CN113472173B - 一种脉冲磁流体发电装置 - Google Patents

Abstract

一种脉冲磁流体发电装置，包括气源(1)、压缩管(4)、活塞(5)、加热线圈(6)、工作段(10)、喷管(12)、磁体(13)和发电通道(14)。气源(1)通过管路(2)、第一阀门(3)与压缩管(4)相连，并通过管路(2)、第二阀门(8)与工作段(10)相连。压缩管(4)外部布置有第一加热线圈(6)、压缩管(4)内设有活塞(5)，压缩管(4)的另一端装有止退装置(7)。压缩管(4)后接工作段(10)，工作段(10)外部布置有第二加热线圈(9)，工作段(10)的出口设有膜片(11)。活塞(5)压缩在压缩管(4)和工作段(10)预加热后的工质气体冲破膜片(11)进入喷管(12)提速，在发电通道(14)中切割磁体(13)产生的磁力线发电。

Description

一种脉冲磁流体发电装置

技术领域

本发明涉及一种磁流体发电装置。

背景技术

磁流体发电装置是一种将内能直接转化为电能的装置，其工作原理为法拉第电磁感应定律，由核能、太阳能或其它燃料产生的高温等离子体高速切割磁力线产生电能，具有启动快、无旋转部件、效率高等优点。磁流体发电装置结合美国、苏联在20世纪60年代研发的核火箭技术：通过核反应堆加热液氢到高温气态，高速向外喷射产生大推力，形成一种基于脉冲核反应堆的高功率脉冲磁流体电源系统。该系统产生高温高压气体工质，在毫秒级的时间内获得高达百兆瓦甚至吉瓦级的电功率。

在实际应用中，由于核能的使用具有很严苛的条件，常常采用非核装置：电弧加热器、激波管、爆轰激波管、火药爆炸等开展模拟研究工作。电弧加热器可以产生较高的气体温度，但气体压力很难达到MPa级；常规的激波管装置可以产生较高的温度，也存在压力难以达到MPa级；氢氧爆轰燃烧型激波管可以产生较高的温度和压力，但燃烧产物也经过发电通道，使得磁流体发电通道的使用环境发生较明显变化，无法重复使用；火药爆炸产生的压力很高，同样爆炸的产物与实际的工质成份差异很大，使得磁流体发电通道使用环境改变，无法实现相近的模拟条件。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提出一种脉冲磁流体发电装置。本发明产生的气体压力高、温度高，没有其它气体污染问题，是非核脉冲磁流体发电的理想装置。

本发明脉冲磁流体发电装置包括气源、压缩管、活塞、加热线圈、工作段、喷管、磁体和发电通道。气源通过管路、阀门与压缩管相连，气源又通过管路、阀门与工作段相连。压缩管外部布置有第一加热线圈、压缩管内部布置有活塞，压缩管的另一端布置有止退装置。压缩管后接工作段，工作段外部布置有第二加热线圈，工作段的出口布置有膜片。工作段后依次接喷管和发电通道，发电通道外部设有磁体。活塞可在压缩管前端与止退装置之间的空间运动。活塞压缩在压缩管和工作段预加热后的工质气体冲破膜片，进入喷管提速，在发电通道中切割磁体产生的磁力线完成发电。本发明可产生高温高压脉冲工质气体，是非核脉冲磁流体发电的理想装置。

所述的工作段产生的气体压力可达几十MPa，温度达到几千K，气体释放可达几十毫秒。所述的压缩管外部设有第一加热线圈，所述的工作段外部设有第二加热线圈，所述的压缩管和工作段的预充气体分别由第一加热线圈和第二加热线圈预先加热。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图；

图中：1气源、2管路、3第一阀门、4压缩管、5活塞、6第一加热线圈、7止退装置、8第二阀门、9第二加热线圈、10工作段、11膜片、12喷管、13磁体、14发电通道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括气源1、压缩管4、活塞5、第一加热线圈6、工作段10、喷管12、磁体13和发电通道14。气源1通过管路2、第一阀门3与压缩管4相连；气源1也通过管路2、第二阀门8与工作段10相连。压缩管4外部布置有第一加热线圈6、压缩管4内部布置有活塞5，压缩管4的另一端布置有止退装置7。压缩管4后接工作段10，工作段10外部布置有第二加热线圈9，工作段出口布置有膜片11。工作段10后依次接喷管12和发电通道14，发电通道14外部设有磁体13。

活塞5压缩在压缩管4和工作段10预加热后的工质气体冲破膜片11后进入喷管12提速，在发电通道14中切割磁体13产生的磁力线发电。

所述的工作段10产生的气体压力可达到几十MPa，温度达到几千K，气体释放可达几十毫秒。所述的压缩管4和工作段10的预充工质气体分别由第一加热线圈6和第二加热线圈9预加热。

本发明的工作过程如下：

安装好膜片11，关闭第一阀门3和第二阀门8，对压缩管4、工作段10抽真空；打开阀门8，气源1通过管路2向压缩管4和工作段10充入工质气体，达到大气压后即可停止充气，再次抽真空，重复2-3次，使得压缩管4、工作段10中均无空气，置换为工质气体。关闭第二阀门8，启动压缩管4外部的第一加热线圈6，启动工作段10外部的第二加热线圈9，使压缩管4和工作段10中的工质气体加热到600K，2个大气压，停止第一加热线圈6和第二加热线圈9的加热。打开第一阀门3，将气源1的高压气体经管路2通入压缩管4，驱动活塞5压缩工质气体，当活塞5运动到止退装置7处则停止，此时工作段10内即产生了高达60MPa、6000K的工质气体，工作气体驱动膜片11破裂，进入喷管12提速，工质气体最终在发电通道14中切割由磁体13产生的磁力线完成发电过程。

Claims (1)

1.一种脉冲磁流体发电装置，其特征是：所述的脉冲磁流体发电装置包括气源（1）、压缩管（4）、活塞（5）、第一加热线圈（6）、工作段（10）、喷管（12）、磁体（13）和发电通道（14）；气源（1）通过管路（2）、第一阀门（3）与压缩管（4）相连；气源（1）还通过管路（2）、第二阀门（8）与工作段（10）相连；压缩管（4）外部布置有第一加热线圈（6）、压缩管（4）内部设有活塞（5），压缩管（4）的另一端设有止退装置（7）；压缩管（4）后接工作段（10），工作段（10）外部布置有第二加热线圈（9），工作段（10）的出口布置有膜片（11）；所述的压缩管（4）和工作段（10）内的预充工质气体分别由第一加热线圈（6）和第二加热线圈（9）预加热；工作段（10）后依次接喷管（12）和发电通道（14），发电通道（14）外部设有磁体（13）；

活塞（5）压缩在压缩管（4）和工作段（10）预加热后的工质气体冲破膜片（11）后进入喷管（12）提速，在发电通道（14）中切割磁体（13）产生的磁力线完成发电。

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