RU1813908C

RU1813908C - Plasma generator

Info

Publication number: RU1813908C
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Спиридонов; Форель Закирович Тинчурин; Михаил Юрьевич Спиридонов; Александр Юрьевич Спиридонов
Original assignee: Казанский филиал Московского энергетического института
Priority date: 1990-12-17
Filing date: 1990-12-17
Publication date: 1993-05-07

Abstract

Изобретение относитс к энергомаши- ностроению и может быть использовано дл получени плвэмы в магнитогидродинамичеСких генераторах. Целью изобретени в- /1 етс повьидение йнте.нсиеных характеристик процесса на переменных режимах.- Генератор плазмы содержит kopnyfc 1, внутри которого размещена цилиндрическа жарова труба 2 и конфузор 3, патрубки горючего 4 и присадки 5, которые сорбща- (ртс с; коллекторами б и 7 горючего И при- с.адкй со ответ ;твёнйб. г Латрубки меЩёйы ными, причём дл патрубков(Одной группы больша полуось овала. Параллельна оси корпуса, а дл патрубков другой группы перпендикул рна ей. Патрубки а пределах группы попарно направлены навстречу друг другу, а дл разных групп взаимно пергтен- ;дикул рны.,2 ил. -.;:; :;:.;.. . / ...;.:: : .,,--, у feThe invention relates to power engineering and can be used to obtain a plume in magnetohydrodynamic generators. The aim of the invention is to / 1 see the main characteristics of the process in variable modes. The plasma generator contains kopnyfc 1, inside of which there is a cylindrical heat pipe 2 and a confuser 3, fuel pipes 4 and additives 5, which are sorbed (rts with; collectors b and 7 of fuel And the above addendum is the answer: yours. d Latubes are small, and for the nozzles (One group has a semi-major axis of the oval. Parallel to the axis of the housing, and for the nozzles of the other group it is perpendicular to it. The nozzles within the group are directed in pairs towards friend dr Gu, and for different groups of mutually pergten-; Dikulja rny 2 yl ..;:;:;:; .. / ...; ::.:.... ,, -, y fe

Description

Изобретение относитс к энергомашиностроению и может быть использовано дл получени плазмы в магнитогидродинами- ческихгенераторах.The invention relates to power engineering and can be used to produce plasma in magnetohydrodynamic generators.

Цель изобретени -- повышение интен- сивных характеристик процесса на переменных режимах.The purpose of the invention is to increase the intensive characteristics of the process in variable modes.

Известно, что при поперечной подаче струй эффективность смешени лимитируетс конвективнымтепломассопереносом и может быть определена соотношениемIt is known that in the case of transverse flow of jets, the mixing efficiency is limited by convective heat and mass transfer and can be determined by the relation

Н,1 H, 1

hr - h2rhr - h2r

ПЗг -П2г PZg -P2g

hs - andhs - and

. УС. CSS

VCMVcm

hr 1 - Vhr 1 - V

1 -hi -2 пзсоз/3 1 -hi -2 psz / 3

где «-угол атаки;/ -угол хордальности;#- параметр качества; А-характерный размер потока; ап - коэффициент формы струи; d - диаметр отверсти ; v - скорость; р- плотность; h-глубина проникновени .where "is the angle of attack; / is the angle of chordality; # is the quality parameter; A-characteristic flow size; an is the shape coefficient of the jet; d is the diameter of the hole; v is the speed; p is the density; h is the penetration depth.

Индексы: 2 - ограничение по передней границе; 3 - ограничение по конвективному массопереносу; с - стру , см-смеси; s - в плоскости траектории струи.Indices: 2 - restriction on the frontier; 3 - restriction on convective mass transfer; C - jet, cm-mixture; s - in the plane of the trajectory of the jet.

Таким образом при изменении режима работы генератора мен етс hs, в самом общем случае мен етс hr; H и, как следствие, уменьшаетс качество смешени в.Thus, when the operating mode of the generator changes, hs changes, in the most general case hr changes; H and, as a result, the mixing quality is reduced.

Дл того, чтобы при изменении режима работы генератора качество смешени сохран лось неизменным, необходимо, чтобы хема подачи струй допускала hr const при , Это в редакции отсутстви ограничений по дискретности асимметрии распределени и длине на завершении технологического процесса принципиально возможно в схеме, когда насадки направлены по касательной к поверхности условного цилиндра и в пределах группы попарно направлены навстречу друг другу, оси насадков разных групп взаимно перпендикул рны, расположены в одном по се и в каждой группе четыре насадка. Дл исключени соударени соседних струй, принадлежащих соседним группам, предусмотрена различ- на ориентаци большей полуоси овального сечени насадка относительно оси канала (например, параллельно и перпендикул рно ). Такой подход позвол ет реализовать различные значени аь (аы/ 0°, аи 90°) дл различных групп насадков и, следовательно ,- различных траекторий, не допускающих соударений струй с учетом нарастани ши- оины пограничного сло . Здесь р - уголIn order for the mixing quality to remain unchanged when the generator operating mode is changed, it is necessary that the jet feed circuit admit hr const at. tangent to the surface of the conditional cylinder and within the group are directed in pairs towards each other, the axes of the nozzles of different groups are mutually perpendicular, located in one section and in each uppe four nozzle. To prevent the collision of adjacent jets belonging to neighboring groups, different orientations of the major semi-axis of the oval section of the nozzle relative to the axis of the channel are provided (for example, parallel and perpendicular). Such an approach makes it possible to realize different values of ai (ay / 0 °, ai 90 °) for different groups of nozzles and, consequently, different trajectories that do not allow collisions of the jets, taking into account the increase in the width of the boundary layer. Here p is the angle

5 5

0 0

55

00

55

00

55

между большей полуосью овала и осью канала .between the major axis of the oval and the axis of the channel.

На фиг. 1 изображен генератор плазмы; на фиг..2 - разрез А-А на фиг. 1.In FIG. 1 shows a plasma generator; in Fig.2 - section aa in Fig. 1.

Генератор плазмы имеет корпус 1, внутри которого размещена цилиндрическа жарова труба 2 и конфузор 3, патрубки 4, горючего и присадки 5, которые сообщаютс с коллекторами 6 и 7 горючего и присадки соответственно. Коллекторы 6 и 7 соединены с магистрал ми 8 горючего и присадки 9 соответственно. Патрубки 4, 10 выполнены овальными, причем дл патрубков 4 (первой группы) больша полуось овала параллельна оси корпуса, а дл патрубков ю перпендикул рна ей (втора группа), Насадки в пределах группы попарно направлены навстречу друг другу, а дл разных групп взаимно перпендикул рны.The plasma generator has a housing 1, inside which there is a cylindrical heat pipe 2 and a confuser 3, nozzles 4, fuel and additive 5, which communicate with the manifolds 6 and 7 of the fuel and additive, respectively. Collectors 6 and 7 are connected to fuel lines 8 and additives 9, respectively. The nozzles 4, 10 are oval, and for the nozzles 4 (the first group), the semi-major axis of the oval is parallel to the axis of the housing, and for the nozzles that are perpendicular to it (the second group), Nozzles within the group are pairwise directed towards each other, and for different groups they are mutually perpendicular rna.

Генератор работает следующим образом , . The generator operates as follows,.

Внутри цилиндрической жаровой трубы 2 подаетс поток окислител . Горючее из магистрали 8 через коллектор 6 равномерно распредел етс по патрубкам 4, 10, а ионизирующа присадка - по патрубкам 5, из которых истекает в виде поперечных струй в поток окислител . Оси струй горючего принимают направление патрубков и вл ютс касательными к поверхности условного цилиндра , так как в пределах группы насадки попарно направлены навстречу друг другу, то начина с некоторого режима струи соу- дар ютс , что приводит к дополнительной интенсификации конвективной и турбулентной составл ющих массопереноса. Овальные сечени насадков, их ориентаци относительно оси корпуса и взаимна перпендикул рность осей исключает соударени струй, принадлежащих различным по сам. Приведенные услови позвол ют получить высокое значение качества смешени и, как следствие, плотности плазмы на переменных режимах. Заметим, что присадка из магистрали присадки 9 через коллектор 7 равномерно распредел етс по патрубкам присадки 5, а затем параллельно стру м горючего подаетс в виде поперечных струй в поток окислител .An oxidizing stream is supplied inside the cylindrical flame tube 2. The fuel from the line 8 through the collector 6 is evenly distributed over the nozzles 4, 10, and the ionizing additive - over the nozzles 5, from which flows in the form of transverse jets into the oxidizer stream. The axes of the fuel jets take the direction of the nozzles and are tangent to the surface of the conditional cylinder, since within the nozzle group they are directed in pairs towards each other, starting from some mode the jets collide, which leads to additional intensification of the convective and turbulent components of mass transfer. Oval sections of the nozzles, their orientation relative to the axis of the body and the mutual perpendicularity of the axes exclude collisions of jets belonging to different ones. The above conditions make it possible to obtain a high value of the mixing quality and, as a consequence, the plasma density under variable conditions. Note that the additive from the additive line 9 through the collector 7 is uniformly distributed over the nozzle 5 of the additive 5, and then parallel to the fuel jets is supplied in the form of transverse jets into the oxidizer stream.

Исследовани , проведенные в лаборатории Тидрогазодинамика в широком диапазоне изменени геометрических и режимных параметров G ;г 0-0.80; р - 1,0 2,65; d -0,01-0,10:1 -.0.098-0,784 показали, что получение высоких значений качества смешени в широком диапазоне изменени режимных параметров возможно за счет овальных насадков, объединенных в группы по их ориентации относительно оси корпу-. са, причем наилучшие результаты удаетс Studies conducted in the Hydrogasdynamics laboratory in a wide range of changes in geometric and operational parameters G; g 0-0.80; p - 1.0 2.65; d -0.01-0.10: 1 -.0.098-0.784 showed that obtaining high values of mixing quality in a wide range of variation of operating parameters is possible due to oval nozzles, united in groups according to their orientation relative to the axis of the body. ca, with the best results being achieved

получить при взаимно перпендикул рном положении больших полуосей овала,get at the mutually perpendicular position of the major semi-axes of the oval,

GI .Gi.

Gl +62 И Рем Gl +62 And Rem

Здесь G т гп-Ј .Here G t rn-Ј.

Х АX A

G - массовый расход; р - плотность; d - диаметр; А - характерный размер потока; tG is the mass flow rate; p is the density; d is the diameter; A is the characteristic flow size; t

- шаг. Индексы: 1 - поперечные струи, 2 - унос щий поток, см - смесь, н - насадок, э- step. Indices: 1 - transverse jets, 2 - blowing stream, cm - mixture, n - nozzles, e

- эквивалентный.- equivalent.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION Plasma generator comprising a housing

and a flame tube with an oxidizer inlet, on

0

the side surface of which nozzles are made tangent to the surface of the conditional cylinder, characterized in that, in order to increase the intensive characteristics of the process in variable modes, two groups of oval cross-section pipes are made in each section, four in each, with a larger semi-axis of the oval, parallel and perpendicular to the axis of the flame tube, respectively, the nozzles within the group are directed in pairs towards each other, and for different groups are mutually perpendicular.

Fi g. 2