CN103855907B - 无种子磁流体发电机 - Google Patents
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Abstract
一种无种子磁流体发电机，它是由气体喷嘴电极(4)和起动电源的可调整钨极电极(5)、管道(3)、永磁体或电磁体(2)、磁轭(1)、分段电极法拉第通道电极(9)、磁极(6)、磁极绝缘层(7)、法拉第通道电极绝缘层(8)、与起动电源的可调整钨极电极(5)和法拉第通道电极(9)的推进装置组成,其特征在于：形成等离子态的电极是由气体喷嘴电极(4)与启动电源的可调整钨极电极(5)组成并由气体喷嘴电极(4)喷出的可燃气体与助燃气体混合后经高压脉冲击穿气隙放电点燃后又与起动电源的可调整钨极电极(5)形成等离子电路回路。由此既取消了种子的添加和回收问题又解决了通道电极因腐蚀造成的不便。
Description
技术领域
磁流体发电是将热能直接转变为电能的一种发电方式，与普通发电相比，减少了转换成机械能这一阶段，但其工作原理与普通发电是基本相同的，都是利用电磁感应现象获得电能。100多年前法拉第发现了电磁感应现象：导体在磁场中做横向切割磁力线的运动时，沿着导体并与磁场相垂直的方向会产生感应电动势。只要存在自由电子的物质，不论以哪种形态，只要在磁场中运动时存在电磁感应现象的都是我们所说的导体。目前所用的各种发电机都是利用导电的金属固体在磁场中高速运动而产生感应电动势的，磁流体发电则是利用高温导电流体高速通过磁场，在电磁感应的作用下，将热能转换成电能。磁流体发电中所用的导电流体可以是导电的气体，也可以是液态金属。导电流体的高温可以从矿物性燃料燃烧时的化学能或核燃料在核反应堆中的核能转换而来。
背景技术
磁流体发电是一种新型的高效发电方式，其定义为当带有等离子状态，是指物质原子内的电子在高温下脱离原子核的吸引，使物质呈为正负带电粒子状态存在。磁流体的等离子体横切穿过磁场时，按电磁感应定律，等离子体的正负粒子在磁场的作用下分离，而聚集在与磁力线平等的两个面上，由于电荷的聚集，从而产生电势。在磁流体流经的通道上安装电极和外部负荷连接时，则可发电。为了使磁流体具有足够的电导率，需在高温和高速下，加上钾、铯等碱金属和加入微量碱金属的惰性气体(如氦、氩等)作为工质，以利用非平衡电离原理来提高电离度。前者直接利用燃烧气体穿过磁场的方式叫开环磁流体发电，后者通过换热器将工质加热后再穿过磁场的叫闭环磁流体发电。磁流体发电机中，运行的是温度在三、四千度的导电流体，它们是高温下电离的气体。为进行有效的电力生产，电离了的气体导电性能还不够，因此，还要在其中加入钾、铯等金属离子，称之为种子。但是，当这种含有金属离子的气流，高速通过强磁场中的发电通道，达到电极时，电极也随之遭到腐蚀。电极的迅速腐蚀是磁流体发电机面临的最大难题。还有种子的回收问题等。另外还有一种与本发明相近的中国专利申请号为：201110377659.5名称为；磁流体发电装置，它与本发明的不同之处在于；一是在发电通道之前就已经将可燃气体电离，电离后的等离子高温是喷嘴难以承受的。二是它的作用也不相同。
发明内容
针对上述原因，本发明提供一种新型的无种子磁流体发电机，既取消了种子的添加和回收问题又解决了通道电极因腐蚀造成的不便。它是由可燃气体(石油、天然气、煤气等)与助燃气体(氧气等)经各自的管道由气体钨极喷嘴电极喷出的可燃气体与助燃气体混合后(类似于焊枪的焊接)经公知的高压脉冲击穿气隙放电点燃后又与起动电源的可调整钨极电极形成等离子电路回路(类似于电弧焊机的电弧焊接)。因为钨、铂等高熔点金属制成的电极在高温下损耗较小。形成等离子后采用公知的移动装置和控制系统将钨极电极自动拉开到设定的距离并保持等离子态。此时的等离子中包括两部份等离子；一部份是气体燃烧经电弧进一步加温形成的等离子，属于自由离子，根据法拉第原理和罗伦兹力方向经过磁场时偏转向法拉第通道电极汇集供输出。另一部份是起动电源形成的等离子，属非自由离子，主要作用是维持等离子态，只供气体的加温不提供输出，是一种合理的损耗。采用分段电极法拉第通道，采用公知的推进装置和控制系统将通道电极根据腐蚀程度进行自动调整。通道电极可采用廉价的石墨作电极也可以用高熔点金属作电极。磁流体发电机本身的热效率不是很高，只能达到20～30％左右，但是因为其排气温度很高，达2000K左右，其所含的热量还可以充分利用。如果组成磁流体-蒸汽联合循环，就可使一次燃烧所产生的热量被两次利用。通常认为联合循环的总效率可达50～60％。
附图说明
(1)为磁轭，(2)为电磁体或永磁体，(3)为管道，(4)为气体喷嘴电极，(5)起动电源的可调整钨极电极，(6)为磁极，(7)为磁极绝缘层，(8)为法拉第通道电极绝缘层，(9)为法拉第通道电极。
发明实例
附图描述了本发明的实施例；(2)为电磁体或永磁体，磁路经磁轭(1)到磁极(6)，气体经管道(3)到气体喷嘴电极(4)喷出，与起动电源的可调整钨极电极(5)经高压脉冲放电点燃后形成等离子电路回路，可调整钨极电极(5)经自动控制系统自动调整与气体喷嘴电极(4)的设定距离并维持等离子态。(7)为磁极绝缘层，(8)为法拉第通道电极绝缘层，(9)为法拉第通道电极，电极由自动控制系统和推进装置根据电极的腐蚀程度进行自动调整。
Claims (4)
1.一种无种子磁流体发电机，它是由气体喷嘴电极(4)和起动电源的可调整钨极电极(5)、管道(3)、永磁体或电磁体(2)、磁轭(1)、分段电极法拉第通道电极(9)、磁极(6)、磁极绝缘层(7)、通道电极绝缘层(8)、与起动电源的可调整钨极电极(5)的移动装置和法拉第通道电极(9)的推进装置组成,其特征在于：形成等离子态的电极是由气体喷嘴电极(4)与起动电源的可调整钨极电极(5)组成，并由气体喷嘴电极(4)喷出的可燃气体与助燃气体混合后经高压脉冲击穿气隙放电点燃后又与起动电源的可调整钨极电极(5)形成等离子电路回路。
2.根据权利要求1中所述的无种子磁流体发电机，其特征在于：采用电的等离子高温直接给混合燃气加温至电的和燃气的混合等离子而无需种子。
3.根据权利要求1中所述的无种子磁流体发电机，其特征在于：气体喷嘴电极(4)与起动电源的可调整钨极电极(5)经所述移动装置和控制系统将所述起动电源的可调整钨极电极(5)自动拉开到设定的距离。
4.根据权利要求1中所述的无种子磁流体发电机，分段电极法拉第通道电极(9)处在通道电极绝缘层(8)中，其特征在于：分段电极法拉第通道电极(9)可根据腐蚀程度用所述推进装置进行自动推进。
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