CH411105A - Verfahren zum Betrieb eines MHD-Generators - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines MHD-Generators

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CH411105A
CH411105A CH664463A CH664463A CH411105A CH 411105 A CH411105 A CH 411105A CH 664463 A CH664463 A CH 664463A CH 664463 A CH664463 A CH 664463A CH 411105 A CH411105 A CH 411105A
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CH
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fuel
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CH664463A
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L Hundstad Richard
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Westinghouse Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K44/00Machines in which the dynamo-electric interaction between a plasma or flow of conductive liquid or of fluid-borne conductive or magnetic particles and a coil system or magnetic field converts energy of mass flow into electrical energy or vice versa
    • H02K44/08Magnetohydrodynamic [MHD] generators

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
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  • Power Engineering (AREA)

Description


      Verfahren    zum Betrieb eines     MHD-Generators       Elektrische Energie wird gewöhnlich aus Wärme  über den Umweg mechanischer Energie gewonnen.  Die konventionelle Art elektrische Energie herzustel  len besteht darin, dass ein mechanisch bewegter Lei  ter durch ein magnetisches Feld geführt wird. Elek  trische Energie kann auch beim Durchführen von  flüssigen Leitern durch ein Magnetfeld erzeugt wer  den. Um jedoch eine direkte Energieumwandlung von  thermischer in elektrische Energie zu erreichen, ist es  zweckmässig, Gase zu verwenden, um beträchtliche  Volumenänderungen     realisieren    zu können, die zur  notwendigen Erzeugung hoher Geschwindigkeiten er  forderlich sind.

   Grosse elektrische Energiemengen  werden mit gutem Wirkungsgrad durch     magnetohy-          drodynamische    Generatoren, im folgenden     MHD-Ge-          neratoren    genannt, gewonnen.     MHD-Generatoren    ver  wenden als leitendes Arbeitsmittel normalerweise Ga  se, wie sie durch Verbrennungsprozesse entstehen, die  also thermisch ionisiert sind, und denen     Saatmate-          ;        r;alien,    wie     Alkalimetalle,    hinzugegeben werden, um       2ere    Leitfähigkeit zu erreichen.

   Das ionisierte Gas  wird mittels eines Arbeitskanals durch ein     transver-          sales    Magnetfeld hindurchgeführt. Der hierdurch ent  stehende Strom wird von Elektroden abgenommen, die  entlang der Flussrichtung am Arbeitskanal angeordnet  sind.  



  Um bei     MHD-Anlagen    einen hohen Wirkungsgrad  zu erzielen, ohne zu grosse Baulängen zu erhalten, ist  es nötig, das thermisch ionisierte Gas im Zustand  hoher elektrischer Leitfähigkeit zu halten, und zwar  auf der gesamten Strecke des     Durchtritts    durch den  Generator. Dazu soll das Gas auf Temperaturen der  Grössenordnung von     2500     C gehalten werden. Die  elektrische Leitfähigkeit des als Arbeitsmittel ver-    wandten Verbrennungsproduktes, dem     Alkalimetalle,     wie Kalium oder     Caesium,    als Saatmaterial zugegeben  werden, wächst stark     mit    der Temperatur. So     erhöht     z.

   B. eine Temperatursteigerung von 200  C die Leit  fähigkeit des     Arbeitsmittels    um ein dreifaches. Die  Temperaturfestigkeit der zur Zeit bekannten härtesten  Materialien begrenzt die Arbeitstemperatur des     MHD-          Generators    auf maximal etwa 2500  C. Diese Tempe  ratur des Arbeitsgases soll nach Möglichkeit nicht  unterschritten werden, da sonst     die    Leitfähigkeit des  Arbeitsmittels sinkt und somit die     entnehmbare    Ener  gie stark abnimmt.  



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim  Betrieb eines     MHD-Generators    hohen Wirkungsgrad  und gleichzeitig hohe Leistungsdichte zu erzielen. Die  Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines       MHD-Generators    und besteht darin, dass das Arbeits  mittel während des     Durchtritts    durch den Arbeits  kanal des Generators fortlaufend erwärmt wird. Bei  spielsweise kann dies dadurch erfolgen, dass fort  laufend Wärmeenergie im     Arbeitsmittel    während des       Durchtritts    durch den Arbeitskanal     freigesetzt    wird.

    Das kann so erreicht werden, dass eine     inhomogene     Mischung von Brennstoff und Oxydationsmittel in der       Generatorbrennkammer    vorgenommen wird. Die Leit  fähigkeit kann durch Saatmaterial erhöht werden. Es  ist auch günstig,     einen        Generatorkanal    mit einer Viel  zahl längs des Kanals verteilter Brennstoff- bzw.       Oxydationsmittelzuführungen    zu verwenden.  



  Das Betriebsverfahren nach der Erfindung ermög  licht längs der wirksamen     Generatorstrecke    gleich  bleibende Temperatur des Arbeitsmittels und somit  gleichbleibende hohe     Leitfähigkeit.    Es werden des-      halb bei hohem Wirkungsgrad hohe Leistungsdichten  erhalten.  



  Wirkungsweise des Verfahrens und Einrichtungen  zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung  sollen anhand von Ausführungsbeispielen näher er  läutert werden.  



  Figur 1     zeigt    ein schematisches Diagramm einer  Anlage mit einem     MHD-Generator,    der nach einem  erfindungsgemässen Verfahren betrieben wird.  



  Figur 2 zeigt eine     Querschnittsansicht    eines Teiles  aus Figur 1 längs     II-II    von Figur 1 genommen.  



  In Figur 1 wird eine     MHD-Generatoranlage    ge  zeigt, die Verbrennungsgase als Arbeitsmittel verwen  det. Wie aus der Figur zu ersehen ist, umfasst der  Generator eine Brennkammer 14, eine Mischkammer  18 und einen Arbeitskanal 10, durch den das Arbeits  mittel in Pfeilrichtung     hindurchtritt.    Die Luftzuführung  12 führt der Brennkammer 14 des Generators Sauer  stoff zu, vorzugsweise in Form von komprimierter  und     vorerhitzter    Luft. Brennstoff wird der     Brennkam-          mer    14 durch eine geeignete Öffnung von der Ein  gabevorrichtung des     Brennstoffvorratsbehälters    16 zu  geführt.

   Die gasförmigen Verbrennungsprodukte treten  aus der Brennkammer in die Mischkammer 18 mit  einer zur thermischen     Ionisierung    ausreichenden  Temperatur ein und durchströmen dann den Kanal  10. Um das so erhaltene Arbeitsmittel vollständiger  zu ionisieren und höhere Leitfähigkeit zu erhalten,  wird ein Saatmaterial zugegeben, das ein     Alkalimetall,     wie Kalium, Natrium oder     Caesium    enthält. Dieses  wird dem Gasstrom über die Leitung 30 in der Brenn  kammer 14 des Generators zugeführt. Das Saatmate  rial wird von einem Vorratsbehälter 20 geliefert.

   Das  so erhaltene     ionisierte    Arbeitsmittel durchströmt im  Kanal 10 des Generators ein     transversales    Magnet  feld und die so erzeugte elektrische Energie wird  durch den Strom über die     Elektrodenpaare    2, 3, 5  und 7 abgenommen, die entlang der Ober- und Unter  seite des Kanals 10 angeordnet sind.  



  Eine Rückgewinnungsanlage 28 kann am Ende  des Kanals 10 vorgesehen sein, um soviel wie mög  lich von dem relativ teuren Saatmaterial zurückzuge  winnen. Die Rückgewinnungsanlage 28 kann z. B.  aus einer     Wassersprühanlage    oder aus einer elektro  statischen     Corona-Anlage    bestehen, welche beide be  kannt sind und einen grossen Teil des Saatmaterials  zurückgewinnen. Das heisse, die Rückgewinnungs  anlage durchströmende Arbeitsgas kann in bekannter  Weise zur     Vorerhitzung    der Verbrennungsluft ver  wendet werden und entweicht dann durch einen Ka  min. Von der Rückgewinnungsanlage 28 aus wird das  Saatmaterial über die Leitung 30 der Brennkammer  14     zugeführt,    womit der Kreis geschlossen ist.  



  Die Temperatur des Arbeitsmittels sinkt, wenn es  beim Durchtritt durch das Magnetfeld elektrische  Energie abgibt. Mit sinkender Temperatur sinkt aber  die Leitfähigkeit des Arbeitsmittels und die     entnehm-          bare    Energie, sowie die Leistungsdichte.  



  Eine Methode zur kontinuierlichen Nacherhitzung  des Gases besteht darin, dass man einen Brennstoff    verwendet, der eine hinreichend niedrige Reaktions  zeit aufweist, so dass eine kontinuierliche Verbren  nung und ein fortlaufendes Freiwerden von Wärme  energie im Arbeitsmittel während des     Kanaldurch-          laufs        stattfindet.    Die Grössenordnung der Nacherhit  zung wird durch das Mass der vom Generator extra  hierten Energie bestimmt, die ihrerseits eine     Funkticn     der Geschwindigkeit des Arbeitsmittels, seiner elek  trischen Leitfähigkeit, seiner thermischen Verluste  und der Stärke des Magnetfeldes ist. Die so fest  gelegte Grössenordnung der freizusetzenden Wärme  energie bestimmt die Zusammensetzung des Brenn  stoffes.

   In einer     MHD-Grossanlage    wird die fortlau  fende Nacherhitzung rasch durch eine Mischanlage  für Brennstoffe und Oxydationsmittel gesteuert, in der  eine nicht homogene Mischung von Brennstoff und  Oxydationsmittel hergestellt wird. Zusätzliche Wärme  wird frei, wenn das Arbeitsmittel den Kanal durch  strömt u. sich der Brennstoff mit dem Sauerstoff ver  mischt u. verbrennt. So kann z. B. jedes brennbare öl,  wie Dieselöl,     zersprüht    verwandt werden, bei dem die       Tropfengrösse,    die Homogenität oder eine von bei  den gesteuert werden kann. Im Fall der nicht homo  genen Mischung kann z. B.

   Erdgas mit einer vor  bestimmten Menge von Luft oder Sauerstoff ver  mischt werden, so dass diese Mischung fortlaufend  Wärmeenergie nach der chemischen Reaktion beim  Durchströmen des Kanals freisetzt.  



  Zusätzlicher Brennstoff oder zusätzlicher Sauer  stoff oder beides kann mit einer Vielzahl längs des  Kanals verteilter Zuführungen zugegeben werden, um  die nötige Nacherhitzung des Arbeitsmittels zu ver  vollständigen. Die Vorratsbehälter 32, 34, 36 und 38  in Figur 1 sind fortlaufend mit Zuführungen entlang  des Kanals 10 verbunden. Durch geeignete     Zugabeöff-          nungen    im Kanal werden aus diesen Vorratsbehältern  Brennstoff oder Sauerstoff dem Kanal zugeführt, so  dass im Arbeitsmittel fortlaufend Verbrennungsvor  gänge stattfinden. Damit wird eine kontinuierliche  Nacherhitzung erzielt. Aus der Berücksichtigung des  zuerst verwandten Brennstoffes ergibt sich die ent  lang des Kanals einzustellende Mischung von Brenn  stoff und Sauerstoff.

   So muss im Fall einer     überan-          reicherung    von Brennstoff bezogen auf die     stöchiome-          trische    Zusammensetzung des Arbeitsgases beim Ka  naleingang, zusätzlich Sauerstoff durch die Zugabe  vorrichtungen 32, 34, 36 und 38 in kontrollierter  Menge zugegeben werden, um eine kontinuierliche  Nacherhitzung des Arbeitsmittels beim Durchtritt  durch den Kanal 10 zu erhalten.

   Wenn dagegen das  Arbeitsgas am     Generatoreingang    mit Sauerstoff - be  zogen auf die     stöchiometrische    Zusammensetzung   überangereichert ist, muss Brennstoff entlang des     Ge-          neratorkanals    zugeführt werden, um kontinuierliche  Nacherhitzung durch kontrollierte Brennstoffzufuhr  aus den Vorratsbehältern 32, 34, 36 und 38 zu er  zielen.  



  Wenn z. B. Erdgas als Eingangsmischung verwen  det wird, muss Sauerstoff zur weiteren Unterhaltung  des Verbrennungsprozesses auf dem Weg durch den      Kanal zugegeben werden. Auch wenn Kohle als  Brennstoff verwendet wird, ist Sauerstoff dem Brenn  stoff zuzuführen, um den Verbrennungsprozess voll  ständig durchzuführen und um fortlaufend entlang des       Generatorkanals    freiwerdende Energie zuführen zu  können. Bei Sauerstoffüberschuss in der am Eingang  des     Generatorkanals    eingeführten Mischung, ist zu  sätzlich Brennstoff zuzuführen, in flüssigem, gas  förmigem oder festem Zustand, um eine kontinuier  liche Nacherhitzung des Arbeitsmittels zu erzielen.  



  Figur 2 zeigt einen Querschnitt des Generator  kanals. Ein Paar leitende Elektroden 2 ist an der Ober  seite und am Boden des Kanals 10 angeordnet. Die  isolierenden Wände 4 und 6, aus einem geeigneten  harten Material, stellen die anderen Begrenzungen des  Kanals 10 dar. Magnetpole N und S, den Wandteilen  4 und 6 benachbart angeordnet, symbolisieren eine  Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes B, das  senkrecht zur     Flussrichtung    des Arbeitsmittels durch  den Kanal 10 steht. Es können weitere Elektroden  paare entlang des Kanals 10 angeordnet sein, wie in  Figur 1 mit 3, 5 und 7 angedeutet.  



  Es ist verständlich, dass nicht nur durch     jede    der  beschriebenen Massnahmen dem gasförmigen Arbeits  mittel kontinuierlich     Wärmeenergie    beim Durchtritt  durch den Kanal 10 zugeführt wird. Es kommt ledig  lich darauf an, dass das Arbeitsmittel auf hoher Tem  peratur und somit in einem Zustand hoher elektrischer  Leitfähigkeit erhalten wird, was zum Erzielen eines  guten Wirkungsgrades der Anlage erforderlich ist. An  dererseits können die     erfindungsgemässen        Massnah-          men    auch bei     MHD-Generatoren    mit axialem Magnet  feld und     tangentialem        Arbeitsmittelfluss    angewandt  werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Betrieb eines magnetohydrody- namischen Generators, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmittel während des Durchtritts durch den Arbeitskanal des Generators fortlaufend erwärmt wird. II. Generator zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskanal mit einer Vielzahl längs des Kanals verteilter Zuführungen versehen ist. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass fortlaufend Wärmeenergie im Ar beitsmittel während des Durchtrit ts durch den Ar beitskanal des Generators freigesetzt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass eine inhomogene Mischung von Brennstoff und Oxydationsmittel in der Generator- brennkammer vorgenommen wird, derart, dass eine fortlaufende Freisetzung von Wärmeenergie im Ar beitsmittel während des Durchtritts durch den Ar beitskanal des Generators erfolgt. 3.
    Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Erwärmung des Arbeitsmittels durch Brennstoffzugabe über Zuführungen im Ar beitskanal erfolgt. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Erwärmung des Arbeitsmittels durch Oxydationsmittelzugabe über Zuführungen im Arbeitskanal erfolgt.
CH664463A 1962-07-13 1963-05-28 Verfahren zum Betrieb eines MHD-Generators CH411105A (de)

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1333115A (fr) * 1962-05-18 1963-07-26 Comp Generale Electricite Dispositif d'électrodes continues pour appareils magnétoaérodynamiques
CH443463A (de) * 1966-06-29 1967-09-15 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren zur Leistungsregelung eines MHD-Kraftwerkes
US3508085A (en) * 1967-09-22 1970-04-21 Gen Dynamics Corp Electrogasdynamic generator method and apparatus
US4516043A (en) * 1980-10-16 1985-05-07 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for generating electrical energy from a heated gas containing carbon particles

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1717413A (en) * 1926-01-30 1929-06-18 Westinghouse Electric & Mfg Co Thermoelectric apparatus
US2780915A (en) * 1951-12-05 1957-02-12 Solar Aircraft Co Fuel distribution system for jet engine and afterburner
GB738511A (en) * 1953-02-28 1955-10-12 Nicholas S Japolsky Improvements in or relating to internal combustion engines
DE1052548B (de) * 1955-11-02 1959-03-12 Strikfeldt & Co W Verfahren und Einrichtung zur Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Ener umgekehrt
US3099131A (en) * 1958-04-03 1963-07-30 Avco Mfg Corp Power generation system for propulsion and method of operating same

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DE1199382B (de) 1965-08-26
JPS4026369B1 (de) 1965-11-16
US3211932A (en) 1965-10-12

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