CH398763A - Magnetogasdynamischer Generator mit gekühlten Kanalwänden - Google Patents

Description

      Magnetogasdynamischer    Generator mit gekühlten Kanalwänden    Die Erfindung betrifft einen     magnetogasdynami-          schen    Generator, der zumindest aus einer     Brenn-          kammer    und einem Gaskanal besteht und dessen  Kanalwände aus     kühlmittelführenden    Rohren auf  gebaut sind.  



  In     magnetogasdynamischen    Generatoren wird die  Leitfähigkeit hoch erhitzter Gase zur Erzeugung elek  trischer Energie verwendet. Dabei werden Gasströme  im Bereich von 3000'K mit hoher Geschwindigkeit  durch Kanäle geleitet, deren Wände aus materialtech  nischen Gründen gekühlt werden müssen. Es kann  dafür Wasser, insbesondere Speisewasser eines  Dampfkreislaufes, Verwendung finden. Es ist be  kannt, die Wände derart aufzubauen, dass eine Viel  zahl     kühlmittelführender    Rohre im wesentlichen in  Richtung senkrecht zur Kanalachse nebeneinander  angeordnet sind, bei denen gleichmässige Speisung  und Wärmeaufnahme angestrebt wird, was jedoch  gewisse Schwierigkeiten bei der Durchführung bietet.

    Die Rohre werden gegen Korrosion und zu hohe  Temperaturen durch Keramikschichten auf der Gas  seite geschützt. Diese Lösung hat den Nachteil, dass  durch die wellenförmige Ausbildung der gasseitigen  Oberfläche erhöhte Druckverluste entstehen.  



  Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache     Kühl-          mittelführung    zu erreichen und die Druckverluste der  Gasströmung zu verkleinern. Die Lösung dieser Auf  gabe besteht erfindungsgemäss darin, dass die Kühl  rohre im wesentlichen parallel zur Gasströmung lie  gen und ihr Querschnitt in Richtung der Gasströ  mung zunimmt.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der  Erfindung in seinen für das Verständnis wichtigen  Teilen im Schnitt dargestellt. Der Brennkammer<B>1</B>  des     Generators    wird bei 2 der Brennstoff und bei<B>3</B>    die vorgewärmte Luft zugeführt Die heissen Ver  brennungsgase durchströmenden Kanal 4, wobei ein  Teil ihres Energieinhaltes in elektrische Energie um  gewandelt wird, und verlassen bei<B>5</B> den Kanal. Des  sen Wände sind aus Kühlrohren<B>6</B> gebildet, die aus  der Ringleitung<B>7</B> gespeist werden und in die Ringlei  tung<B>8</B> münden, von wo das Kühlmittel abgeleitet  wird.  



  Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, liegen die  Kühlrohre im wesentlichen parallel zur Gasströmung,  was eine einfache     Kühlmittelführung    bei klaren Strö  mungsverhältnissen ergibt. Die nicht gezeichnete  keramische Innenverkleidung der Rohre bildet auch  hier wieder eine wellige Oberfläche, doch liegen nun  mehr die Wellen in Richtung der Gasströmung,  wodurch sie ihr einen geringeren Strömungswider  stand entgegensetzen und auch die Wärmeverluste  des Gases an die Kanalwände und damit die Wärme  belastung der Wände verkleinert werden.  



  Da der Querschnitt des Kanals in der Strömungs  richtung zunimmt, müssten Kühlrohre die über die  ganze Länge das gleiche Kaliber aufweisen, am  Kanaleintritt gegeneinander versetzt angeordnet wer  den, damit bei zunehmendem Kanalquerschnitt zwi  schen ihnen keine Zwischenräume auftreten. Die  Verlegung der Kühlrohre wäre zwar konstruktiv lös  bar, keinesfalls aber wäre eine gleichmässige Wärme  aufnahme aller Rohre     bzw.    Kühlwirkung auf deren  Innenverkleidung auf einfache Weise zu erreichen.

    Aus diesem Grunde werden erfindungsgemäss Kühl  rohre verwendet, deren Querschnitt in Richtung der  Gasströmung zunimmt.     Vorteilhafterweise    wird die  Zunahme des Aussendurchmessers der Kühlrohre so  gewählt, dass sie zumindest annähernd im gleichen  Verhältnis erfolgt wie die     Vergrösserung    der Kanal  abmessungen. So ist es z. B. möglich,     überdie    ganze      Länge     des    Kanals die Rohre dicht aneinander zu  legen, ohne dass ein Zwischenraum entsteht.  



  Um dem mit der Erwärmung zunehmenden Volu  men des Kühlmittels Rechnung zu tragen, werden die  Kühlrohre     zweckmässigerweise    vom kleineren gegen  den grösseren Querschnitt, also im Gleichstrom zur  Gasströmung durchflossen. Zur Berücksichtigung der  stark unterschiedlichen Temperaturen im Generator  ist es von Vorteil, die Wanddicke der Kühlrohre über  deren Länge zu verändern. Auf diese Weise kann sie  den entlang dem Kanal verschiedenen thermischen  und mechanischen Beanspruchungen angepasst wer  den. Neben einer besseren Kühlung lässt sich da  durch eine Materialersparnis erzielen, die sich     ge-          wichts-    und preismässig auswirkt.  



  Eine senkrechte Aufstellung des     magnetogasdyna-          mischen        Generators    erlaubt eine platzsparende Pla  nung der gesamten Anlage einschliesslich der     Abhit-          zeverwertung    und bietet gute     Abstützmöglichkeiten     der sehr heissen Kanalwände. Auch bei dieser An  ordnung sind parallel zur Gasströmung liegende  Kühlrohre bestens geeignet. Es ist dabei prinzipiell  gleichgültig, ob die Strömungsrichtung der Gase und  somit auch des Kühlmittels von oben nach unten  oder umgekehrt erfolgt. Wenn das Kühlmittel nicht  nur erwärmt, sondern auch zumindest teilweise ver  dampft wird, wie es z.

   B. bei Speisewasser vorgese  hen sein kann, würden sich bei einer     Durchflussrich-          tung    von oben nach unten     Strömungsunstabilitäten     ergeben. In diesem Falle wird die Brennkammer  unten angeordnet, so dass Gas- und     Kühlmittelströ-          mung    von unten nach oben gerichtet sind.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH</B> Magnetogasdynamischer Generator, der zumin dest aus einer Brennkammer und einem Gaskanal besteht und dessen Kanalwände aus kühlmittelfüh- renden Rohren aufgebaut sind, dadurch gekennzeich net, dass die Kühlrohre<B>(6)</B> im wesentlichen parallel zur Gasströmung liegen und ihr Querschnitt in Rich tung der Gasströmung zunimmt.

   UNTERANSPRüCHE <B>1.</B> Magnetogasdynamischer Generator nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, #dass die Zu- nahmed--s Aussen-durchmessers der Kühlrohre<B>(6)</B> zu mindest annähernd im gleichen Verhältnis erfolgt wie die Vergrösserung der Kanalabmessungen. 2. Magnetogasdynamischer Generator nach Pe- tentanspruch und Unteranspruch<B>1,</B> dadurch<B>ge-</B> kennzeichnet, dass sich die Wanddicke der Kühlrohre <B>(6)</B> über deren Länge ändert.

   <B>3.</B> Magnetogasdynainischer Generator nach Pa tentanspruch und Unteranspruch<B>1</B> und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrohre<B>(6)</B> vom Kühlmit tel im Gleichstrom zur Gasströmung durchflossen werden. 4. Magnetogasdynamischer Generator nach Pa tentanspruch und Unteransprach <B>1</B> bis<B>3</B> mit zu mindest teilweise verdampfendem Kühlmittel, ge kennzeichnet durch stehende Anordnung des Gaska nals (4) mit untenliegender Brennkammer<B>(1).</B>