3.1. Phân tích chu trình
3.1.2.1. Phân tích máy phát MHD
Trong các loại máy phát MHD thì máy phát đĩa MHD có hiệu suất cao, có thể được thiết kế nhỏ gọn. Năm 1994, Viện kỹ thuật Tokyo đã chế tạo được máy phát đĩa hiệu suất (ηEE) đến 22% và cho đến ngày nay hiệu suất đã được tăng lên đến 46% [6]. Để phân tích máy phát dạng đĩa ta dùng định luật Ohm, phương trình Maxwell và phương trình năng lượng, trong giới hạn đề tài chúng ta khơng tính tốn thiết kế máy phát đĩa MHD mà chỉ quan tâm sử dụng hiệu suất ηEE của máy phát là 35% [6] đã được nghiên cứu để phân tích nhiệt động lực học và tính tốn chu trình .
Hầu hết khi phân tích máy phát điện MHD chúng ta thường dùng chu trình Brayton. Giả sử áp suất vào máy phát là P3M và áp suất ra là P4M thì ta có tỉ lệ áp suất vào ra MHD như sau:
1 4 EE 3 (1 ) M M MHD P P (3.1)
Nhiệt độ chất khí thốt ra khỏi máy phát MHD được xác định bởi:
4M 3M.(1 EE MHD)
T T Q (3.2)
Luận văn tốt nghiệp
Trang 72
Lưu lượng của chất khí qua máy phát MHD là lưu lượng chất khí chạy qua máy phát trong một giây, lưu lượng này phụ thuộc vào nhiệt lượng bơm vào tại nguồn nhiệt giả sử là một hằng số được ký hiệu là Qin, bên cạnh đó cịn phụ thuộc vào nhiệt dung riêng đẳng áp và nhiệt độ của chất khí:
3 2 ( M M) Qin G Cp T T (3.3)
Nhiệt lượng tại từng nút trong phân tích chu trình rất quan trọng vị nó quyết định sự cân bằng nhiệt của chu trình và hiệu suất của chu trình điện. Đại lượng này chịu sự chi phối của ba yếu tố là lưu lượng, nhiệt dung riêng và nhiệt độ lưu chất.
Tại nút thứ i nhiệt lượng được tính như sau: . .
Qi G Cp Ti (3.4)
Điện năng sinh ra từ máy phát MHD được biến đổi từ nhiệt năng cung cấp vào máy phát, nó phụ thuộc vào thông số ηEE . Thông số này tùy thuộc vào loại máy phát MHD và nhiệt độ đầu vào. Hiệu suất dao động từ 20% đến 46%. Điện năng ra khỏi máy phát chưa đưa ngay lên lưới mà đi vào bộ điều phối để trích ra một phần để ion hóa chất khí trong máy phát MHD, phần điện năng ra khỏi máy phát là:
3 . EE
MHD M
P Q (3.5)
Nhiệt lượng ra khỏi máy phát MHD không chỉ phụ thuộc vào máy phát MHD mà cịn phụ thuộc vào thơng số máy phát MHD và nhiệt lượng này cung cấp cho chu trình tuabin khí:
4M 3M 3M. EE 3M. MHD
Q Q Q Q Q (3.6)
Năng lượng cần thiết để ion hóa chất khí:
wion ion ion P (3.7)
Điện năng cung cấp từ chu trình MHD khi trích một phần ion hóa chất khí [6]:
1
Luận văn tốt nghiệp
Trang 73