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磁流體實(shí)際應(yīng)用

  磁流體力學(xué)主要應(yīng)用于三個(gè)方面:天體物理、受控?zé)岷朔磻?yīng)和工業(yè)。
  宇宙中恒星和星際氣體都是等離子體,而且有磁場(chǎng),故磁流體力學(xué)首先在天體物理、太陽(yáng)物理和地球物理中得到發(fā)展和應(yīng)用。當(dāng)前,關(guān)于太陽(yáng)的研究課題有:太陽(yáng)磁場(chǎng)的性質(zhì)和起源,磁場(chǎng)對(duì)日冕、黑子、耀斑的影響。此外還有:星際空間無(wú)作用力場(chǎng)存在的可能性,太陽(yáng)風(fēng)與地球磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的弓形激波,新星、超新星的爆發(fā),地球磁場(chǎng)的起源,等等。
  磁流體力學(xué)在受控核反應(yīng)方面的應(yīng)用,有可能使人類(lèi)從海水中的氘獲取巨大能源。對(duì)氘、氚混合氣來(lái)說(shuō),要求溫度達(dá)到5000萬(wàn)到1億度,并對(duì)粒子密度和約束時(shí)間有較高的要求。而使用環(huán)形磁約束裝置在受控?zé)岷朔磻?yīng)的研究中顯出較好的適用性和優(yōu)越性。
  磁流體力學(xué)除了與開(kāi)發(fā)和利用核聚變能有關(guān)外,還與磁流體發(fā)電密切聯(lián)系。磁流體發(fā)電的原理是用等離子體取代發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子,省去轉(zhuǎn)動(dòng)部件,這樣可以把普通火力發(fā)電站或核電站的效率提高15~20%,甚至更高,既可節(jié)省能源,又能減輕污染。
  飛行器再入大氣層時(shí),激波、空氣對(duì)飛行器的摩擦,使飛行器的表面空氣受熱而電離成為等離子體,因此利用磁場(chǎng)可以控制對(duì)飛行器的傳熱和阻力。但由于磁場(chǎng)裝置過(guò)重,這種設(shè)想尚未能實(shí)現(xiàn)。
  此外,電磁流量計(jì)、電磁制動(dòng)、電磁軸承理論、電磁激波管等也是磁流體力學(xué)在工業(yè)應(yīng)用上所取得的成就。
  磁流體發(fā)電
  磁流體發(fā)電是一種新型的高效發(fā)電方式,其定義為當(dāng)帶有磁流體的等離子體橫切穿過(guò)磁場(chǎng)時(shí),按電磁感應(yīng)定律,由磁力線切割產(chǎn)生電;在磁流體流經(jīng)的通道上安裝電極和外部負(fù)荷連接時(shí),則可發(fā)電。
  為了使磁流體具有足夠的電導(dǎo)率,需在高溫和高速下,加上鉀、銫等堿金屬和加入微量堿金屬的惰性氣體(如氦、氬等)作為工質(zhì),以利用非平衡電離原理來(lái)提高電離度。前者直接利用燃燒氣體穿過(guò)磁場(chǎng)的方式叫開(kāi)環(huán)磁流體發(fā)電,后者通過(guò)換熱器將工質(zhì)加熱后再穿過(guò)磁場(chǎng)的叫閉環(huán)磁流體發(fā)電。
  磁流體發(fā)電本身的效率僅20%左右,但由于其排煙溫度很高,從磁流體排出的氣體可送往一般鍋爐繼續(xù)燃燒成蒸汽,驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電,組成高效的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電,總的熱效率可達(dá)50%~60%,是目前正在開(kāi)發(fā)中的高效發(fā)電技術(shù)中的。同樣,它可有效地脫硫,有效地控制NOx的產(chǎn)生,也是一種低污染的煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)。
  磁流體密封
  磁流體密封裝置是由不導(dǎo)磁座、軸承、磁極、磁鐵、導(dǎo)磁軸、磁流體組成,在磁場(chǎng)的作用下,使磁流體充滿(mǎn)環(huán)形空間,建立起一系列“O型密封圈”,從而達(dá)到密封的效果。

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