液态金属磁流体发电系统

该文介绍了液态金属磁流体发电的基本原理 ,说明了两种类型发电系统的结构与工作过程 ,并进行了相应热力学分析。结果表明 ,液态金属磁流体发电系统具有效率高 ,结构简单 ,可利用的热源范围广等优点 ,将其和太阳能、核能结合起来 ,有着很好的应用前景。图 5参

液态金属磁流体发电系统低电压高变比能量收集电路设计

液态金属磁流体(Liquid Metal Magnetohydrodynamic,LMMHD)的发电原理为在外力作用下驱使液态金属切割磁场进行发电,具有输出电流大、电压低且输出易受负载特性影响的特点,因此能量收集很困难。为了解决这一问题,分析LMMHD发电系统的电源特性,提出了基于Boost变换器的能量收集方案,并通过状态空间平均法建模分析了Boost变换器的输入及输出阻抗特性,验证了Boost变换器对于LMMHD发电系统的适用性。此外,针对传统锂电池储能电压需求,提出了应用并联交错型Boost变换器和基于二极管-电容组合结构的Boost变换器的电能收集方案。最后,参考具体的LMMHD发电系统设计了对应的能量收集电路,并通过Matlab仿真验证了设计的合理性。仿真结果表明,改进型Boost变换器实现了20倍高变比升压,实现了50 W、4 V的功率输出。

液态金属磁流体发电系统气液两相混合器设计与数值模拟

针对液态金属磁流体(Liquid metal magnetohydrodynamic,LMMHD)发电系统,设计出四种气—液态金属两相混合器,对液态金属(镓铟锡合金)和二氧化碳气体在混合器及发电通道内的两相流场进行模拟和对比分析,同时对具有最佳混合效果的混合器所连接的发电通道的发电性能进行研究。结果表明,利用诱导磁场法预测计算得到的空载电压计算值与理论值相比,误差小于5%;在相同气液入口压力(pl=pg=1.5 MPa)条件下,不同气液两相混合器结构可以产生搅拌流、环状流、弹状流和分散流等流型;在不同气液入口压力下,综合考虑发电通道内的两相流型、液态金属的平均体积分数、平均速度和均匀度,发现双喷嘴式混合器(model 4)的混合效果最佳;此外,发电通道内的电流密度和平均电磁功率密度的大小均与液态金属的体积分数呈正相关。

新型液态金属磁流体发电机的等效电路模型

为建立准确的新型液态金属磁流体发电机等效电路,分析端部效应对发电机性能的影响,从该类发电机的基本稳态电磁关系出发,在发电通道内部三维数值分析的基础上,建立考虑端部效应的等效电路模型,并给出该等效电路模型中各参数的计算公式。利用该等效电路模型,对实验样机的稳态输出特性进行计算,并和不考虑端部效应的等效电路模型的计算结果、实验结果进行对比分析。样机的计算结果和实验结果对比表明,给出的等效电路模型和计算方法是正确的,具有较高的计算精度。

液态金属磁流体发电机电枢反应分析

为研究液态金属磁流体(LMMHD)发电机内部感生电流产生的感应磁场对外部永磁磁路的影响,采用3D有限元法分析了不同感生电流下LMMHD发电机的磁路分布特点、永磁体工作点磁密及工作气隙磁密分布规律,得到了LMMHD发电机电枢反应特性。结果表明,LMMHD发电机内电枢电流产生的感应磁场使工作气隙磁场发生畸变,永磁体产生去磁效应,铁磁部件磁通密度增大、甚至达到磁饱和,磁路漏磁增大;当外磁路已达到磁饱和,电枢反应磁场减小工作气隙有效磁场分量、增大工作气隙端部漏磁,且在工作气隙中间区域产生Y方向磁场分量(电枢电流为X方向)。

液态金属磁流体发电通道特性分析

为了研究影响液态金属磁流体发电通道发电性能的因素,文章对5个不同负载系数下的发电通道的流场、电场等进行了三维数值模拟分析。利用仿真分析得到的数据来研究发电通道参数对感应电动势的影响,以及发电通道在不同负载系数下的输出电压和输出功率等的变化规律。在此基础上对发电通道的设计进行优化,以提高液态金属磁流体发电机的发电效率。研究结果表明:当负载系数为0.5~0.7时,发电通道的输出功率和发电效率取得最大值;随着入口速度、磁感应强度和通道宽度的增大,发电通道的感应电动势均有增大的趋势,但增大的趋势逐渐减小;优化后的通道参数为入口速度为7 m/s,磁感应强度为0.8 T,通道宽度为0.9 m。

基于波浪能转换的液态金属磁流体发电机的性能分析(英文)

本文对负载情况下液态金属磁流体(Liquid Metal Magnetohydrodynamic,LMMHD)发电机发电通道内的电磁、流场进行了三维数值模拟;在此基础上,计算出不同流速和负载系数下LMMHD发电机的输出电流、输出电压、输出功率以及发电机效率并和实验结果进行对比,进而研究了液态金属磁流体发电机的输出特性。研究结果表明:样机的计算结果和实验结果较为一致;当负载系数为0.66、通道内流速为1.8m/s时,获得34.5%的最大发电机效率;当负载系数为0.44、通道内流速为3.6m/s时,获得209.4W的最大输出功率。另外,本文研究了通道内绝缘板的作用,研究结果表明,绝缘板能有效地减少端电流。

液态金属磁流体发电研究进展

回顾了液态金属磁流体发电系统的工作原理与发电过程,阐述了当前液态金属磁流体发电研究中的重点和关键问题,归纳总结了国内外研究进展,对比分析了实验和数值研究结果及其在工程应用中还存在的问题,为火力发电工程应用中低温余热回收利用等关键技术提供了一种途径。

基于LMMHD波浪能发电机特性的高效实时输出功率控制系统

针对目前液态金属磁流体(LMMHD)波浪能发电机输出功率控制系统响应慢、精度差、变换效率低、低压下不能可靠换向的问题,在LMMHD波浪能发电机输出特性分析的基础上,提出一种通过实时调节LMMHD发电机等效负载来控制发电机输出功率的控制策略,该控制策略快速准确且多模块并联时不存在并联均流问题。通过对考虑寄生参数影响的主电路效率的理论分析,得到了所提输出功率控制策略下主电路效率的变化规律,进而提出了多模块并联的方案,提高了系统效率,降低了单模块的设计难度。并提出了一种滚动时域判断和双模块独立驱动的换向驱动方法,在实现低压下可靠换向的同时避免了电流从体二极管流通,降低了导通损耗。仿真和样机实验结果验证了所提策略的有效性。

一种阀式磁流体波浪能直接发电系统的研究

介绍液态金属磁流体(LMMHD)波浪能发电的基本原理以及该发电方式与其他传统波浪能发电装置的主要区别。根据液态金属磁流体波浪能直接发电的原理提出适用于该发电系统的波浪能俘获装置应具有的主要特征。综合分析国内外现有的波浪能发电系统及其俘浪装置的结构、原理,通过分析对比,提出一种适用于液态金属磁流体发电系统的新型阀式结构,并进行初步设计。

液态金属在电气领域的应用与展望

液态金属是一种具有独特物理属性的功能材料,在常温下处于液相状态,具有导电性强,热导率高、可重复利用等特点,多用于限流技术、3D打印、柔性电子、储能等领域。近年来,液态金属在国内外学者的探索研究下已经成为重大科技前沿热点。为此回顾了国内外几种典型液态金属的发展历程,对液态金属的热力学性能、导电性能、流动性能等进行了介绍;从应用原理、工作性能等方面总结了液态金属在故障限流器领域、开关领域、磁流体发电领域、储能电池领域的研究现状,并提出了在这些领域未来的研究重点;基于液态金属的性能,对其在特高压直流电气开断中能量快速耗散、滑动电接触等领域的潜在应用进行了展望。

一种应用液压系统的新型波浪发电实验模型设计

利用海洋波浪能为人类提供电力是当前可再生能源领域研究的热点之一。根据液态金属磁流体理论设计一套液态金属磁流体波浪能直接发电实验装置,并对加工安装好的装置进行气密性试验。结果表明系统密封性好,能承受0.709MPa压力。

聚变发电反应堆双冷液态锂铅包层模块结构设计与分析

给出聚变发电反应堆FDS Ⅱ模块式液态锂铅包层(DLL)结构方案,以低活化马氏体(RAFM)钢为结构材料,采用液态金属LiPb作为增殖材料和冷却剂,使用碳化硅流道插件作为电绝缘和热绝缘。包层的设计特点体现在:从增殖区、冷却剂流道、屏蔽包层、母管、机械连接、维修装配等几个方面全局考虑包层设计,结构布置完整;独有的“”形隔板设计使氦气冷却回路容易实现,增殖流道简单,可简化制造工艺,提高可靠性。同其他液态锂铅包层相比,DLL包层在冷却剂系统、制造、装配上可成就较高的可行性。

中科院金属所成功制备ADS系统用5吨级SIMP钢

加速器驱动次临界ADS（Accelerator Driven Subcritical）系统是未来先进核嬗变能系统，不仅可以用以处理高放核废料，将其变为低放核废料，还可以利用期间产生的核能发电。ADS系统由加速器、散裂靶、反应堆三部分组成，其中散裂靶用结构材料需要同时具有耐高温、抗辐照、抗液态金属腐蚀等性能，目前国内外还没有可供参比的同类材料，因此其研发具有挑战性。

液态金属磁流体发电机性能分析

为探究液态金属磁流体发电机性能,基于计算流体力学技术对发电通道进行三维数值模拟分析。采用改进的湍流模型提高计算精度,通过空载情况下获得的空载电压计算负载电压,定义实际输出功率;分析不同负载系数下发电通道内部电流密度分布;探究通道入口速度、磁感应强度、负载系数对发电机性能的影响。结果表明:输入功率随着负载系数的增大而减小,存在最优负载系数使得输出功率和发电机效率最大;入口速度和磁感应强度增大,输入功率和输出功率均提高,然而入口速度增大会降低发电机效率,磁感应强度的增大对提高发电效率有正面作用,但是当磁感应强度增大到一定程度,磁场对效率的提高作用不再明显。为使发电机性能最优应尽量增大外加磁感应强度,保持入口速度适中,且选择负载系数为0.5—0.6。

奇特的发电方法

磁流体发电 磁流体发电就是利用热等离子气体或液态金属等导电体与磁场相互作用，把热能直接转换成电能的发电方式。常规火力发电需将燃料的热能通过汽轮机先转换成机械能，带动发电机发出电能，比磁流体发电多一个环节，效率自然较低。磁流体发电不仅没有此转换环节，而且允许采用更高的入口温度，因而它的热效率高。如果与常规火力发电机组联合循环运行，其综合热效率可达50％-60％。磁流体发电装置没有高温、高速的旋转运动部件，能减少大气污染，节省冷却用水，是一种很有发展前途的发电方式。

美国新技术降低太阳能发电成本

为了提高太阳能发电效率，美国IBM的工程师近日研发出一钟新的太阳能发电系统，其中包括太阳能电池组和一个液态金属冷却系统。预计这项技术有望大幅降低太阳能发电成本。

新型波浪能发电技术演示装置研制成功

中国科学院电工研究所与传世宇机械有限责任公司通力合作，经过一年多的努力，于近日研制成功了液态金属磁流体波浪能直接发电的原理性演示装置，验证了该技术的原理可行性。

磁流体发电的新进展

目前,人类使用的电能一部分来源于汽轮机带动发电机的火力发电。这种发电方式,机械能转化为电能的效率只有30％～40％,其余60％以上的能量被白白浪费了。若采用磁流体发电机。