი იყო. EMF. და 1970-80-იან წლებში დიდი იმედები დადო სამრეწველო MHD გენერატორების შექმნაზე პლაზმის გამოყენებით (იონიზებული აირის ნაკადი), განხორციელდა მრავალი განვითარება, აშენდა ექსპერიმენტული MHD გენერატორები, მაგრამ თანდათან ყველაფერი დაწყნარდა.

საკმარისად დეტალურად MHD გენერატორების მუშაობის პრინციპი აღწერილია ჟურნალ "ძრავის" ერთ-ერთ ნომერში.
ერთის მხრივ, MHD გენერატორებს აქვთ აპლიკაციების ფართო სპექტრი, მეორეს მხრივ, ისინი არც თუ ისე გავრცელებულია. შევეცადოთ გავიგოთ ეს საკითხი. შესაბამისი ლიტერატურის განხილვის შემდეგ შევადგინეთ MHD გენერატორების დადებითი და უარყოფითი მხარეების სია.

MHD გენერატორების უპირატესობები

* ძალიან მაღალი სიმძლავრე, რამდენიმე მეგავატამდე მცირე ინსტალაციისთვის
* ის არ იყენებს მბრუნავ ნაწილებს, შესაბამისად არ არის ხახუნის დაკარგვა.
* განხილული გენერატორები არის სამგანზომილებიანი მანქანები - მათში სამგანზომილებიანი პროცესები მიმდინარეობს. მოცულობის მატებასთან ერთად მცირდება არასასურველი ზედაპირული პროცესების როლი (დაბინძურება, გაჟონვის დენები). ამავდროულად, მოცულობის მატება და მასთან ერთად გენერატორის სიმძლავრე პრაქტიკულად შეუზღუდავია (და 2 გვტ და მეტი), რაც შეესაბამება ერთეული ერთეულების სიმძლავრის ზრდის ტენდენციას.
* უფრო მაღალი ეფექტურობით. MHD გენერატორები მნიშვნელოვნად ამცირებს მავნე ნივთიერებების გამოყოფას, რომლებიც ჩვეულებრივ გვხვდება გამონაბოლქვი აირებში.
* დიდი წარმატება ელექტრული ენერგიის წარმოებისთვის MHD გენერატორების გამოყენების ტექნიკურ განვითარებაში მიღწეული იქნა მაგნიტოჰიდროდინამიკური ეტაპის ქვაბის აგრეგატთან კომბინაციის გამო. ამ შემთხვევაში, ცხელი აირები, რომლებმაც გაიარეს გენერატორში, არ იყრება მილში, არამედ ათბობენ თბოელექტროსადგურის ორთქლის გენერატორებს, რომელთა წინ მოთავსებულია MHD ეტაპი. ასეთი ელექტროსადგურების საერთო ეფექტურობა აღწევს უპრეცედენტო მნიშვნელობას - 65%
* მაღალი მანევრირება

MHD გენერატორების ნაკლოვანებები

* სუპერ სითბოს მდგრადი მასალების გამოყენების აუცილებლობა. დნობის საფრთხე. ტემპერატურა 2000 - 3000 კ. ქიმიურად აქტიურ და ცხელ ქარს აქვს 1000 - 2000 მ/წმ სიჩქარე.
* გენერატორი გამოიმუშავებს მხოლოდ პირდაპირ დენს. ეფექტური ელექტრული ინვერტორის შექმნა პირდაპირი დენის ალტერნატიულ დენად გადაქცევისთვის.
* ღია ციკლის მქონე MHD გენერატორში საშუალო არის საწვავის წვის ქიმიურად აქტიური პროდუქტები. MHD გენერატორში დახურული ციკლით - მართალია ქიმიურად არააქტიური ინერტული აირები, მაგრამ ძალიან ქიმიურად აქტიური მინარევები (ცეზიუმი)
* სამუშაო სითხე შემოდის ეგრეთ წოდებულ MHD არხში, სადაც ხდება ელექტრომამოძრავებელი ძალა. არხი შეიძლება იყოს სამი ტიპის. ელექტროდების საიმედოობა და ხანგრძლივობა საერთო პრობლემაა ყველა არხისთვის. რამდენიმე ათასი გრადუსი გარემოს ტემპერატურაზე ელექტროდები ძალიან ხანმოკლეა.
* მიუხედავად იმისა, რომ გამომუშავებული სიმძლავრე მაგნიტური ველის სიძლიერის კვადრატის პროპორციულია, სამრეწველო დანადგარები მოითხოვს ძალიან მძლავრ მაგნიტურ სისტემებს, ბევრად უფრო მძლავრებს, ვიდრე ექსპერიმენტულებს.
* 2000 ° C-ზე დაბალ გაზის ტემპერატურაზე, მასში იმდენად ცოტა თავისუფალი ელექტრონი რჩება, რომ ის აღარ არის შესაფერისი გენერატორში გამოსაყენებლად. სითბოს უშედეგოდ დახარჯვის მიზნით, გაზის ნაკადი გადის სითბოს გადამცვლელებში. მათში სითბო გადაეცემა წყალს და მიღებული ორთქლი იკვებება ორთქლის ტურბინაში.
* ამ დროისთვის პლაზმური MHD გენერატორები ყველაზე ფართოდ შესწავლილი და განვითარებულია. ინფორმაცია MHD გენერატორების შესახებ, რომლებიც იყენებენ ზღვის წყალს, როგორც სამუშაო სითხეს, არ მოიძებნა.

ეს სია გვიჩვენებს, რომ არსებობს მთელი რიგი პრობლემები, რომლებიც ჯერ კიდევ დასაძლევია. ეს სირთულეები მოგვარებულია მრავალი გენიალური გზით.

მთლიანობაში, MHD გენერატორების სფეროში კონცეპტუალური ძიების ეტაპი დიდწილად გავლილია. ჯერ კიდევ გასული საუკუნის სამოციან წლებში ჩატარდა ძირითადი თეორიული და ექსპერიმენტული კვლევები, შეიქმნა ლაბორატორიული ობიექტები. კვლევის შედეგებმა და დაგროვილმა საინჟინრო გამოცდილებამ რუს მეცნიერებს საშუალება მისცა 1965 წელს ექსპლუატაციაში ჩაეტარებინათ U-02 კომპლექსური მოდელის ელექტროსადგური, რომელიც მუშაობდა ბუნებრივ საწვავზე. ცოტა მოგვიანებით, დაიწყო U-25 საპილოტე MHD ინსტალაციის დაპროექტება, რომელიც განხორციელდა U-02-ში კვლევით სამუშაოებთან ერთად. ამ პირველი საპილოტე სამრეწველო ელექტროსადგურის წარმატებული გაშვება, რომლის საპროექტო სიმძლავრე იყო 25 მეგავატი, მოხდა 1971 წელს.

ამჟამად, Ryazanskaya GRES იყენებს 500 მეგავატი სიმძლავრის მთავარ MHD ელექტროსადგურს, რომელიც მოიცავს MHD გენერატორს, რომლის სიმძლავრეა დაახლოებით 300 მეგავატი და ორთქლის ტურბინის ნაწილს, რომლის სიმძლავრეა 315 მეგავატი K-300-240 ტურბინით. 610 მეგავატზე მეტი დადგმული სიმძლავრით, MHD ენერგობლოკის სიმძლავრე სისტემაში არის 500 მეგავატი, MHD ნაწილში საკუთარი საჭიროებისთვის ენერგიის მნიშვნელოვანი მოხმარების გამო. MHD-500-ის ეფექტურობის კოეფიციენტი აღემატება 45%-ს, საწვავის სპეციფიკური მოხმარება იქნება დაახლოებით 270 გ/(კვტ/სთ). მთავარი MHD ელექტროსადგური გათვლილია ბუნებრივი აირის გამოსაყენებლად, სამომავლოდ იგეგმება მყარ საწვავზე გადასვლა. MHD გენერატორების კვლევა და განვითარება ფართოდ არის განლაგებული აშშ-ში, იაპონიაში, ნიდერლანდებში, ინდოეთში და სხვა ქვეყნებში. შეერთებულ შტატებში ფუნქციონირებს ნახშირზე მომუშავე ექსპერიმენტული MHD სადგური, რომლის თერმული სიმძლავრეა 50 მეგავატი. ყველა ზემოთ ჩამოთვლილი MHD გენერატორი იყენებს პლაზმას, როგორც სამუშაო სითხეს. თუმცა, ჩვენი აზრით, ზღვის წყალი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ელექტროლიტად. მაგალითად, ჩვენ გავაკეთეთ ექსპერიმენტი MHD ეფექტის დემონსტრირებით. MHD გენერატორის ენერგეტიკული შესაძლებლობების დემონსტრირების მიზნით, გაკეთდა ნავი MHD დისკზე.

პრაქტიკული ნაწილი

MHD ეფექტის დემონსტრირება შესაძლებელია შემდეგი გამოყენებით მასალების ნაკრები:
1. მაგნიტი;
2. მარილი;
3. წიწაკა;
4. აკუმულატორი;
5. სპილენძის მავთულები.

პროგრესი:
1. მოამზადეთ მარილის წყალხსნარი და დაუმატეთ პილპილი. ეს აუცილებელია იმისათვის, რომ დავინახოთ სითხის ნაკადების მოძრაობა.
2. მომზადებული ხსნარით პატარა ჭურჭელს ვდებთ მაგნიტზე.
3. სპილენძის მავთულის ბოლოებს, რომლებიც სხვა ბოლოებით არის მიმაგრებული ბატარეის ბოძებზე, ჩავყავით მომზადებულ ხსნარში (ფოტო 1).
4. ვაკვირდებით სითხის ნაკადების მოძრაობას სპილენძის მავთულის ბოლოებს შორის.

ნავი გადაადგილდება ელექტროლიტის გადაადგილების გამო მაგნიტურ ველში.
ამრიგად, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ MHD ელექტროენერგია, მიუხედავად ყველა სირთულისა, მოვა ადამიანის სამსახურში და ხალხი ისწავლის ოკეანის ენერგიის სრულად გამოყენებას. ყოველივე ამის შემდეგ, ეს უბრალოდ აუცილებელია თანამედროვე კაცობრიობისთვის, რადგან, მეცნიერთა გათვლებით, წიაღისეული საწვავის მარაგი სიტყვასიტყვით იწურება პლანეტა დედამიწის ცოცხალი მაცხოვრებლების თვალწინ!

ლიტერატურა

1. ვოლოდინ ვ., ხაზანოვსკაია პ ენერგეტიკა, ოცდამეერთე საუკუნე. - მ .: საბავშვო ლიტერატურა, 1989. - 142 გვ.
2. http://ru.wikipedia.org/ - თავისუფალი ენციკლოპედია
3. http://www.naukadv.ru - საიტი "მანქანების ფიზიკა"
4. Kasyan A. პლაზმური ტორნადოს ძაბვა ან უბრალოდ - MHD გენერატორის შესახებ // Engine, 2005, No6
5. მაგომედოვი ა.მ. არატრადიციული განახლებადი ენერგიის წყაროები. - მახაჩკალა: გამომცემლობა და ბეჭდვითი ასოციაცია „იუპიტერი“, 1996 წ
6. Ashkinazi L. MHD გენერატორი // Kvant, 1980, No11, გვ.2–8.
7. კირილინი ვ.ა. ენერგია. ძირითადი პრობლემები. - მოსკოვი: ცოდნა, 1990 - 128 გვ.
8. http://how-make.ru - საიტი წვრილმანი ენთუზიასტებისთვის.

დასრულებული სამუშაო:

ვოლოდენოკი ანასტასია ვიქტოროვნა, მე-10 კლასის მოსწავლე

ხელმძღვანელი:

ფილატოვა ნადეჟდა ოლეგოვნა, დოქტორი, ფიზიკის მასწავლებელი

მემორანდუმის ციმბირის ლიცეუმი
ტომსკი

ALAMBIQ-ALFA

ესე

ნაჩვენებია ძირითადი დებულებების მართებულობა, რომლებიც ეფუძნება კინეტიკური და თერმული ენერგიის გამოყენებით წყლისგან წყალბადის წარმოების ფუნდამენტურად ახალი მეთოდის შემუშავებას. შემუშავებული და გამოცდილია ელექტროწყალბადის გენერატორის (EVG) დიზაინი. ტესტების დროს, გოგირდმჟავას ელექტროლიტის გამოყენებისას როტორის სიჩქარით 1500 rpm, წყლის ელექტროლიზი და წყალბადის გამოყოფა (6 ...

ჩატარდა გენერატორში ცენტრიდანული ძალის ზემოქმედების პროცესში წყლის ჟანგბადად და წყალბადად დაშლის პროცესის ანალიზი. დადგინდა, რომ წყლის ელექტროლიზი ცენტრიდანულ გენერატორში ხდება პირობებში, რომლებიც მნიშვნელოვნად განსხვავდება ჩვეულებრივი ელექტროლიზატორებისგან:

მოძრაობის სიჩქარისა და წნევის გაზრდა მბრუნავი ელექტროლიტის რადიუსის გასწვრივ

EVG-ის ავტონომიური გამოყენების შესაძლებლობა არ ქმნის წყალბადის შენახვისა და ტრანსპორტირების პრობლემებს.

შესავალი

წინა 30 წლის განმავლობაში მცდელობებმა გამოიყენონ თერმოქიმიური ციკლები წყლის დაშლის მიზნით იაფი თერმული ენერგიის გამოყენებით, დადებითი შედეგი არ გამოიღო ტექნიკური მიზეზების გამო.

განახლებადი ენერგიის გამოყენებით წყლიდან საკმაოდ იაფი წყალბადის მიღების ტექნოლოგია და შემდგომი დამუშავების დროს ეკოლოგიურად სუფთა ნარჩენად წყლის ხელახლა მიღების ტექნოლოგია (ძრავებში დაწვისას ან ელექტროენერგიის საწვავის უჯრედებში ელექტროენერგიის გამომუშავებისას) განუხორციელებელ ოცნებად ჩანდა, მაგრამ პრაქტიკაში დანერგვით ცენტრიდანული ელექტრო წყალბადის გენერატორი (EVG) რეალობად იქცევა.

EVG განკუთვნილია წყლისგან ჟანგბად-წყალბადის ნარევის წარმოებისთვის კინეტიკური და თერმული ენერგიის გამოყენებით. გახურებულ ელექტროლიტს ასხამენ მბრუნავ ბარაბანში, რომელშიც ბრუნვის დროს, საწყისი ელექტროქიმიური პროცესის შედეგად წყალი იშლება წყალბადად და ჟანგბადად.

წყლის დაშლის პროცესის მოდელი ცენტრიდანულ ველში

გახურებულ ელექტროლიტს ასხამენ მბრუნავ ბარაბანში, რომელშიც ბრუნვის დროს, საწყისი ელექტროქიმიური პროცესის შედეგად წყალი იშლება წყალბადად და ჟანგბადად. EVG ანადგურებს წყალს გარე წყაროს კინეტიკური ენერგიისა და გაცხელებული ელექტროლიტის თერმული ენერგიის გამოყენებით.

ნახ. სურათი 1 გვიჩვენებს იონების, წყლის მოლეკულების, ელექტრონების, წყალბადის და ჟანგბადის აირების მოლეკულების მოძრაობის დიაგრამას მჟავე ელექტროლიტში წყლის ელექტროლიზის ელექტროქიმიური პროცესის დროს (ვარაუდობენ, რომ ელექტროლიტის მოცულობაში მოლეკულების განაწილება გავლენას ახდენს μ იონების მოლეკულური წონით). როდესაც გოგირდმჟავას ემატება წყალი და ურევენ, იონების შექცევადი და ერთგვაროვანი განაწილება ხდება მოცულობაში:

ხსნარი რჩება ელექტრონულად ნეიტრალური. იონები და წყლის მოლეკულები მონაწილეობენ ბრაუნის და სხვა მოძრაობებში. ცენტრიდანული ძალის მოქმედებით როტორის ბრუნვის დაწყებისას, ხდება იონების და წყლის მოლეკულების სტრატიფიკაცია მათი მასის მიხედვით. უფრო მძიმე იონები SO 4 2- (μ=96 გ/მოლი) და წყლის მოლეკულები H 2 O (μ=18 გ/მოლი) იგზავნება როტორის რგოლში. რგოლთან იონების დაგროვების და უარყოფითი მბრუნავი მუხტის წარმოქმნის პროცესში წარმოიქმნება მაგნიტური ველი.მსუბუქი დადებითი H 3 O + იონები (μ=19 გ/მოლი) და წყლის მოლეკულები (μ=18 გ/მოლი) არქიმედეს ძალებით გადაადგილდებიან ლილვისკენ და ქმნიან მბრუნავ დადებით მუხტს, რომლის გარშემოც წარმოიქმნება საკუთარი მაგნიტური ველი. ცნობილია, რომ მაგნიტური ველი ძალის გავლენას ახდენს ახლომდებარე უარყოფით და დადებით იონებზე, რომლებიც ჯერ კიდევ არ არიან ჩართული მუხტების არეალში როტორისა და ლილვის მახლობლად. ამ იონების ირგვლივ წარმოქმნილი მაგნიტური ველის ძალის ეფექტის ანალიზი აჩვენებს, რომ უარყოფითად დამუხტული იონები SO 4 2- მაგნიტური ძალით იჭერენ რგოლს, ზრდის მათზე ცენტრიდანული ძალის მოქმედებას, რაც იწვევს რგოლთან მათი დაგროვების გააქტიურებას..

მაგნიტური ველის ზემოქმედების ძალა დადებითად დამუხტულ იონებზე H3O+ აძლიერებს არქიმედეს ძალის მოქმედებას, რაც იწვევს ლილვისკენ მათი გადაადგილების გააქტიურებას.

მსგავსი მუხტების მოგერიების ელექტროსტატიკური ძალები და საპირისპირო მუხტების მიზიდულობა ხელს უშლის იონების დაგროვებას რგოლთან და ლილვთან.

ლილვის მახლობლად, წყალბადის შემცირების რეაქცია იწყება პლატინის კათოდის ნულოვანი პოტენციალით φ + =0:

ამასთან, ჟანგბადის შემცირება შეფერხებულია მანამ, სანამ ანოდის პოტენციალი არ მიაღწევს φ - = -1,228 ვ. ამის შემდეგ, ჟანგბადის იონის ელექტრონები იღებენ შესაძლებლობას გადავიდნენ პლატინის ანოდში (იწყება ჟანგბადის მოლეკულების ფორმირება):

იწყება ელექტროლიზი, ელექტრონები იწყებენ დინებას დენის გამტარში და SO 4 2- იონები იწყებენ დენას ელექტროლიტში.

შედეგად მიღებული ჟანგბადი და წყალბადის აირები არქიმედეს ძალით იწურება ლილვის მახლობლად დაბალი წნევის მიდამოში და შემდეგ ლილვში გაკეთებული არხებით გამოიყვანება.

ელექტრული დენის შენარჩუნება დახურულ წრეში და თერმოქიმიური რეაქციების მაღალეფექტური მიმდინარეობა (1-4) შესაძლებელია, როდესაც უზრუნველყოფილია მთელი რიგი პირობები.

წყლის დაშლის ენდოთერმული რეაქცია მოითხოვს რეაქციის ზონაში სითბოს მუდმივ მიწოდებას.

ელექტროქიმიური პროცესების თერმოდინამიკიდან ცნობილია [2,3], რომ წყლის მოლეკულის დაშლისთვის საჭიროა ენერგიის მიწოდება:

ფიზიკოსები აღიარებენ, რომ წყლის სტრუქტურა ნორმალურ პირობებშიც კი, მიუხედავად ხანგრძლივი კვლევისა, ჯერ კიდევ არ არის გაშიფრული.

არსებულ თეორიულ ქიმიას სერიოზული წინააღმდეგობები აქვს ექსპერიმენტთან, მაგრამ ქიმიკოსები თავს არიდებენ ამ წინააღმდეგობების მიზეზების ძიებას და გადიან კითხვებს, რომლებიც წარმოიქმნება. მათზე პასუხების მიღება შესაძლებელია წყლის მოლეკულის სტრუქტურის ანალიზის შედეგებით. ასეა წარმოდგენილი ეს სტრუქტურა მისი შემეცნების ამჟამინდელ ეტაპზე (იხ. სურ. 2).

ითვლება, რომ წყლის მოლეკულის სამი ატომის ბირთვები ქმნიან ტოლფეროვან სამკუთხედს ორი პროტონით, რომლებიც მიეკუთვნებიან წყალბადის ატომებს ფუძეზე (ნახ. 3A), კუთხე H-O ღერძებს შორის არის α=104,5 o.

ეს ინფორმაცია წყლის მოლეკულის სტრუქტურის შესახებ საკმარისი არ არის გაჩენილ კითხვებზე პასუხის გასაცემად და გამოვლენილი წინააღმდეგობების მოსაშორებლად. ისინი გამომდინარეობს წყლის მოლეკულაში ქიმიური ბმების ენერგიების ანალიზიდან, ამიტომ ეს ენერგიები უნდა იყოს წარმოდგენილი მის სტრუქტურაში.

სავსებით ბუნებრივია, რომ წყლის მოლეკულის აგებულებისა და მისი ელექტროლიზის პროცესის შესახებ არსებული ფიზიკური და ქიმიური იდეების ფარგლებში მოლეკულური წყალბადის მისაღებად ძნელია დასმულ კითხვებზე პასუხების პოვნა, ამიტომ ავტორი გვთავაზობს მოლეკულის სტრუქტურის საკუთარი მოდელები.

შედეგებში წარმოდგენილი გამოთვლები და ექსპერიმენტები აჩვენებს წყლის ელექტროლიზის დროს დამატებითი ენერგიის მიღების შესაძლებლობას, მაგრამ ამისთვის აუცილებელია ამ შესაძლებლობის რეალიზაციის პირობების შექმნა.

უნდა აღინიშნოს, რომ წყლის ელექტროლიზი EVG-ში ხდება პირობებში, რომლებიც მნიშვნელოვნად განსხვავდება (და ნაკლებად შესწავლილი) სამრეწველო ელექტროლიზატორების მუშაობის პირობებისგან. რგოლთან წნევა უახლოვდება 2 მპა-ს, რგოლის წრეწირის სიჩქარე დაახლოებით 150 მ/წმ-ია, მბრუნავი კედლის მახლობლად სიჩქარის გრადიენტი საკმარისად დიდია და ამას გარდა მოქმედებს ელექტროსტატიკური და საკმაოდ ძლიერი მაგნიტური ველები. რა მიმართულებით შეიცვლება ΔH o, ΔG და Q ამ პირობებში, ჯერჯერობით უცნობია.

EVG ელექტროლიტში ელექტრომაგნიტური ჰიდროდინამიკის პროცესის თეორიული აღწერა ასევე რთული პრობლემაა.

ელექტროლიტის აჩქარების ეტაპზე მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული იონების და წყლის ნეიტრალური მოლეკულების ბლანტი ურთიერთქმედება არქიმედეს ძალის ცენტრიდანული და მსუბუქი კომპონენტების გავლენის ქვეშ, მსგავსი იონების ორმხრივი ელექტროსტატიკური მოგერიება, როდესაც ისინი უახლოვდებიან ერთმანეთს. დამუხტული რეგიონების ფორმირება, ამ რეგიონების მაგნიტური ძალის ეფექტი დამუხტული იონების მოძრაობაზე მუხტებისკენ.

მუდმივი მოძრაობისას, როდესაც ელექტროლიზი დაიწყო, მბრუნავ გარემოში ხდება იონების აქტიური რადიალური მოძრაობა (იონური დენი) და გამომავალი გაზის ბუშტები, მათი დაგროვება როტორის ლილვის მახლობლად და გარედან გატანა, პარამაგნიტური ჟანგბადის და დიამაგნიტური წყალბადის გამოყოფა. მაგნიტური ველი, ელექტროლიტის საჭირო ნაწილების მიწოდება (მოცილება) და შემომავალი იონების შეერთება მუხტის გამოყოფის პროცესთან.

შეკუმშვადი ადიაბატურად იზოლირებული სითხის უმარტივეს შემთხვევაში დადებითი და უარყოფითად დამუხტული იონების და ნეიტრალური მოლეკულების არსებობისას, ეს პროცესი შეიძლება აღწერილი იყოს (ერთ-ერთი კომპონენტისთვის) შემდეგი სახით [9]:

1. მოძრაობის განტოლებები გარე საზღვარზე (r=R, V-V pom):

¶ U/¶ t =(W× Ñ)U=-გრადი Ф+D (a × U+b × W),

¶ W/¶ t +(U× Ñ)W=-gradФ+D (a × W+b × U),

სადაც V არის საშუალო სიჩქარე, H არის მაგნიტური ველის სიძლიერე, U=V+H/(4× p×r) 0.5, W=V-H/(4× p×r) 0.5, Ф=P/r + (U-W) 2 /8, Р- წნევა, r - საშუალო სიმკვრივე, n , n m - კინემატიკური და „მაგნიტური“ სიბლანტე, a =(n +n m)/2, b =(n -n m)/2.

2. სითხის უწყვეტობისა და მაგნიტური ველის ხაზების დახურვის განტოლებები:

3. ელექტროსტატიკური ველის პოტენციალის განტოლება:

4. ქიმიური რეაქციების კინეტიკის განტოლებები, რომლებიც აღწერს ნივთიერებების ტრანსფორმაციის პროცესს (ტიპი (1.3)) შეიძლება აღწერილი იყოს:

dC a /dτ \u003d v (C o.a -C a) / V e -r a,

სადაც C a არის ქიმიური რეაქციის A პროდუქტის კონცენტრაცია (მოლ / მ 3),

v არის მისი მოძრაობის სიჩქარე, V e არის ელექტროლიტის მოცულობა,

r a - რეაგენტების გადაქცევის სიჩქარე ქიმიური რეაქციის პროდუქტად,

ო.ა-სთან - რეაქციის ზონაში მიწოდებული რეაგენტების კონცენტრაცია.

ლითონ-ელექტროლიტური ინტერფეისის დროს აუცილებელია ელექტროდის პროცესების კინეტიკა. ელექტროლიზის თანმხლები ზოგიერთი პროცესი აღწერილია ელექტროქიმიაში (ელექტროლიტების ელექტრული გამტარობა, ქიმიური ურთიერთქმედების აქტი ქიმიურად აქტიური კომპონენტების შეჯახებისას და ა.შ.), მაგრამ განხილული პროცესების ერთიანი დიფერენციალური განტოლებები ჯერ არ არსებობს.

5. ელექტროლიზის შედეგად აირის ფაზის წარმოქმნის პროცესი შეიძლება აღწერილი იყოს მდგომარეობის თერმოდინამიკური განტოლებების გამოყენებით:

y k =f(x 1,x 2,….x n,T),

სადაც y k არის მდგომარეობის შიდა პარამეტრები (წნევა, ტემპერატურა T, სპეციფიკური (მოლარული) მოცულობა), x i არის გარე ძალების გარე პარამეტრები, რომლებთანაც ურთიერთქმედებს საშუალო (ელექტროლიტის მოცულობის ფორმა, ცენტრიდანულის ველი და მაგნიტური ძალები, პირობები საზღვარზე), მაგრამ მბრუნავ სითხეში ბუშტების გადაადგილების პროცესი ჯერ კიდევ ცუდად არის გასაგები.

უნდა აღინიშნოს, რომ ზემოთ მოცემული დიფერენციალური განტოლებათა სისტემის ამონახსნები ჯერჯერობით მხოლოდ რამდენიმე უმარტივეს შემთხვევაშია მიღებული.

EVG-ის ეფექტურობა შეიძლება მიღებულ იქნას ენერგეტიკული ბალანსიდან ყველა დანაკარგის ანალიზით.

როტორის მუდმივი ბრუნვით საკმარისი რაოდენობის ბრუნვით, ძრავის სიმძლავრე N d იხარჯება:
როტორის N a აეროდინამიკური წინააღმდეგობის დაძლევა;
ხახუნის დანაკარგები ლილვის საკისრებში N p;
ჰიდროდინამიკური დანაკარგები N gd როტორში შემავალი ელექტროლიტის აჩქარების დროს, მისი ხახუნის როტორის ნაწილების შიდა ზედაპირზე, ელექტროლიზის დროს წარმოქმნილი გაზის ბუშტების ლილვისკენ მიმართული მოძრაობის გადალახვა (იხ. სურ. 1) და ა.შ.;
პოლარიზაცია და ომური დანაკარგები N om ელექტროლიზის დროს დახურულ წრეში დენის გადინებისას (იხ. სურ. 1);
დადებითი და უარყოფითი მუხტებით წარმოქმნილი N k კონდენსატორის გადატენვა;
ელექტროლიზი N w.

მოსალოდნელი დანაკარგების მნიშვნელობის შეფასებით, შესაძლებელია ენერგეტიკული ბალანსიდან განვსაზღვროთ ენერგიის N ფრაქცია, რომელიც დავხარჯეთ წყლის ჟანგბადად და წყალბადად დაშლაზე:

N w \u003d N d -N a -N p -N gd -N om -N k.

ელექტროენერგიის გარდა, აუცილებელია სითბოს დამატება N q \u003d N we × Q / D H o სიმძლავრით ელექტროლიტის მოცულობაზე (იხ. გამოხატულება (6)).

მაშინ ელექტროლიზისთვის მოხმარებული მთლიანი სიმძლავრე იქნება:

N w = N we + N q .

EVG-ში წყალბადის წარმოების ეფექტურობა უდრის სასარგებლო წყალბადის ენერგიის N w თანაფარდობას ძრავაში დახარჯულ ენერგიასთან N d:

h \u003d N w ּk / N d

სად რომითვალისწინებს EHG მუშაობის ჯერ კიდევ უცნობი მატებას ცენტრიდანული ძალებისა და ელექტრომაგნიტური ველის გავლენის ქვეშ.

EHG-ის უდავო უპირატესობა არის მისი ავტონომიური გამოყენების შესაძლებლობა, როდესაც არ არის საჭირო წყალბადის გრძელვადიანი შენახვა და ტრანსპორტირება.

EVG ტესტის შედეგები

დღეისათვის EVG-ის ორი მოდიფიკაცია წარმატებით იქნა გამოცდილი, რამაც დაადასტურა ელექტროლიზის პროცესის შემუშავებული მოდელის მართებულობა და წარმოებული EVG მოდელის შესრულება.

ტესტების დაწყებამდე შემოწმდა წყალბადის რეგისტრაციის შესაძლებლობა AVP-2 გაზის ანალიზატორის გამოყენებით, რომლის სენსორი რეაგირებს მხოლოდ გაზში წყალბადის არსებობაზე. აქტიური ქიმიური რეაქციის დროს გამოთავისუფლებული წყალბადი Zn+H 2 SO 4 = H 2 + ZnSO 4 მიეწოდება AVP-2-ს ვაკუუმ კომპრესორის DS112 გამოყენებით ვინილის ქლორიდის მილის მეშვეობით 5 მმ დიამეტრით და 5 მ სიგრძით. ფონის წაკითხვის საწყის დონეზე V o =0.02% vol. AVP-2 ქიმიური რეაქციის დაწყების შემდეგ წყალბადის მოცულობითი შემცველობა გაიზარდა V=0,15% მოც., რამაც დაადასტურა ამ პირობებში აირის გამოვლენის შესაძლებლობა.

2004 წლის 12-18 თებერვალს ჩატარებული ტესტების დროს, 60 ° C-მდე გაცხელებული გოგირდმჟავას ხსნარი (კონცენტრაციით 4 მოლ/ლ), ჩაასხეს როტორის კორპუსში, რომელიც ათბობდა როტორს 40 ° C-მდე. ექსპერიმენტული კვლევების შედეგებმა აჩვენა შემდეგი:

1. ელექტროლიტის ბრუნვის დროს (კონცენტრაციით 4 მოლ/ლ), ცენტრიდანული ძალით, შესაძლებელი იყო სხვადასხვა მოლეკულური წონის დადებითი და უარყოფითი იონების გამოყოფა და ერთმანეთისგან განცალკევებულ ადგილებში მუხტების წარმოქმნა, რამაც გამოიწვია ამ უბნებს შორის პოტენციური სხვაობის გამოჩენა, რომელიც საკმარისია ელექტროლიზის დასაწყებად, როდესაც დენი დახურულია გარე ელექტრულ წრეში.

2. მას შემდეგ, რაც ელექტრონები გადალახავდნენ პოტენციურ ბარიერს მეტალ-ელექტროლიტის ინტერფეისზე როტორის სიჩქარით n=1000…1500 rpm, დაიწყო წყლის ელექტროლიზი. 1500 rpm-ზე წყალბადის ანალიზატორი AVP-2 დაფიქსირდა წყალბადის გამოსავლიანობა V = 6...8 % vol. გარემოდან ჰაერის შეწოვის პირობებში.

3. როდესაც სიჩქარე შემცირდა 500 rpm-მდე, ელექტროლიზი შეჩერდა და გაზის ანალიზატორის ჩვენებები დაუბრუნდა საწყისს V 0 =0.02…0.1% vol.; 1500 rpm-მდე სიჩქარის ზრდით, წყალბადის მოცულობითი შემცველობა კვლავ გაიზარდა V = 6 ... 8% vol..

როტორის 1500 ბრ/წთ სიჩქარის დროს წყალბადის გამოსავლიანობა 20-ჯერ გაიზარდა ელექტროლიტის ტემპერატურის ზრდით t=17 o-დან t=40 o C-მდე.

დასკვნა

1. შემოთავაზებული, წარმოებული და წარმატებით გამოცდილი ინსტალაცია წყლის დაშლის ახალი შემოთავაზებული მეთოდის მართებულობის შესამოწმებლად ცენტრიდანული ძალების სფეროში. ცენტრიდანული ძალების ველში გოგირდმჟავას ელექტროლიტის (4 მოლ/ლ კონცენტრაციით) ბრუნვის დროს მოხდა სხვადასხვა მოლეკულური წონის დადებითი და უარყოფითი იონების გამოყოფა და ერთმანეთისგან დაშორებულ ადგილებში წარმოიქმნა მუხტები, რაც გამოიწვია პოტენციური სხვაობის გამოჩენა ამ უბნებს შორის, რაც საკმარისია ელექტროლიზის დასაწყებად მოკლე ჩართვის დენით გარე ელექტრულ წრეში. ელექტროლიზის დაწყება დაფიქსირდა როტორის ბრუნვის რაოდენობაზე n=1000 rpm.
   1500 rpm-ზე წყალბადის გაზის ანალიზატორი AVP-2 აჩვენებდა წყალბადის გამოყოფას მოცულობითი პროცენტით 6...8 vol.%.
2. ჩატარდა წყლის დაშლის პროცესის ანალიზი. ნაჩვენებია, რომ მბრუნავ ელექტროლიტში ცენტრიდანული ველის მოქმედებით შეიძლება წარმოიშვას ელექტრომაგნიტური ველი და წარმოიქმნას ელექტროენერგიის წყარო. როტორის გარკვეული სიჩქარით (ელექტროლიტსა და ელექტროდებს შორის პოტენციური ბარიერის გადალახვის შემდეგ) იწყება წყლის ელექტროლიზი. დადგინდა, რომ წყლის ელექტროლიზი ცენტრიდანულ გენერატორში ხდება პირობებში, რომლებიც მნიშვნელოვნად განსხვავდება ჩვეულებრივი ელექტროლიზატორებისგან:
   - მოძრაობის სიჩქარისა და წნევის გაზრდა მბრუნავი ელექტროლიტის რადიუსის გასწვრივ (2 მპა-მდე);
   - აქტიური გავლენა ელექტრომაგნიტური ველების იონების მოძრაობაზე, რომელიც გამოწვეულია მბრუნავი მუხტებით;
   - თერმული ენერგიის შთანთქმა გარემოდან.
   ეს ხსნის ახალ შესაძლებლობებს ელექტროლიზის ეფექტურობის გაზრდისთვის.
3. ამჟამად მიმდინარეობს შემდეგი უფრო ეფექტური EHG მოდელის შემუშავება გენერირებული ელექტრული დენის, წარმოქმნილი მაგნიტური ველის პარამეტრების გაზომვის შესაძლებლობით, ელექტროლიზის პროცესში დენის კონტროლი, გამავალი წყალბადის მოცულობის შემცველობის გაზომვა, მისი ნაწილობრივი. წნევა, ტემპერატურა და ნაკადის სიჩქარე. ამ მონაცემების გამოყენებით, ძრავის უკვე გაზომულ ელექტრო სიმძლავრესთან და როტორის ბრუნვის რაოდენობასთან ერთად, საშუალებას მოგცემთ:
   - EVG-ის ენერგოეფექტურობის განსაზღვრა;
   - შეიმუშავონ სამრეწველო აპლიკაციებში ძირითადი პარამეტრების გამოთვლის მეთოდოლოგია;
   - გამოიკვეთოს მისი შემდგომი გაუმჯობესების გზები;
   - გაირკვეს მაღალი წნევის, სიჩქარის და ელექტრომაგნიტური ველების გავლენა ელექტროლიზზე, რომელიც ჯერ კიდევ ცუდად არის შესწავლილი.
4. სამრეწველო ქარხანა შეიძლება გამოყენებულ იქნას წყალბადის საწვავის დასამზადებლად შიდა წვის ძრავების ან სხვა ელექტრო და თერმული დანადგარების დასამუშავებლად, აგრეთვე ჟანგბადის ტექნოლოგიური საჭიროებისთვის სხვადასხვა ინდუსტრიაში; ფეთქებადი გაზის მიღება, მაგალითად, გაზის პლაზმური ტექნოლოგიისთვის მთელ რიგ ინდუსტრიებში და ა.შ.
5. EHG-ის უდავო უპირატესობა არის ავტონომიური გამოყენების შესაძლებლობა, როდესაც არ არის საჭირო წყალბადის ტექნიკურად რთული გრძელვადიანი შენახვა და ტრანსპორტირება.
6. წყლიდან საკმარისად იაფი წყალბადის მოპოვების ტექნოლოგია ნარჩენების დაბალი ხარისხის თერმული ენერგიის გამოყენებით და ეკოლოგიურად სუფთა ნარჩენების (ისევ წყალი) გამოშვება შემდგომი დაწვის დროს გაუცნობიერებელ ოცნებად ჩანდა, მაგრამ EVG-ის პრაქტიკაში დანერგვით ის რეალობად იქცევა. .
7. გამოგონებამ მიიღო პატენტი No2224051 2004 წლის 20 თებერვალს.
8. ამ დროისთვის მიმდინარეობს ანოდისა და კათოდის დაფარვის, ასევე ელექტროლიტის დაპატენტება, რაც ელექტროლიზის პროდუქტიულობას ათჯერ გაზრდის.

გამოყენებული წყაროების სია

1. ფრიშ ს.ე., ტიმორევა ა.ი. ზოგადი ფიზიკის კურსი, ტომი 2, M.-L., 1952, 616 გვ.
2. კრასნოვი კ.ს., ვორობიოვი ნ.კ., გოდნევი ი.ნ. და ა.შ.ფიზიკური ქიმია. ელექტროქიმია. ქიმიური კინეტიკა და კატალიზი, მ., უმაღლესი სკოლა, 2001, 219 გვ.
3. შპილრაინი ე.ე., მალიშენკო ს.პ., კულესოვი გ.გ. წყალბადის ენერგიის შესავალი, 1984 წ.10.
4. პუტინცევი ნ.მ. ყინულის, მტკნარი და ზღვის წყლის ფიზიკური თვისებები, სადოქტორო დისერტაცია, მურმანსკი, 1995 წ.
5. კანარევი ფ.მ. წყალი ენერგიის ახალი წყაროა, კრასნოდარი, 2000, 155 წ.
6. ზაცეპინი გ.ნ. წყლის თვისებები და სტრუქტურა, 1974, 167 წ.
7. Yavorsky B.M., Detlaf A.A. ფიზიკის სახელმძღვანელო, მ., ნაუკა, 1971, 939 გვ.
8. არატრადიციული წყალბადის წარმოების ეკონომიკა. ელექტროქიმიური სისტემებისა და წყალბადის კვლევის ცენტრი, 2002, ინჟინერი, tamh, edutces/ceshr/center.
9. პორტატული მრავალფუნქციური წყალბადის ანალიზატორი AVP-2, Alpha BASSENS ფირმა, ბიოფიზიკის დეპარტამენტი, მოსკოვის ფიზიკა-ტექნიკური ინსტიტუტი, მოსკოვი, 2003 წ.

pax (MGD). ძირითადი იდეა ეს არის. სამუშაო კამერაში (ნახ. 2), საწვავის წვის პროდუქტების გამო, შენარჩუნებულია რამდენიმე ათასი გრადუსი ტემპერატურა. და ამ ტემპერატურაზე გაზი, რა თქმა უნდა, ძლიერ იონიზირებულია. ელექტროგამტარი აირის იონიზაციის გასაზრდელად მას ემატება ცეზიუმის, კალციუმის და კალიუმის შემცველი დანამატები. შედეგად მიღებული პლაზმა იფეთქება დიდი სიჩქარით ცვლადი ჯვრის მონაკვეთის არხით, რომელიც მოთავსებულია ძლიერ მაგნიტურ ველში. როგორც ცნობილია, პლაზმური ნაკადის ელექტრონები და იონები - ელექტრულად დამუხტული ნაწილაკები - გავლენას ახდენენ ძალებით, რომლებიც გადახრის მათ ზედა ან ქვედა ელექტროდებზე. არის ელექტრო დენი.

ჩვენს ქვეყანაში უკვე შეიქმნა ნახევრად ინდუსტრიული MHD დანადგარები, მიღებულია ელექტრო დენი.

დღეს ჩვენ ვთავაზობთ MHD გენერატორის მოდელის შეკრებას და ტესტირებას. ჩვენ შევცვალეთ იონიზებული აირის ნაკადი ელექტროლიტის ნაკადით. ამ ჩანაცვლების მნიშვნელობა არ იცვლება. თხევადი MHD გენერატორის მოდელი გაჩვენებთ არა მხოლოდ ელექტროლიტებში თავისუფალი იონების არსებობას და მათ არარსებობას სხვა ხსნარებში, არამედ გაჩვენებთ მაგნიტურ ველში იონებზე მოქმედი გადახრის ძალის არსებობას, რაც რა თქმა უნდა ხდება მაგნიტოჰიდროდინამიკური გენერატორი.

მოწყობილობა არის 120 X 26 X 18 მმ ზომების პლექსიგლასის მართკუთხა ზოლი 1 (ნახ. 3), რომლის შიგნით მთელ სიგრძეზე გაბურღულია ცილინდრული არხი 12 მმ დიამეტრით. სეგმენტური ჯვრის მონაკვეთის ორი სპილენძის ან სპილენძის ზოლები (კონდენსატორის ფირფიტები, ელექტროდები) 2 დაყენებულია არხის გასწვრივ, დაკავშირებულია ტერმინალებთან 3. ალუმინის ძუძუს 4 ჩასმულია მოწყობილობის კიდეების გასწვრივ.

რეზინის მილების კავშირები. პლექსიგლასის ცილინდრები 5 წებოვანია ზოლის წინა და უკანა სახეებზე, რომელზედაც დატანილია კერამიკული რგოლის მაგნიტები 6 20 მმ დიამეტრით სკოლებისთვის ინდუსტრიის მიერ წარმოებული ნაკრებიდან. მოწყობილობა აღჭურვილია საყრდენი ჯოხით 7 შტატივში დასამაგრებლად.

მიმდინარე ელექტროლიტის თითოეულ იონზე (კალიუმის ბრომიდის ხსნარი, ნატრიუმის ქლორიდი) გავლენას ახდენს გადახრის ძალა, ან, როგორც მას უწოდებენ, ლორენცის ძალა.

იონების გამოყოფის შედეგად წარმოიქმნება ელექტრული ველი, რომლის კულონის ძალები აბალანსებს ლორენცის ძალას:

E = ^f = VB, U = dVB.

აქ U არის პოტენციური სხვაობა ელექტროდებს შორის,

V - იონების სიჩქარე (ნაკადი),

B - მაგნიტური ველის ინდუქცია,

d არის მანძილი ელექტროდებს შორის.

ვინაიდან ხსნარის ელექტრული წინააღმდეგობა ძალიან მცირეა, დენის სიძლიერე საკმარისია სკოლის საჩვენებელი ვოლტმეტრიდან გალვანომეტრით გასაზომად.

მაგნიტების რაოდენობის, ელექტროლიტის ნაკადის სიჩქარის, მისი კონცენტრაციისა და თავად ელექტროლიტის შეცვლით, შეიძლება შეიქმნას სახალისო ექსპერიმენტების სერია emf დამოკიდებულების შესასწავლად. MHD გენერატორი მაგნიტური ველის ინდუქციისგან, ნაკადის სიჩქარე, იონების კონცენტრაცია, მათი მუხტი და მასა.

აღწერა

მაგნიტოჰიდროდინამიკური ეფექტი - ელექტრული ველის და ელექტრული დენის წარმოქმნა, როდესაც ელექტრული გამტარი სითხე ან იონიზებული აირი მოძრაობს მაგნიტურ ველში. მაგნიტოჰიდროდინამიკური ეფექტი ეფუძნება ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენს, ე.ი. მაგნიტური ველის ხაზების გამტარ გამტარში დენის გაჩენაზე. ამ შემთხვევაში გამტარებია ელექტროლიტები, თხევადი ლითონები და იონიზირებული აირები (პლაზმა). მაგნიტურ ველზე გადაადგილებისას მათში ჩნდება საპირისპირო ნიშნების მუხტის მატარებლების საპირისპირო მიმართული ნაკადები. მაგნიტოჰიდროდინამიკური ეფექტის საფუძველზე შეიქმნა მოწყობილობები - მაგნიტოჰიდროდინამიკური გენერატორები (MHD გენერატორები), რომლებიც მიეკუთვნება თერმული ენერგიის ელექტრო ენერგიად პირდაპირი გადაქცევის მოწყობილობებს.

თუ გამტარი არის თხევადი, მაშინ ელექტროენერგიის გამომუშავება ხდება მხოლოდ ელექტროგამტარი სითხის ნაკადის კინეტიკური ან პოტენციური ენერგიის ნაწილის გარდაქმნის გამო, პრაქტიკულად მუდმივ ტემპერატურაზე.

ნახ. 1 გვიჩვენებს MHD გენერატორის მუშაობის პრინციპს, სადაც მითითებულია მაგნიტური ველის B მიმართულება, რომელიც გამოიყენება გამტარზე (მოძრავი ელექტროლიტი, ლითონი, იონიზებული გაზი, პლაზმა) V სიჩქარით.

MHD გენერატორის მუშაობის პრინციპი

ბრინჯი. 1

ელექტრული ენერგია აღებულია ელექტროდების ბოლოებიდან (გამტარი MHD გენერატორები), რომლებიც კონტაქტშია მოძრავ გამტარ გარემოსთან (ნახ. 1 გვიჩვენებს დატვირთვის წინააღმდეგობას R) ან დინების ინდუქციური შეერთების დახმარებით დატვირთვის წრედს (ინდუქცია). MHD გენერატორები).

Დროის განაწილება

დაწყების დრო (log to -9 to -6);

სიცოცხლის ხანგრძლივობა (log tc -6-დან 15-მდე);

დეგრადაციის დრო (log td -9 to -6);

განვითარების ოპტიმალური დრო (log tk -8-დან -6-მდე).

დიაგრამა:

ეფექტის ტექნიკური რეალიზებები

ხაზოვანი ფარადეის სექციური MHD გენერატორი

ტექნიკური განხორციელება - ფარადეის ხაზოვანი დანაწევრებული MHD გენერატორის დიაგრამა - ნაჩვენებია ნახ. 2.

ხაზოვანი MHD გენერატორი

ბრინჯი. 2

აღნიშვნები:

2 - ელექტროდები;

3 - interelectrode იზოლატორები;

4 - გვერდითი საიზოლაციო კედლები;

5 - დატვირთვის წინააღმდეგობა; ისრები მიუთითებს დატვირთვის დენის მიმართულებას

ეფექტის გამოყენება

MHD ეფექტი გამოიყენება ელექტრო რეაქტიული სარაკეტო ძრავებში, ელექტროგამტარ სითხეების ნაკადის მრიცხველებში, მაგნიტოჰიდროდინამიკურ დენის გენერატორებში, რომლებშიც თერმული ენერგია პირდაპირ გარდაიქმნება ელექტრო ენერგიად. MHD გენერატორების მთავარი უპირატესობა თერმულებთან შედარებით (მაგალითად, გაზის ტურბინები) არის ის, რომ პლაზმას აქვს მაღალი ტემპერატურა და ეს იწვევს ეფექტურობის ზრდას.