第4讲：磁流体发电机
磁流体发电机工作原理高中物理
磁流体发电机工作原理高中物理磁流体发电机的工作原理是根据牛顿定律：产生在一个磁通的物体的外部的电磁力和物体运动的惯性力相等，可以转化为电能，并且被用于发电。
磁流体发电机由电机转子、磁铁、外壳等组件组成，其工作原理如下：
1、电机转子通过一定的控制，产生有磁场的转动磁能量。
2、磁性矿物（氧化铁或其他含铁的物质）会被磁场所影响，在封闭的外壳内形成螺旋结构。
3、当磁场通过氧化铁时，它们表现出感应电势差特性，即磁头和磁极的存在会使氧化铁产生电弧流。
4、磁流体发电机利用电磁感应原理，磁场通过电弧流形成的电势差乘以电流力（即磁铁组产生的力），从而将机械能转化为电能。
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
磁流体发电机讲谈教材
燃煤磁流体发电技术--亦称为等离子体发电，就是磁流 体发电的典型应用，燃烧煤而得到的2.6×106℃以上的 高温等离子气体并以高速流过强磁场时，气体中的电子 受磁力作用，沿着与磁力线垂直的方向流向电极，发出 直流电，经直流逆变为交流送入交流电网。 磁流体发电本身的效率仅20%左右，但由于其排烟温度 很高，从磁流体排出的气体可送往一般锅炉继续燃烧成 蒸汽，驱动汽轮机发电，组成高效的联合循环发电，总 的热效率可达50%～60%，是目前正在开发中的高效发 电技术中最高的。同样，它可有效地脱硫，有效地控制 NOx的产生，也是一种低污染的煤气化联合循环发电技 术。
四、磁流体发电机的应用及前景
1、流体发电的现状
磁流体发电是一种将热能直接转换成电能的新型发电方式，具有转换效 率高，污染少等特点，受到世界各主要国家的重视，并纷纷开展了研究。 1959年美国阿夫柯—埃弗雷特研究实验室对磁流体发电的原理性试验首 次获得成功，为现代磁流体发电技术的发展奠定了基础。从此以后，这 项新技术很快发展了起来。一些重要工业国家如美国、前苏联、日本等 都列入了国家研究发展规划。中国也是长期坚持这项研究的国家之一。
2发电通道和磁体
磁体——把物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性 质叫做磁性，具有磁性的物体叫磁体。
磁体是一种很神奇的物质。它有以至于无形的力， 既能把一些东西吸过来，又能把一些东西排开。在 我们周围，有很多磁体。
三、磁流体发电机的特点
1.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%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%就已经达到了 极限。而用磁流体发电，可以将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。 2.环境污染少
磁流体发电机路段电压
磁流体发电机路段电压全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：磁流体发电机是一种利用磁流体来产生电能的装置，它具有高效、环保、可持续等特点，是近年来新兴的发电技术。
在磁流体发电机中，通过外部磁场的作用，磁流体在发电机内部流动，产生旋转运动，进而驱动发电机转子转动，最终产生电能。
在磁流体发电机中，路段电压是一个重要参数，它直接影响到发电机的输出功率，下面就来探讨一下磁流体发电机路段电压的影响因素及优化方法。
磁流体发电机路段电压受到多种因素的影响，其中包括磁流体的性质、磁场的强度、发电机的结构等。
磁流体的性质是影响路段电压的重要因素之一，不同种类的磁流体具有不同的导电性和磁性，导致其在磁场中的运动特性不同，从而影响到路段电压的大小。
磁场的强度也是影响路段电压的关键因素，磁场越强，磁流体在磁场中的受力越大，从而产生更大的路段电压。
发电机的结构也会影响到路段电压，例如转子的设计、线圈的布局等都会对路段电压产生影响。
磁流体发电机路段电压的优化方法主要包括优化磁流体的性质、优化磁场的强度、优化发电机的结构等方面。
在优化磁流体的性质方面，可以通过合成不同种类的磁流体，调节其导电性和磁性来实现路段电压的最大化。
在优化磁场的强度方面，可以通过增加磁场的强度，改变磁场的方向等方式来提高路段电压的大小。
在优化发电机的结构方面，可以通过改变转子的设计、优化线圈的布局等方式来改善路段电压的性能。
磁流体发电机路段电压是影响发电机输出功率的重要参数，其大小受到多种因素的影响，需要通过优化磁流体的性质、磁场的强度、发电机的结构等方面来实现最优化。
随着磁流体发电技术的不断发展，相信未来磁流体发电机路段电压将会得到更好的优化，为清洁能源的发展做出更大的贡献。
第二篇示例：磁流体发电机是一种利用磁流体与电磁场相互作用产生电能的装置。
在磁流体发电机中，通过对磁流体施加外部磁场，使磁流体发生形变，从而产生电压。
磁流体发电机具有体积小、重量轻、效率高等优点，被广泛应用于航天器、激光器、医疗器械等领域。
高中物理：磁流体发电机的工作原理
磁流体发电是一种新型发电方式，图1和图2是其工作原理示意图，图2中的长方
体是发电导管，其中空部分的长、高、宽分别为，前后两个侧面是绝缘
体，上下两个侧面是电阻可略的导体电极，这两个电极与负载电阻相连，整个发电导管处于图3中磁场线圈产生的匀强磁场里，磁感应强度为B，方向如图所示。
发电导管内有电阻率为的高温、高速电离气体沿导管向右流动，并通过专用管道导出。
由于运动的电离气体受到磁场作用，产生了电动势，发电导管内电离气体流速随磁场有无而不同。
设发电导管内电离气体流速处处相同，且不存在磁场时电离
气体流速为，电离气体所受摩擦阻力总与流速成正比，发电导管两端的电离气体压强差维持恒定，求：
（1）不存在磁场时电离气体所受的摩擦阻力F多大？
（2）磁流体发电机的电动势E的大小。
（3）磁流体发电机发电导管的输入功率P。
解析：此题以磁流体发电机为背景，涉及的知识点有欧姆定律、磁场力、力的平衡（两次）、功率及能量守恒定律，是一道综合性较强的题目。
解此题的关键是电离气体在磁场中运动相当于导体做切割磁感线运动。
（1）不存在磁场时，由力的平衡得。
（2）设磁场存在时的气体流速为v，则磁流体发电机的电动势。
回路中的电流
电流I受到的安培力
设为存在磁场时的摩擦阻力。
依题意得
存在磁场时，由力的平衡得
根据上述各式解得
（3）磁流体发电机发电导管的输入功率由于，故。
磁流体发电机
磁流体发电机各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢磁流体发电机，又叫等离子发电机，是根据霍尔效应，用导电流体，与磁场相对运动而发电的一种设备。
磁流体发电，是将带电的流体(离子气体或液体)以极高的速度喷射到磁场中去，利用磁场对带电的流体产生的作用，从而发出电来。
最简单的开式磁流体发电机由燃烧室、发电通道和磁体组成。
工作过程是在化石燃料燃烧后产生的高温气体中，加入易电离的钾盐或钠盐，使起部分电离后，经喷管加速产生高达摄氏3000度、速度达到1000米/秒的高温高速导电气体，最后产生电流。
工作原理磁流体发电中的带电流体，它们是通过加热燃料、惰性气体、碱金属蒸气而得到的。
在几千摄氏度的高温下，这些物质中的原子和电子的运动都很剧烈，有些电子甚至可以脱离原子核的束缚，发生电离，结果，这些物质变成自由电子、失去电子的离子以及原子核的混合物，这就是等离子体，等离子体整体不显电性。
将等离子体以超音速的速度喷射到一个加有强磁场的管道里面，等离子体中带有正、负电荷的高速粒子，在磁场中受到洛伦兹力的作用，分别向两极板偏移，于是正负电荷累积在两极板上并在两极之间产生电压，用导线将电压接入电路中就可以使用了。
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，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，它使用的一些添加材料而且可以和硫化合，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。
利用磁流体发电，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。
磁流体发电机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。
磁流体发电机目前，中国，美国、印度、澳大利亚以及欧洲共同体等，都积极致力于这方面的研究。
磁流体发电机产生电动势，输出电功率的原理如上图。
磁流体发电
• (1) 效率与寿命问题。要使磁流体——蒸汽联合发电站的效率达 50%，便要求通道的热电转换效率达20%，而目前试验机组最高仅达 15%(未除去本身励磁功率)，随着运行时间的延长，通道电极和壁材 料的腐蚀、氧化，性能恶化，效率将逐渐降低，因此，热转换效率应 该指出连续运行多长时间酌平均效率，才有实用价值，也就是说要在 长寿命的条件下获得高效率．在目前的科技条件下，尚找不到一种电 导率很高而温度要求较低的燃气，因此，只好按传统的技术方法，提 高材料性能，改进通道结构，改善燃烧效率等，努力使通道延长寿命， 提高热转换效率。
磁流体发电机。1977年美国建成300MＷ磁流体发电示范站。
20世纪90年代，独联体建造了一个燃烧天然气的磁流体－蒸汽
联合电站，总输出功率582MＷ。该电站采用超导磁体，磁感应
强度为6T。
2019/6/12
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1.2 磁流体发电的定义及工作原理
• 定义： 磁流体发电就是导电
流体(气、液体)以一定的速度 垂直通过磁场，从而感应电动 势产生电功率，把内能，90年代初建成第一代实用的磁流体—— 蒸汽发电站。
•
我国磁流体发电的研究也已有20多年了，主要有中国科学院电
工研究所，机械工业部上海成套发电设备所，南京工学院和一些研制
材料的单位，已建成几套几千千瓦的试验装置，并从燃油逐步转向燃
煤的研究，研究所的规模远不如美、苏，但在联合循环发电及通道性
能、结构方面的研究，也取得一定的成果。从我国目前发展情况看来，
这方面的研究。磁流体发电机产生电动势，输出电功率的原理如前所讲。美
国阿夫柯公司建造了第一台磁流体发电机，功率为115kW。此后各国均有研究
制造，美苏联合研制的磁流体发电机U－25B在1978年8月进行了第四次试验，
磁流体发电机的工作原理
磁流体发电机的工作原理磁流体发电机是一种利用磁性流体（磁流体）实现电能转换的装置。
它采用了磁流体的独特性质，通过运动产生的磁流体粒子的动能转化为电能，从而实现电能的生成。
磁流体是由微小的磁性粒子悬浮在液体中形成的流体。
这些微小的磁性粒子受到外加磁场的作用，形成了一种可控、可调的液体磁场。
这种特殊的液体磁性使得磁流体发电机能够利用它作为中介实现能量转换。
磁流体发电机的主要组成部分包括磁流体槽、磁流体、磁体和线圈等。
磁流体槽是装载磁流体的容器，磁体产生磁场，线圈围绕磁流体槽排列。
当电流通过线圈时，产生的磁场会影响磁流体中的磁性粒子。
磁流体中的磁性粒子会在磁场的作用下发生排列，形成与磁场方向平行的磁力线。
通过控制线圈中的电流，可以改变磁流体中的磁性粒子排列的方向和密度。
在磁流体槽的底部还设置有一个出口，将磁流体从槽中输送到发电机的排放口。
磁流体在排放口从槽中排出时，将带走一部分质量。
由于质量流失导致了动量流失，也即动能的损失。
当磁流体流经磁体周围的线圈时，由于线圈内部通过电流产生的磁场，将影响磁流体中的磁性粒子，从而改变磁性粒子排列的方向和密度，也即改变了磁流体的磁力线。
这种变化会导致磁流体中的磁性粒子受到一个由液体流速和磁力线变化率共同作用的驱动力。
由于存在动能损失，需要不断地向磁流体槽中补充新的磁流体。
这种补充过程可以通过管道实现，将新的磁流体从外部输送到发电机的进口。
磁流体发电机的工作原理可以总结为以下几个步骤：1. 通过磁流体槽的进口向槽中补充新的磁流体，保证磁流体的流动。
2. 通过控制线圈内的电流，产生磁场，对磁流体中的磁性粒子进行排列。
3. 磁性粒子受到液体流速和磁力线变化率的驱动力，流经磁体周围的线圈。
4. 磁性粒子的流动在过程中产生动能，并在线圈内转化为电能。
5. 被排出磁流体会带走一部分已经转化为动能的质量，需要从外部不断补充新的磁流体。
通过以上几个步骤，磁流体发电机能够将磁流体中的动能转化为电能。
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随着负粒子向下偏转，下极板 积累的负电荷越来越多
问：磁流体发电机的电场是怎样产生的？
×××××××× ++++++++++++++++++++ ×××××××× ×××××××× ×××××××× ×××××××× ×××××××× ×××××××× -----------------------------××××××××
正极板
负极板
电源的+极
电源的-极
问：磁流体发电机的等效图是什么？ 答：极板相当于电源
正极板 相当于电源的+极
×××××××× ×××××××× ×××××××× v + ×××××××× R v ×××××××× ×××××××× ×××××××× ××××××××
R
负极板 相当于电源的-极
电场线
当极板积累电荷后，极板之间会产生电场。 随着积累的电荷越来越多，电场越来越强， 所以后来的粒子既受洛伦兹力，又受电场力。
++++++++++++++++++++ ×××××××× ×××××××× F洛 ×××××××× + v ×××××××× ×××××××× ×××××××× F电 ×××××××× -----------------------------××××××××
问：极板是怎样带上正、负电荷的？ 答： 随着正粒子向上偏转，上极板
积累的正电荷越来越多
×××××××× F洛 +++++++++++ ×××××××× ×××××××× + ×××××××× _ ×××××××× ×××××××× F洛 ×××××××× -----------------------------××××××××
开始极板间积累的电荷较少，F电较小，所 以正电荷仍然向上偏。当积累的电荷足够 F洛 F 多时， 电 此时等离子体不偏转。 E 即 qvB qE 即 v 时，等离子不偏转。 B
问：等离子体具有什么能量？ 答：内能。 因为等离子是微观粒子，而内能指的是所 有分子的分子动能与分子势能之和 问：磁流体发电机的能量是怎样转化的？ 答：等离子体的内能转化为电能 问：磁流体发电机哪个相当于电源？ 答：极板相当于电源
磁流体发电机如图所示，求：磁流体发电 机的电动势
×××××××× ×××××××× v ×××××××× ××××××××
根据二力平衡 qE qvB
E vB
把 E vB 代入 U Ed 得： U vBd 开路时，发电机的电动势E动等于极板之间 的电压U，所以 E动 vBd
注意： 场强用E表示， 电动势也用E动表示
问：怎样增大磁流体发电机的电动势E动？
×××××××× ×××××××× ×××××××× ××××××××
三管齐下，效果更明显
R
增大等离子体的速度v
E动 vBd
增大磁感应强度B 增大极板之间的距离d
问：磁流体发电机怎样给电阻R供电？
×××××××× ×××××××× ×××××××× ×××××××× R
第4讲：磁流体发电机
制作人：张光明
磁流体发电机
问：磁流体发电机由哪些部分构成的？ 答：磁体、等离子体、极板、外电路
问：什么是【等离子体】？ 答：被电离的大量正负粒子
问：磁流体发电机的原理是什么？ 答：高速等离子体喷入磁场，等离子体受洛 伦兹力而偏转，等离子体被极板吸收后，使 极板带等量异种电荷，然后给外电路供电。
问：极板是怎样带上正、负电荷的？ 答： 对正粒子：根据左手定则，
×××××××× F洛 ×××××××× ×××××××× + ×××××××× _ ×××××××× ×××××××× F洛 ×××××××× ××××××××
F洛向上，所以向上极板偏转， 所以上极板带正电
对负粒子：根据左手定则， F洛向下，所以向下极板偏转， 所以下极板带负电
答：当开关闭合时，在电阻R中要形成电流， 消耗极板的电荷，使极板的电压减小，极 板间的场强随之减小，电场力减小，粒子 再次偏转，再次发电。