RU2028712C1 - Channel of mhd generator - Google Patents
Channel of mhd generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2028712C1 RU2028712C1 SU4940322A RU2028712C1 RU 2028712 C1 RU2028712 C1 RU 2028712C1 SU 4940322 A SU4940322 A SU 4940322A RU 2028712 C1 RU2028712 C1 RU 2028712C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- plate
- plates
- frame
- melt
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для магнитогидродинамического преобразования энергии, выделяемой при сгорании топлива, в частности, угольного. The invention relates to energy and can be used for magnetohydrodynamic conversion of energy released during the combustion of fuel, in particular coal.
Известны каналы МГД-генератора, в которых для контакта с плазмой использованы электроды из платины [1]. The channels of the MHD generator are known in which platinum electrodes are used to contact the plasma [1].
Известен канал МГД-генератора в форме расширяющейся к выходу трубы, включающий каркас и закрепленные на нем электродные секции, разделенные изолирующими керамическими перегородками, ориентированными поперек канала, а также электрические контакты, соединенные с внешней электрической цепью. The channel of the MHD generator is known in the form of a pipe expanding towards the outlet, including a frame and electrode sections fixed to it, separated by insulating ceramic partitions oriented across the channel, as well as electrical contacts connected to an external electrical circuit.
В предлагаемом техническом решении канал МГД-генератора ориентирован вертикально, перегородки электродных секций выполнены в виде вложенных друг в друга вогнутых пластин, зазоры между которыми заполнены жидким чугуном, обновляемым в процессе работы канала. Такое выполнение канала снижает расход дефицитных материалов при его сооружении и использовании, увеличивает его ресурс. In the proposed technical solution, the channel of the MHD generator is oriented vertically, the partitions of the electrode sections are made in the form of concave plates embedded in each other, the gaps between which are filled with molten iron, updated during the operation of the channel. This implementation of the channel reduces the consumption of scarce materials during its construction and use, increases its resource.
На фиг. 1 изображен канал МГД-генератора, общий вид в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4, 5 - варианты элементов канала; на фиг. 6 - узел I на фиг. 1; на фиг. 7, 8 - фрагменты разреза В-В на фиг. 6; на фиг. 9 - узел II на фиг. 2. In FIG. 1 shows the channel of the MHD generator, a General view in section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 - section BB in FIG. 1; in FIG. 4, 5 - options for channel elements; in FIG. 6 - node I in FIG. 1; in FIG. 7, 8 - fragments of section BB in FIG. 6; in FIG. 9 - node II in FIG. 2.
Канал МГД-генератора имеет форму трубы 1, расширяющейся к выходу под углом 2 α . На охлаждаемом каркасе 2 канала закреплены электродные секции 3, 4, разделенные изолирующими керамическими перегородками 5, 6, ориентированными поперек канала. The channel of the MHD generator has the shape of a pipe 1, expanding towards the exit at an angle of 2 α. On the cooled frame 2 of the channel fixed electrode section 3, 4, separated by insulating ceramic partitions 5, 6, oriented across the channel.
Труба направлена расширением вверх так, что продольная ось 7 симметрии канала, проходящая через центры поперечных сечений трубы, отклонена от вертикали 8 на острый угол β. Перегородки выполнены в виде вогнутых пластин 9, 10, 11, 12, установленных горизонтально одна над другой вогнутостью 13 вверх с образованием колонн 14, 15, опирающихся краями 16, 17 пластин на плиты 18, 19 керамической облицовки 20 каркаса. Каждая пластина имеет центральную цокольную часть с выступом 21 по одну сторону пластины и с гнездом 22 под выступ смежной пластины - по другую сторону, имеет вид тарелки. The pipe is directed upward expansion so that the longitudinal axis of
По периферии смежные пластины разделены кольцевым зазором 23, образующим проточное русло 24, которое заполнено жидким металлическим расплавом 25 с мениском 26. Подъем мениска ограничен сливным отверстием 27, 28, 29, выполненным в периферийной области каждой пластины. При этом в каждой паре смежных пластин, 9-10, сливное отверстие 27 верхней пластины 9 расположено над сплошным участком 30 смежной нижней пластины 10, а сливное отверстие 28 нижней пластины 10 расположено под сплошным участком 31 смежной верхней пластины 9. Остающиеся над мениском части зазоров, свободные от металлического расплава, могут быть в процессе работы канала заполнены шлаком, конденсирующимся из потока плазмы. On the periphery, adjacent plates are separated by an
Обращенный в канал огневой участок 32 контура 33 пластины выполнен вогнутым в виде дуги окружности. Обращенный к каркасу тыльный участок 34 контура пластины выполнен выпуклым, входящим в вогнутое ложе 35 облицовки каркаса. Выступ пластины имеет полость 36, заполненную уплотнителем 37 из волокнистого керамического материала. Выступом образован барьер 38, направляющий циркуляцию металлического расплава в зазоре между пластинами. По периферии пластины выполнены точечные упоры 39, 40, поддерживающие этот зазор. The
Канал снабжен профилированными полками 41 для установки колонн из пластин. Полка открыта слоем 42 уплотнителя для распределения нагрузки от колонны. На уровне полки в облицовке каркаса выполнено сливное отверстие 43. На концах 44, 45 пластин со стороны, противоположной отклонению оси 7 от вертикали, выполнены электрические контакты 46, 47, соединенные с внешней электрической цепью. Электрический контакт включает охлаждаемый металлический стержень 48, введенный в зазор между пластинами, и прилегающую к нему область 49 отвержденного расплава. Расположение конца 44 пластины за пределами огневого участка 32 и на пути охлажденного расплава делают достаточным воздушное охлаждение стержня 48. The channel is equipped with profiled
Каркас включает металлическую оболочку 50 с проточными полостями 51 для охлаждающей жидкости. Эта оболочка является общей для электродных секций и электрически изолирована от них плитами 18, 19. Изолирующие стенки 52, 53 канала дополнены четырьмя съемными угловыми блоками 54, 55, 56, 57, обеспечивающими доступ к электрическим контактам и сливным отверстиям. Поле, создаваемое магнитной системой (не показана), направлено перпендикулярно изолирующим стенкам 52, 53 в их центральной части. The frame includes a
Пластины 58 могут быть выполнены с асимметрично расположенным выступом 59 и с удлиненной холодной частью 60, служащей для размещения контактной области 61, со сливным отверстием 62 на противоположном конце. The
Пластины 63 могут быть выполнены кольцевыми с двумя выступами 64, 65, разделенными двумя промежутками 66, 67. В одном из промежутков расположено сливное отверстие 68, в другом - контактная область 69 (см. фиг. 5, стрелки указывают направление циркуляции расплава, как и на фиг. 2). Канал МГД-генератора с кольцевыми пластинами 63 функционируют как рамочный. The
Каждая пластина может быть выполнена составной, в частности, из керамических секторов 70, 71, 72, 73, соединенных через уплотнительные волокнистые прослойки. Дно пластины, секционированной или цельной, может быть выстелено керамической тканью в один или несколько слоев для предотвращения утечки металлического расплава в случае поломки пластины при монтаже или во время работы канала. Керамическая ткань препятствует развитию трещины между частями пластины и создает возможность их повторного спекания в процессе работы. При необходимости замедлить циркуляцию металлического расплава волокнистый керамический материал может быть введен также и в зазоры 23. Между контактными стержнями 48 могут быть установлены изолирующие керамические прокладки 74. Each plate can be made integral, in particular, from
В конструкции канала МГД-генератора использованы следующие материалы. Металлический расплав - жидкий чугун с любым начальным содержанием углерода, например, 5 мас.%. Контактный стержень 48 - из хромоникелевой стали либо карбида кремния. Оболочка 50 каркаса из меди, в случае водяного охлаждения, либо из хромоникелевой стали, допускающей отключение жидкостного охлаждения. Остальные детали канала выполнены из изолирующей керамики, например, на основе оксида магния при работе на газовом топливе, либо на основе оксида алюминия при работе на угольном топливе с кислым шлаком, содержащим более 20 мас.%. оксида алюминия. The following materials were used in the construction of the channel of the MHD generator. Metal melt - molten iron with any initial carbon content, for example, 5 wt.%. Contact
Пластины могут быть изготовлены из оксида алюминия (корунд), сплава оксидов алюминия, циркония и кремния (бакор), сплава оксидов алюминия и циркония с огнеупорностью указанных материалов 1800оС, а также из соединения оксидов циркония и кремния (циркон) с огнеупорностью 1600оС. Из корунда и бакора пластина может быть отлита для снижения пористости и повышения стойкости к шлаку.The plates can be made of aluminum oxide (corundum), an alloy of aluminum, zirconium and silicon oxides (bacor), an alloy of aluminum and zirconium oxides with a refractoriness of these materials of 1800 о С, as well as a compound of zirconium and silicon oxides (zircon) with a refractoriness of 1600 о C. Corundum and bakor plate can be molded to reduce porosity and increase resistance to slag.
Ширина зазора 23 между пластинами 5 мм (1-10 мм), толщина пластины 9 над зазором 5 мм (3-20 мм), что эквивалентно шагу секционирования канала 10 мм (4-30 мм). Уменьшение ширины зазора способствует лучшему удержанию металлического расплава в пластинах за счет подключения к этому капиллярных сил, формующих мениск расплава. The width of the
Для заправки канала металлическим расплавом его заливают на верхнюю пластину колонны через отверстие в угловом блоке 54 (не показано). Возможна автоматизация заливки. Переливаясь через край сливного отверстия 27, расплав стекает вниз и последовательно заполняет все пластины колонны. Излишек расплава выходит из канала через сливное отверстие 43 в том же блоке. При работе канала металлический расплав на пластинах периодически обновляют, заливая новые порции расплава раз в несколько часов. На время заливки - порядка нескольких минут - МГД-генератор отключают от нагрузки. To refuel the channel with molten metal, it is poured onto the top plate of the column through an opening in the corner block 54 (not shown). Automation of filling is possible. Overflowing over the edge of the
При сжигании угольного топлива шлак из потока плазмы оседает на стенках канала и попадает в зазоры 23, где образует слой над поверхностью металлического расплава, защищая ее от возникновения дуг. Распылению этого слоя шлака потоком плазмы препятствуют заслоняющие его края пластин. Слой шлака непрерывно обновляется. Его потери через края пластин и через сливное отверстие 43 компенсируются поступлением из потока. When burning coal fuel, slag from the plasma stream settles on the channel walls and enters into the
Электрический ток, генерируемый потоком плазмы в магнитном поле, проходит через плазму, слой шлака, металлический расплав в зазоре 23, область 49 отвержденного расплава, стержень 48. Через границы шлака с плазмой и металлическим расплавом ток проходит благодаря окислительно-восстановительным реакциям с участием анионов кислорода, катионов металлов, переносящих ток через шлак, а также катионов углерода, растворенного в железе. The electric current generated by the plasma flow in a magnetic field passes through the plasma, the slag layer, the molten metal in the
Горизонтальная составляющая потока плазмы, обусловленная отклонением трубы от вертикали (на угол β), вызывает тангенциальное движение металлического расплава 25 и шлака вокруг барьера 38 (на огневом участке 32 это движение направлено в сторону отклонения трубы, см. фиг. 2). Благодаря вогнутости огневого участка 32 расплав описывает дугу. При этом на расплав действует центробежная сила, прижимающая его к барьеру и препятствующая выплескиванию в канал. Циркуляция расплава по периметру пластины усиливает теплоотвод от огневого участка 32, выравнивает температуру по ширине пластины, что увеличивает термостойкость пластины и канала в целом. Снижению температурных напряжений в пластине содействует также ее малая - относительно других размеров - толщина. Секционирование приэлектродного слоя плазмы краями пластин затрудняет образование дуг на металле при утончении либо отсутствии шлакового покрытия. The horizontal component of the plasma flow, due to the deviation of the pipe from the vertical (by angle β), causes the tangential movement of the
Наклон трубы при горизонтально расположенных пластинах обусловливает их поворот на угол β относительно поперечного сечения, перпендикулярного оси 7 (см. фиг. 3). При малом β = 1-5о это различие в ориентации находится в пределах шага секции и не искажает существенно распределения тока в канале по сравнению со случаем β= 0. Для канала рамочного типа с кольцевыми пластинами (см. фиг. 5) угол β представляет собой угол наклона рамок.The slope of the pipe with horizontally located plates determines their rotation by an angle β relative to the cross section perpendicular to axis 7 (see Fig. 3). For small β = 1-5 ° , this difference in orientation is within the step of the section and does not significantly distort the current distribution in the channel compared with the case β = 0. For a channel of a frame type with ring plates (see Fig. 5), the angle β represents The angle of inclination of the frames.
Вогнутости огневых участков пластин каждой колонны 14, 15 образуют наклонное русло под углом α к вертикали за счет расширения трубы кверху. При сбросе металлического расплава через край верхней пластины он стекает по этому руслу, попадая в зазоры между пластинами колонны. Это дает дополнительную возможность заправки канала. Стекание расплава тормозится потоком плазмы, скорость которого на время заправки снижают. При этом для ограничения уровня металлического расплава в пластине отверстия 27, 28 могут быть заменены аналогичными, расположенными на огневом участке пластин. The concavity of the firing sections of the plates of each
В потоке плазмы края пластины постепенно изнашиваются и приближаются к мениску металлического расплава. Расстояния от края пластины до мениска и до барьера 38 могут быть выбраны с достаточным запасом, что служит резервом увеличения ресурса. In the plasma stream, the plate edges gradually wear out and approach the meniscus of the metal melt. The distances from the edge of the plate to the meniscus and to the
Заполнение зазоров между изолирующими пластинами металлическим расплавом вместо твердого проводника позволяет повысить температуру пограничного слоя плазмы, упрощает конструкцию и монтаж канала. Отсутствие внутренних напряжений в слое жидкого металла при его нагреве благоприятно для соприкасающихся с ним керамических деталей. Стойкость этого слоя к разрушению даже при случайном возникновении дуг и возможность многократного обновления являются дополнительными факторами, увеличивающими срок службы канала. Использование доступного материала, например, чугунного лома, расплавляемого отработанными газами, снижает стоимость эксплуатации канала, дает возможность включить канал в цикл металлургического производства. Кроме того, канал работоспособен при использовании ядерного топлива и в условиях невесомости, благодаря удержанию расплава центробежной силой. Filling the gaps between the insulating plates with a metal melt instead of a solid conductor can increase the temperature of the plasma boundary layer, simplifies the design and installation of the channel. The absence of internal stresses in the liquid metal layer during its heating is favorable for ceramic parts in contact with it. The resistance of this layer to destruction even with the accidental occurrence of arcs and the possibility of multiple updates are additional factors that increase the service life of the channel. The use of available material, for example, pig iron scrap, melted by exhaust gases, reduces the cost of operating the channel, makes it possible to include the channel in the metallurgical production cycle. In addition, the channel is operational when using nuclear fuel and in zero gravity due to the retention of the melt by centrifugal force.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4940322 RU2028712C1 (en) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | Channel of mhd generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4940322 RU2028712C1 (en) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | Channel of mhd generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2028712C1 true RU2028712C1 (en) | 1995-02-09 |
Family
ID=21576679
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4940322 RU2028712C1 (en) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | Channel of mhd generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2028712C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2452073C1 (en) * | 2011-02-16 | 2012-05-27 | Евгений Куртович Долгих | Heat source for magnetohydrodynamic generator (versions) |
-
1991
- 1991-05-31 RU SU4940322 patent/RU2028712C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Патент США N 4430588, кл. H 02K 44/12, 1984. * |
2. Магнитогидродинамическое преобразование энергии, ред. В.А.Кириллин, А.Е.Шейндлин, М.: Наука, 1983, с.174. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2452073C1 (en) * | 2011-02-16 | 2012-05-27 | Евгений Куртович Долгих | Heat source for magnetohydrodynamic generator (versions) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4207060A (en) | Vessel for metal smelting furnace | |
US4228314A (en) | DC Arc furnace hearth | |
JPH06321544A (en) | Device and method for melting glass | |
JP2662648B2 (en) | Cooling element through which refrigerant for upright furnace passes | |
WO2006117426A1 (en) | Lid for electric arc furnace | |
WO1999005343A1 (en) | Fused chloride salt electrolysis cell | |
JP2532343B2 (en) | Bottom electrode for DC arc furnace | |
RU2028712C1 (en) | Channel of mhd generator | |
US4304396A (en) | Cooling box for steel-making arc furnace | |
RU2281974C2 (en) | Cooling member for cooling metallurgical furnace | |
US4960501A (en) | Electrolytic cell for the production of a metal | |
EP1629243A2 (en) | Device for improved slag retention in water cooled furnace elements | |
JP2655588B2 (en) | DC electric arc furnace | |
KR19990007157A (en) | Cold plate for furnace | |
JPS6036877A (en) | Furnace body of direct current arc furnace | |
US4468782A (en) | Method and device for operating a DC arc furnace | |
US3164657A (en) | Electric furnace construction | |
US5719897A (en) | Furnace vessel for a direct current arc furnace | |
RU1831755C (en) | Mhd - generator channel | |
SU1444402A1 (en) | Electrolyzer for producing aluminium | |
RU2018202C1 (en) | Mhd generator channel | |
KR0172120B1 (en) | Direct current arc furnace | |
RU1831754C (en) | Mhd-generator | |
SU540119A1 (en) | Water-cooled arc arc | |
RU2729800C1 (en) | Device for water cooling of blast furnace bottom |