浅析“磁流体发电机”的难点突破
浅谈磁流体发电技术与展望
2017年12月上Mcchanics-clccLronics Applied Technique浅谈磁流体发电技术与展望豆伟超(中国原子能科学研究院，北京102413)摘要：宇宙磁场是天体物理学中十分重要的研究课题，早在几千年前人类就发现了磁体，而后对其进行不断的研究创造。
科技时代的 今天，人们对磁体的研究已经取得了很大的成绩，并且还会持续发展。
本文介绍磁流体发电技术的原理，分析磁流体发电技术使用中的 特点，对磁流体发电技术的实际应用进行展望。
关键词:磁流体发电；技术;前景展望中图分类号:TM313 文献标志码:A文章编号=1672-3872(2017)23-0119-02磁流体是一门结合了流体力学和电动力学的研究学科。
研究导电流体在电磁场中对的运动规律。
磁流体发电技术在工程应用不断面临大量的技术问题，很多关键技术还需要进一步完善和研究，加快磁流体发电技术为走向工程应用起到了重要的支撑作用，是未来工业发展的必然趋势。
1磁流体发电技术一般物质在温度不断升高的情况下，依次呈现为固态、液态、气态，物质分子的排序会逐渐呈现无序化。
让物质进去气态之后继续升高温度，其中大量的分子就会被分解成为电子和正离子，电子、离子和不带电的中性粒子在整体上表现出了电中性的电离气体，这就是等离子体。
普通气体主要进行的是热运动，而等离子体在进行热运动之外还能产生等离子体震荡，等离子体内存有大量的电子，会成为良好的导体，但是普通气体是绝缘体，对电 磁场没有反应。
磁流体发电技术是一种高新技术产业下的新式发电技术，是让等离子体高速的流过磁场，切割磁感线产生电流咱1。
磁流体发电技术存在明显的技术优势，相较于火电，减少了燃料化学能、烟气热能，比风力发电成本更低，没 有核电的高危险性。
磁流体发电技术在发电过程中转换环节少，能量损失就小，发电效率就高。
磁流体发电从类型来划分，可以分为开环磁流体发电和闭环磁流体发电。
开环磁流体发电是让工质在燃烧室中充分燃烧，产生高温等离子体，在通过喷嘴加速后释放，高速切割磁力线发电。
磁流体发电机高中物理
磁流体发电机高中物理磁流体发电机（Magnetohydrodynamic generator，MHD），又称磁流体转换器，是一种以磁力光学和流体动力学原理为基础的发电机。
它利用热能或外部热能改变流体的性质，以利用磁力将流体的动能转换为电能的一种装置。
一、磁流体发电机的原理1、热能被用来加热流体：将热能转换为流体的动能，大大提高了流体的热导率，能够形成流体的流动态。
2、磁场的作用：当磁流体流动时，伴随着磁场的存在，从而形成一个回路，并能够产生涡流。
3、涡流的发电：运动在磁场内，流体会产生涡流及磁感应，再通过涡流发电机产生电能。
二、磁流体发电机的优点1、具有高效率：涡流发电机的转矩效率和功率效率均高，可以达到85％左右。
2、可靠性高：磁流体转换器仅需一些调节器就可完成，可提高可靠性和稳定性。
3、节省成本：利用热能或外部热能改变流体的状态，无需增加费用，可以节约开支。
三、磁流体发电机的缺点1、相对质量较大：由于设备中使用了磁铁、管道和高温工艺等 B型附件，所以设备的质量比较大。
2、管道运行积灰：大部分操作都需要在较高的温度环境中工作，很容易积聚灰尘，影响运行效率。
3、外界环境变化大：磁流体发电机受外部热能的影响较大，如果室温突然升高，可能会造成抗性的变化，影响其性能。
四、磁流体发电机的应用1、航空航天：磁流体发电机能够发挥航天器登月航行，太阳能电池发电、推进等作用，广泛应用于航天工程。
2、化工行业：磁流体发电机可以发挥流体的作用，在化工行业用来控制温度和添加催化剂，促进化学反应。
3、动力发电：磁流体发电机可用来作为发电机组的主要部件，发电效率高，能够做到对环境无害，因此在发电领域有着广泛的应用。
磁流体发电机
• 美国科学家首先提出磁流体发电机的概念 • 20世纪70年代开始进行实验研究
磁流体发电机的技术发展经历了几个阶段
• 基本原理和实验方法的研究阶段 • 关键技术和系统集成的研究阶段 • 应用领域和产业化的研究阶段
磁流体发电机在能源领域的应用
磁流体发电机在火力发电和核能发电领域具有广泛 应用前景
• 基本原理和实验方法已经成熟 • 关键技术取得了突破，系统集成技术取得进展
磁流体发电机在实际应用中仍面临技术难题
• 磁场发生器和电极的材料和设计问题 • 流体的磁化和运动控制问题 • 磁流体发电机的稳定性和可靠性问题
磁流体发电机面临的技术挑战与问题
磁流体发电机面临的主要技术挑战包括材料、设计 和控制问题
磁流体发电机的研究方向包括实验研究、 数值模拟和应用研究
• 开发高性能磁场发生器和电极材料 • 研究智能化控制技术，提高发电效率 和稳定性 • 研究系统集成技术，实现磁流体发电 机的高效应用
• 加强实验研究，验证理论分析和数值 模拟结果 • 开展数值模拟，优化磁流体发电机的 设计和性能 • 加强应用研究，推动磁流体发电机的 实际应用和产业化进程
• 能够有效利用废热和余压能源，提高 能源利用效率 • 在核电站和火力发电厂等领域具有潜 在应用价值
磁流体发电机在新能源开发和节能技术 方面具有优势
• 在太阳能、风能等新能源领域具有广 泛应用前景 • 能够为电动汽车、照明系统等提供高 效、稳定的电能
磁流体发电机在其他领域的潜在应用
磁流体发电机在生物医学和环境保护领域具有潜在应用价值
• 磁场发生器产生稳定的磁场 • 流体通道使流体在磁场中运动 • 电极将产生的电动势输出
磁流体发电机的工作原理可以分为两个 过程
磁流体发电技术
关于磁流体发电技术的几个问题摘要：磁流体发电技术经过30多年的研究，已经取得相当大的进步。
但其本身技术的发展很大程度上取决于其他科学技术的发展和进步。
本文首先介绍了磁流体发电的原理，然后简述了磁流体发电技术。
尤其对开式磁流体发电技术及其装置进行了详细的阐述。
最后，分析了通过提高发电机的效率、超导技术和解决耐高温材料等方面来改善发电技术的可行性。
关键词：磁流体 磁流体发电及其优点 发电机 超导技术 高温材料。
能源问题是21世纪世界面临的重大问题之一。
我国的能源处于短缺中，又因能源储备有限，随着我国经济的飞速发展，随之面临着能源危机。
而化石燃料的使用对大气造成的污染不可估量。
寻找绿色无污染的能源替代品成为了当务之急，而磁流体发电技术可以解决上述的问题。
磁流体发电的研究开始于20世纪50年代末，其具有综合效率高、污染低、结构简单、启动快等优点。
作为一种新型发电技术被认为是最可行、最具有竞争力的直接发电方式。
迄今，中国、美国、印度、澳大利亚以及欧洲共同体等都致力于这方面的研究和探索。
随着科学技术的进步，磁流体发电具有广阔的发展空间和应用前景。
1.磁流体发电及其分类磁流体发电是一种新型的高效发电方式，其定义为当带有等离子状态，是指物质原子内的电子在高温下脱离原子核的吸引，使物质呈为正负带电粒子状态存在。
是导体流体以一定的速度垂直通过磁场进而以感生电动势产生电功率，能量从内能直接转化为电能。
磁流体发电按其工作物质的循环方式可分为开式循环方式、闭式循环方式和液态金属循环方式。
通常在高温和高速下，通过把钾、铯等碱金属加入到惰性的工作物质中来使其具有足够的电导率。
和普通的风力、水利和核能发电，优点表现的很突出，其一是利用磁流体发电机发电，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。
人们使用高能量的燃料，再配上快速启动装置，就可以使发电机功率达到1000万KW ，这就满足了一些需要大功率电力的场合。
2024年磁流体发电机市场需求分析
2024年磁流体发电机市场需求分析引言磁流体发电机是一种利用磁流体技术产生电力的设备。
近年来，由于对可再生能源的需求增加和对传统发电方式的限制，磁流体发电机得到了广泛关注。
本文将对磁流体发电机市场的需求进行分析，以揭示其市场前景和发展趋势。
市场背景随着环境保护意识的增强和对气候变化的担忧，对清洁能源的需求不断增加。
磁流体发电机作为一种新兴的发电技术，具有高效率、低排放和可再生等优势，成为了替代传统发电方式的重要选择。
市场规模截至目前，磁流体发电机市场规模已经达到X亿美元。
预计在未来几年内，随着技术的进一步成熟和市场的逐渐开拓，市场规模将会持续增长。
市场趋势1. 清洁能源政策的推动全球各国纷纷出台了一系列鼓励清洁能源发展的政策措施，这为磁流体发电机的市场需求提供了良好的支持。
政府补贴和税收减免等措施有助于提高磁流体发电机的竞争力，推动市场需求增长。
2. 新能源智能交互系统的发展磁流体发电机与智能电网等新能源智能交互系统的结合，能够实现能源的高效利用和分配。
这种技术的发展将进一步提高磁流体发电机的市场需求，推动其在能源行业的应用。
3. 可再生能源消费的增长随着人们对环保和可持续发展的关注增加，可再生能源的消费量不断增长。
磁流体发电机作为一种可再生能源发电技术，将受益于这一趋势，市场需求有望持续增加。
市场挑战1. 技术难题磁流体发电机技术目前尚处于发展初期，面临着技术成熟度不高、效率有待提高等问题。
解决这些技术难题是推动磁流体发电机市场需求增长的关键。
2. 高成本相比传统的发电方式，磁流体发电机的建设和运营成本较高，这对其市场需求造成了一定的制约。
需要进一步降低磁流体发电机的成本，提高其经济效益，以增加市场需求。
市场前景尽管磁流体发电机市场面临一些挑战，但其发展前景仍然广阔。
随着技术的进一步突破和市场的逐渐成熟，磁流体发电机将在清洁能源市场中发挥重要作用。
预计未来几年内，磁流体发电机市场需求将持续增长，市场规模将进一步扩大。
论磁流体发电技术与展望
论磁流体发电技术与展望文章首先介绍等离子体的基本概念及其电磁性质，然后介绍磁流体发电的原理、特点、分类及国内外相关的研究情况，最后对磁流体发电技术面临的困难做出总结以及对磁流体发电应用前景进行展望。
标签：磁流体发电；等离子体；汽车尾气1 等离子体概念及其电磁性质随着温度升高，一般物质依次表现为固液气态，物质分子排列的有序程度逐次降低。
当气体的温度再进一步升高，其中大量的分子或原子将由于激烈的相互碰撞而离解为电子和正离子，这时物质进入新的一种状态，这种由大量电子和离子以及不带电的中性粒子所组成，在整体表现出电中性的电离气体称为等离子体。
普通气体与它的区别主要在电磁性质上。
在普通气体中，粒子主要进行的是热运动，而等离子体除此之外还能产生等离子体振荡，特别是有外加磁场时，等离子体因有大量的电子而成为良导体。
但普通氣体是绝缘体，它对电磁场几乎没什么反应。
2 磁流体发电原理、分类及特点磁流体发电技术是一种高效且新型的发电技术，其原理就是让等离子体高速流过磁场切割磁感线产生电流。
磁流体发电相比其他发电技术有很明显的优势，从能量转换角度来看，磁流体发电的能量转换经过了燃料化学能、烟气热能、电能三个阶段。
由此可见，磁流体发电中间转换过程少，能量损失少，能够有效提高发电效率。
磁流体发电的分类：就循环类型来看，磁流体发电可分为开环、闭环磁流体发电。
开环磁流体发电是让工质在燃烧室中产生高温等离子体，通过喷嘴对其加速后释放，切割磁力线而发电。
闭环磁流体发电是把液态金属作为工质或以惰性气体为工质并在其中加入铯等金属为种子，再用换热器对其加热后穿过磁场而发电。
磁流体发电主要特点：（1）效率比较高磁流体发电本身效率虽不高，但释放的排烟温度很高，可以送往锅炉燃烧形成水蒸气驱动汽轮机旋转，以组成联合循环发电系统，其热效率可达50%-60%，明显高于火电厂的效率，大幅度提高能源利用率。
（2）环境污染较小普通火电厂对环境的污染，除了排烟中的氮氧化合物造成大气污染，还有大量的冷却水排出，使河水温度上升，造成热污染。
高中物理质谱仪和磁流体发电机压轴难题知识归纳总结含答案解析
高中物理质谱仪和磁流体发电机压轴难题知识归纳总结含答案解析一、高中物理解题方法：质谱仪和磁流体发电机1．利用电场和磁场，可以将比荷不同的离子分开，这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用．如图所示的矩形区域ACDG （AC 边足够长）中存在垂直于纸面的匀强磁场，A 处有一狭缝．离子源产生的离子，经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA 边且垂直于磁场的方向射入磁场，一段时间后运动到GA 边，被相应的收集器收集．整个装置内部为真空．已知被加速的两种正离子的质量分别是m 1和m 2（m 1＞m 2），电荷量均为q ．加速电场的电势差为U ，离子进入电场时的初速度可以忽略．不计重力，也不考虑离子间的相互作用．（1）若忽略狭缝的宽度，当磁感应强度的大小为 B 时，求两种离子在 GA 边落点的间距 x ；（2）若狭缝宽度不能忽略，狭缝过宽可能使两束离子在 GA 边上的落点区域交叠，导致两种离子无法完全分离．设磁感应强度大小可调，GA 边长为定值 L ，狭缝宽度为 d ，狭缝右边缘在 A 处．离子可以从狭缝各处射入磁场，入射方向仍垂直于 GA 边且垂直于磁场．为保证上述两种离子能落在 GA 边上并被完全分离，求狭缝的最大宽度．【答案】（11228Um m qB （212122m m m m --【解析】 【分析】(1)离子在匀强磁场中将做匀速圆周运动，此时向心力提供洛伦兹力，由带电离子在磁场中运动的半径公式可分别求出质量为m 1、m 2的粒子的轨迹半径，两个轨迹的直径之差就是离子在GA 边落点的间距。
(2)由题意画出草图，通过图找出两个轨迹因宽度为d 狭缝的影响，从而应用几何知识找出各量的关系，列式求解。
【详解】（1）由动能定理得21112qU m v =解得112qUv m =由牛顿第二定律2mv qvb R = mv R qB=如图所示利用①式得离子在磁场中的轨道半径为别为1122mU R qB=，2222m U R qB =② 两种离子在GA 上落点的间距()2112282Ux R R m m qB =-（）=-③( 2)质量为m 1的离子，在GA 边上的落点都在其入射点左侧2R 1处，由于狭缝的宽度为d ，因此落点区域的宽度也是d 。
2024年磁流体发电机市场前景分析
2024年磁流体发电机市场前景分析概述磁流体发电机是一种利用磁流体（Magnetohydrodynamics, MHD）原理将燃烧产生的热能直接转化为电能的装置。
随着对清洁能源的需求日益增长，磁流体发电机在可再生能源领域具有广阔的应用前景。
本文将对磁流体发电机市场前景进行分析。
市场潜力清洁能源需求随着全球对环境保护和减少碳排放的重视，清洁能源的需求持续增长。
磁流体发电机作为一种直接将热能转化为电能的环保技术，能够有效减少传统燃煤发电对环境的污染，因此在清洁能源市场具有巨大潜力。
可再生能源占比增加可再生能源在全球能源供应中的占比不断增加。
太阳能和风能等可再生能源在磁流体发电机中可以直接转化为热能，从而产生电能。
随着可再生能源的不断发展和技术的成熟，磁流体发电机市场前景将逐步扩大。
节能环保政策的推动各国政府对节能环保的政策不断加强，对磁流体发电机等清洁能源技术提供了大力支持。
政府的相关政策和补贴将促使磁流体发电机的应用不断扩大，市场前景更加广阔。
技术挑战效率提升目前磁流体发电机的转换效率相对较低，需要不断提升。
研发人员需要改进磁流体发电机的设计和材料，提高热能转化效率，以更好地满足市场需求。
成本降低磁流体发电机的制造成本较高，限制了其在商业应用中的推广。
寻找更经济有效的制造工艺和材料，降低磁流体发电机的成本，是目前亟待解决的技术挑战。
可靠性和稳定性由于磁流体发电机采用了复杂的磁流体流动和电磁场耦合原理，其可靠性和稳定性是一个重要的问题。
开发更可靠的系统和控制技术，确保磁流体发电机在长期运行中的稳定性，是技术研究的重点。
市场发展趋势技术创新在磁流体发电机领域，技术创新是推动市场发展的关键。
目前，很多研究机构和企业都在进行磁流体发电机的研发工作，并不断提出新的设计和材料，以提高效率和降低成本。
未来，随着技术的不断创新，磁流体发电机市场将进一步拓展。
市场竞争加剧随着磁流体发电机市场前景越来越受到关注，各个企业纷纷进入这个市场。
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浅析“磁流体发电机”的难点突破
於罗英（江苏省大港中学，江苏 镇江 212028）
一、难点分析
磁流体发电是一种新型的发电方式，它起动快，效率高，它不仅不产生污染，反而能消灭污染物，其前景比较乐观。
在中学教材中简单地介绍了其原理，但其难度较大，究其原因在于：
１．从教材的内容来看：磁流体发电机研究的是带电粒子在电场和磁场的复合场中运动，并且结合了稳恒电流的相关知识，其理论抽象，知识复杂，而且其中的电场是动态场，“由静到动”是一个大的飞跃，学生理解要难得多。
２．从发电机的结构来看：教材中画出的磁流体发电机原理图是立体图，该装置中电场与磁场相互垂直，离子流的运动方向与回路中电流方向也不一致，物理量多，关系复杂，它们相互牵涉，相互影响。
学生如果不能明确各个量之间的关系，势必造成思路混乱，影响对磁流体发电机原理的理解。
３．从学生的知识水平来看：大多数学生的抽象思维水平和空间想象能力还比较低，对物理知识的理解、判断、分析、推理常常表现出一定的主观性、片面性和表面性，要能够理解磁流体发电机，必须具备一定的抽象思维能力，在物理观念上要有一个更新。
二、原理透析
如图1所示是磁流体发电机的原理图，它由磁场、平行金属板、等离子体等组成，其中A 、B 两平行金属板的面积为S ，相距为d ，板间磁场的磁感应强度为B ，等离子气体的电阻率为ρ，喷入气体速度为v ，正负离子电量为q ，板外电阻为R 。
（设该电路为纯电阻电路，欧姆定律能够适用。
）
1．将立体图转化为平面图
为了便于理解画出侧视图，如图2所示。
2．分析等离子体的受力情况
等离子体以一定的速度喷入磁场，正离子受到向上的
洛仑兹力而偏转聚集到A 板上，使A 板带正电，负离子受到向下的力偏转聚集到B 板上，
R
使B 板带负电，A 、B 两板间产生向下的附加电场，从而使正、负离子受到向下、向上的附加电场力，如图3所示。
其中洛仑兹力Bqv F =洛是一个定值；电场力q Cd
Q q d E F AB ==电，
其大小与A 、B 两板上电荷量成正比。
3．电源与外电路断开时原理分析
等离子体刚进入磁场时，因两板不带电，电F =0， 正负离子受洛
仑兹力向上下偏转，使得两板电量增加，电F 逐渐增加，但只要电洛F F >，两板上正、负离子会继续积累。
一旦当电洛F F =时正、负离子受力平衡不再偏转，这时两板上电量不再增加，两板间电势差保持不变，这就是电源的电动势，计算得Bdv E AB =，其大小取决于磁场区域的大小、磁场的强弱以及等离子体进入磁场的运动速度，由装置本身决定。
4、电源与外电路接通时原理分析
将图1中的电键合上，因为A 板电势比B 板高，回路中将产生电流，自由电子从B 板通过电阻R 运动到A 板，与A 板正电荷相中和， A 、B 板上电量Q 减小，两板间电势差降低，电F 减小，又造成电洛F F >，正负离子在复合场中受力失去平衡，正离子会继续向A 板聚集补充电量，负离子向B 板聚集，以此往复，不断循环。
三、难点突破
要能更加深刻理解磁流体发电机原理，还必须理清下列几组关系。
1．发电机内等离子体的流动方向与电流流向区别
等离子体进入磁场时其运动方向平行于两板，受到电场力后向两板偏转，而电流方向是由A →R →B →A ，在电源内部（即在两板内）方向垂直于两板，两者方向近似垂直。
2．发电机的电动势与路端电压的区别
发电机的电动势Bdv E AB =，其大小由发电机本身决定，与是否接外电路无关，但路端电压却不同。
当电键S 断开时，回路中无电流，电动势与路端电压大小相等，Bdv U E AB AB ==。
当电键S 合上时，回路中有电流，两板上电势差达到动态平衡，其大小为路端电压。
洛 电
洛
电 图 3
电动势仍保持Bdv E AB =不变，根据闭合电路欧姆定律得回路中电流为：r
R E I AB
+=，路端电压Bdv r R R IR U AB +=
=，其数值小于电动势，其中S
d
r ρ=。
3．发电机的发电与耗电的区别
当发电机正常工作时，等离子体射入磁场不断向两板偏转，回路中产生电流。
发电机
将磁场能、等离子体的动能转化为电能，其发电功率为)(2
r R I IE P AB +==总。
而电流
流过发电机因有内阻而耗电，内耗功率为r
I P 2
=内，外电路也要消耗电能，对应功率为R I P 2=外，内外电路把电能转化为其它形式的能，整个工作过程遵循能量守恒定律。