RU2648252C1 - Method of the working fluid supplying to the mhd generator - Google Patents

Method of the working fluid supplying to the mhd generator Download PDF

Info

Publication number
RU2648252C1
RU2648252C1 RU2017117069A RU2017117069A RU2648252C1 RU 2648252 C1 RU2648252 C1 RU 2648252C1 RU 2017117069 A RU2017117069 A RU 2017117069A RU 2017117069 A RU2017117069 A RU 2017117069A RU 2648252 C1 RU2648252 C1 RU 2648252C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
electrodes
working chamber
working fluid
working
Prior art date
Application number
RU2017117069A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Георгиевич Лачугин
Владимир Дмитриевич Гриценко
Владимир Викторович Черниченко
Александр Петрович Шевцов
Александр Сергеевич Насонов
Сергей Валентинович Насонов
Александр Юрьевич Писаревский
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ"
Priority to RU2017117069A priority Critical patent/RU2648252C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2648252C1 publication Critical patent/RU2648252C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K44/00—Machines 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
    • H02K44/08—Magnetohydrodynamic [MHD] generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K44/00—Machines 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
    • H02K44/08—Magnetohydrodynamic [MHD] generators
    • H02K44/12—Constructional details of fluid channels

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, namely to magnetohydrodynamics, and can be used in metallurgy, in nuclear and nonconventional power engineering, mechanical engineering, chemical industry, and also in space industry. Method of the working fluid supplying to the MHD generator consists in passing of the working fluid flow through the working chamber channel between the opposite poles of the magnets. Walls of the working chamber channel for flow passing are made in the form of electrodes. Channel itself is positioned at an angle to the magnetic field lines formed by the poles of the magnets. Angle α value is determined from relation
Figure 00000012
, where δ is the magnetic system air gap value, l is the distance between the electrodes. Working chamber parameters are chosen from the condition of ensuring the deceleration radiation ultraviolet range. Working surfaces of the electrodes are made of heavy non-ferromagnetic metals. Channel can be made in the form of several interconnected single channels. In each channel, the flow direction is reversed.
EFFECT: technical result consists in increasing of the efficiency and simplifying the design.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области магнитной гидродинамики, а именно к магнитогидродинамическим генераторам (МГД-генераторам), и может быть использовано в металлургии, в ядерной и нетрадиционной энергетике, машиностроении, химической промышленности, а также в космической технике.The invention relates to the field of magnetic hydrodynamics, namely to magnetohydrodynamic generators (MHD generators), and can be used in metallurgy, in nuclear and alternative energy, mechanical engineering, chemical industry, as well as in space technology.

Принцип действия МГД-генератора заключается в следующем. Горючая смесь подается в камеру сгорания, где пламя перемещается перпендикулярно направлению магнитного поля. Свободные электроны и ионы, образующиеся в пламени в результате термоионизации, перемещаются к электродам под действием электрического поля, напряженность Е которого определяется по закону Фарадея: E=ν⋅B, где ν - скорость пламени, В - индукция поля, при этом на электродах генерируется напряжение, а во внешней нагрузке протекает электрический ток. Величина тока и, соответственно, мощность генератора зависит от степени ионизации пламени. При низких температурах ионизация невысока. Высокие температуры требуют применения специальных материалов и систем охлаждения, что приводит к усложнению конструкции, удорожанию и снижению кпд.The principle of operation of the MHD generator is as follows. The combustible mixture is fed into the combustion chamber, where the flame moves perpendicular to the direction of the magnetic field. Free electrons and ions generated in the flame as a result of thermal ionization move to the electrodes under the influence of an electric field, the intensity E of which is determined by the Faraday law: E = ν⋅B, where ν is the flame velocity, B is the field induction, while the electrodes are generated voltage, and an electric current flows in the external load. The magnitude of the current and, accordingly, the power of the generator depends on the degree of flame ionization. At low temperatures, ionization is low. High temperatures require the use of special materials and cooling systems, which leads to a complication of the design, higher cost and lower efficiency.

Известен способ подачи рабочего тела в магнитогидродинамический генератор и магнитогидродинамический генератор для реализации указанного способа, содержащий несколько каналов, выполненных в виде сопла, и полюсную систему, обеспечивающую магнитный ток в зоне расположения каналов, при этом каналы расположены параллельно сверху и снизу относительно поперечной оси магнитогидродинамического генератора, и суживающиеся их части также направлены к поперечной оси (патент №2409886, заявка №2010107586 от 03.032010, МПК: Н42K 44/08, Н42K 44/12 - прототип).A known method of supplying a working fluid to a magnetohydrodynamic generator and a magnetohydrodynamic generator for implementing this method, comprising several channels made in the form of a nozzle, and a pole system that provides magnetic current in the area of the channels, the channels are located parallel to the top and bottom relative to the transverse axis of the magnetohydrodynamic generator , and their tapering parts are also directed to the transverse axis (patent No. 2409886, application No. 2010017586 from 03.032010, IPC: H42K 44/08, H42K 44/12 - prototype).

Указанный МГД-генератор работает следующим образом. Благодаря взаимодействию тока в канале - ik с магнитным потоком Ф возникают силы F, препятствующие продвижению ионизированного газа в каналах, по этой причине скорость υ2 значительно меньше скорости υ1. Скорость υ1 соответствует кинетической энергии ионизированного газа с массой его mr, равной

Figure 00000001
; скорости ν2 соответствует кинетическая энергия
Figure 00000002
. Разница в кинетических энергиях на входе и выходе из каналов - физическая работа МГД-генератора. При вычете из нее всех потерь в МГД-генераторе, получается электромагнитная мощность МГД-генератора.The specified MHD generator operates as follows. Due to the interaction of the current in the channel - i k with the magnetic flux Ф, forces F arise that impede the advancement of the ionized gas in the channels, for this reason the speed υ 2 is much less than the speed υ 1 . The speed υ 1 corresponds to the kinetic energy of an ionized gas with its mass m r equal to
Figure 00000001
; kinetic energy corresponds to velocity ν 2
Figure 00000002
. The difference in kinetic energies at the entrance and exit of the channels is the physical work of the MHD generator. When you subtract from it all the losses in the MHD generator, the electromagnetic power of the MHD generator is obtained.

Основными недостатками являются сложность конструкции и недостаточно высокий кпд.The main disadvantages are the design complexity and insufficiently high efficiency.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа подачи рабочего тела, применение которого позволит повысить кпд МГД-генератора.The objective of the invention is to remedy these disadvantages and create a method of supplying a working fluid, the use of which will increase the efficiency of the MHD generator.

Решение указаний задачи достигается тем, что в предложенном способе подачи рабочего тела в МГД - генератор, заключающемся в пропускании потока рабочего тела по каналу рабочей камеры между разноименными полюсами магнитов, согласно изобретению стенки канала рабочей камеры для пропускания потока выполняют в виде электродов, при этом сам канал располагают под углом к линиям магнитного поля, образованного полюсами магнитов, причем величину угла α определяют из соотношения

Figure 00000003
, где δ - величина воздушного зазора магнитной системы,
Figure 00000004
- расстояние между электродами, а параметры рабочей камеры выбирают из условия обеспечения ультрафиолетового диапазона тормозного излучения, при этом рабочие поверхности электродов выполняют из тяжелых неферромагнитных металлов.The solution to the problem is achieved by the fact that in the proposed method for supplying the working fluid to the MHD, the generator consists in passing the flow of the working fluid along the working chamber channel between the opposite poles of the magnets, according to the invention, the walls of the working chamber channel for transmitting the flow are made in the form of electrodes, while the channel is positioned at an angle to the lines of the magnetic field formed by the poles of the magnets, the angle α being determined from the relation
Figure 00000003
where δ is the magnitude of the air gap of the magnetic system,
Figure 00000004
- the distance between the electrodes, and the parameters of the working chamber are selected from the conditions for ensuring the ultraviolet range of the bremsstrahlung, while the working surfaces of the electrodes are made of heavy non-ferromagnetic metals.

В варианте применения способа, канал выполняют в виде нескольких соединенных между собой одиночных каналов, при этом в каждом канале изменяют направление движения потока на противоположное.In an application of the method, the channel is made in the form of several interconnected single channels, while in each channel the direction of flow is reversed.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана принципиальная схема предложенного МГД-генератора, на фиг. 2 - схема излучения фотонов в пространство рабочей камеры. На схемах обозначены - Ve - скорость заряда, hν - излучение фотона в направлении, перпендикулярном вектору скорости.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a schematic diagram of the proposed MHD generator, FIG. 2 is a diagram of the emission of photons into the space of the working chamber. The diagrams denote - V e - charge velocity, h ν - photon radiation in the direction perpendicular to the velocity vector.

Предложенный способ может быть реализован в МГД-генераторе, имеющем следующую конструкцию.The proposed method can be implemented in a MHD generator having the following design.

Предложенный МГД-генератор состоит из магнитной системы 1 и камеры сгорания 2, в которой размещены токосъемные электроды 3.The proposed MHD generator consists of a magnetic system 1 and a combustion chamber 2, in which collector electrodes 3 are placed.

Предложенный способ может быть реализован в указанном МГД-генераторе следующим образом.The proposed method can be implemented in the specified MHD generator as follows.

Горючая смесь подается в камеру сгорания 2, где пламя перемещается под углом к направлению магнитного поля. Свободные электроны и ионы, образующиеся в пламени в результате термоионизации, перемещаются к электродам 3 под действием ЭДС, величина которой определяется по закону Фарадея: E=ν⋅B, где ν - скорость пламени, В - индукция поля.The combustible mixture is fed into the combustion chamber 2, where the flame moves at an angle to the direction of the magnetic field. Free electrons and ions formed in the flame as a result of thermal ionization move to the electrodes 3 under the influence of EMF, the value of which is determined by the Faraday law: E = ν⋅B, where ν is the flame velocity, B is the field induction.

На электродах генерируется напряжение, а во внешней нагрузке протекает электрический ток.Voltage is generated at the electrodes, and an electric current flows in the external load.

Движущиеся заряды вблизи электродов испытывают дополнительное ускорение за счет приэлектродного падения потенциала. Если электрод выполнен из металла с высокой плотностью или имеет покрытие таким металлом, то резкое торможение заряда приводит к излучению фотонов в направлении, перпендикулярном вектору скорости.Moving charges near the electrodes experience additional acceleration due to near-electrode potential drop. If the electrode is made of metal with a high density or is coated with such a metal, then a sharp deceleration of the charge leads to the emission of photons in a direction perpendicular to the velocity vector.

Расположение электродов 3 под углом к направлению движения зарядов позволяет создать условия для излучения фотонов в пространство рабочей камеры. Для того чтобы все пространство камеры облучалось, необходимо, чтобы этот угол определялся соотношением

Figure 00000005
, где δ - величина воздушного зазора магнитной системы, а
Figure 00000004
- расстояние между электродами. Поскольку длина волны тормозного излучения зависит от величины приобретаемой зарядом кинетической энергии Δw=hν, то при соответствующем выборе параметров генератора обеспечивается ультрафиолетовый диапазон w=20 эВ.The location of the electrodes 3 at an angle to the direction of movement of the charges allows you to create conditions for the emission of photons in the space of the working chamber. In order for the entire chamber space to be irradiated, it is necessary that this angle is determined by the relation
Figure 00000005
where δ is the magnitude of the air gap of the magnetic system, and
Figure 00000004
- the distance between the electrodes. Since the wavelength of bremsstrahlung depends on the value of the kinetic energy acquired by the charge Δw = hν, with the appropriate choice of the generator parameters, an ultraviolet range of w = 20 eV is ensured.

В этом диапазоне лежат потенциалы ионизации большинства молекул газов и создаются условия для цепной электрофизической реакции, когда каждый достигший электрода заряд излучает фотон ультрафиолетового диапазона, порождая новый дополнительный свободный заряд в пламени. Рост тока ограничивается только концентрацией молекул при данной температуре.The ionization potentials of most gas molecules lie in this range and conditions are created for the chain electrophysical reaction, when each charge reaching the electrode emits an ultraviolet photon, generating a new additional free charge in the flame. The increase in current is limited only by the concentration of molecules at a given temperature.

Проведенные теоретические исследования показали, что предлагаемая конструкция позволяет более чем на порядок увеличить кпд МГД-генераторов при низких температурах пламени.Theoretical studies have shown that the proposed design allows more than an order of magnitude increase in the efficiency of MHD generators at low flame temperatures.

Использование предложенного технического решения позволит создать способ подачи рабочего тела, применение которого позволит повысить кпд МГД-генератора и улучшить их массогабаритные и стоимостные показатели для практического применения.Using the proposed technical solution will allow you to create a method of supplying a working fluid, the use of which will increase the efficiency of the MHD generator and improve their weight and size and cost indicators for practical use.

Claims (2)

1. Способ подачи рабочего тела в МГД-генератор, заключающийся в пропускании потока рабочего тела по каналу рабочей камеры между разноименными полюсами магнитов, отличающийся тем, что стенки канала рабочей камеры для пропускания потока выполняют в виде электродов, при этом сам канал располагают под углом к линиям магнитного поля, образованного полюсами магнитов, причем величину угла α определяют из соотношения
Figure 00000006
где δ - величина воздушного зазора магнитной системы,
Figure 00000007
- расстояние между электродами, а параметры рабочей камеры выбирают из условия обеспечения ультрафиолетового диапазона тормозного излучения, при этом рабочие поверхности электродов выполняют из тяжелых неферромагнитных металлов.1. The method of supplying the working fluid to the MHD generator, which consists in passing the flow of the working fluid along the channel of the working chamber between the opposite poles of the magnets, characterized in that the walls of the channel of the working chamber for passing the flow are made in the form of electrodes, while the channel itself is positioned at an angle to the lines of the magnetic field formed by the poles of the magnets, and the angle α is determined from the relation
Figure 00000006
where δ is the magnitude of the air gap of the magnetic system,
Figure 00000007
- the distance between the electrodes, and the parameters of the working chamber are selected from the conditions for ensuring the ultraviolet range of the bremsstrahlung, while the working surfaces of the electrodes are made of heavy non-ferromagnetic metals. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что канал выполняют в виде нескольких соединенных между собой одиночных каналов, при этом в каждом канале изменяют направление движения потока на противоположное.2. The method according to p. 1, characterized in that the channel is made in the form of several interconnected single channels, while in each channel the direction of flow is reversed.
RU2017117069A 2017-05-17 2017-05-17 Method of the working fluid supplying to the mhd generator RU2648252C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017117069A RU2648252C1 (en) 2017-05-17 2017-05-17 Method of the working fluid supplying to the mhd generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017117069A RU2648252C1 (en) 2017-05-17 2017-05-17 Method of the working fluid supplying to the mhd generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2648252C1 true RU2648252C1 (en) 2018-03-23

Family

ID=61707994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017117069A RU2648252C1 (en) 2017-05-17 2017-05-17 Method of the working fluid supplying to the mhd generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2648252C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU179024A1 (en) * Л. Прейзер , А. А. Лазаренко SOUND FIELD ANALYZER
US4430588A (en) * 1978-06-30 1984-02-07 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy MHD Electrode and wall constructions
RU1804688C (en) * 1991-05-31 1993-03-23 Я.П.Гохштейн Electrode of mhd generator
RU2019899C1 (en) * 1991-04-11 1994-09-15 Производственное объединение "Нижегородский машиностроительный завод" Electrode wall of mhd channel
RU2028710C1 (en) * 1991-05-31 1995-02-09 Яков Петрович Гохштейн Electrode of mhd generator
RU2409886C1 (en) * 2010-03-03 2011-01-20 Александр Севостьянович Курбасов Magnetohydrodynamic generator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU179024A1 (en) * Л. Прейзер , А. А. Лазаренко SOUND FIELD ANALYZER
US4430588A (en) * 1978-06-30 1984-02-07 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy MHD Electrode and wall constructions
RU2019899C1 (en) * 1991-04-11 1994-09-15 Производственное объединение "Нижегородский машиностроительный завод" Electrode wall of mhd channel
RU1804688C (en) * 1991-05-31 1993-03-23 Я.П.Гохштейн Electrode of mhd generator
RU2028710C1 (en) * 1991-05-31 1995-02-09 Яков Петрович Гохштейн Electrode of mhd generator
RU2409886C1 (en) * 2010-03-03 2011-01-20 Александр Севостьянович Курбасов Magnetohydrodynamic generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Carbajo et al. Direct longitudinal laser acceleration of electrons in free space
US7509795B2 (en) Systems and methods for plasma propulsion
Liu et al. All-optical cascaded laser wakefield accelerator using ionization-induced injection
JP2018523449A (en) Charge separation mechanism
DK3086323T3 (en) A PROCEDURE FOR USE IN ENERGY CREATION AND ASSOCIATED DEVICE
Kong et al. Electron bunch trapping and compression by an intense focused pulse laser
Tanimoto et al. Direct electron acceleration by stochastic laser fields in the presence of self-generated magnetic fields
RU2648252C1 (en) Method of the working fluid supplying to the mhd generator
JPS6037700A (en) Anionic ion source
US3440458A (en) Electrohydrodynamic alternating current generator
Macheret Physics of magnetically accelerated nonequilibrium surface discharges in high-speed flow
RU149963U1 (en) ION TRIODE FOR NEUTRON GENERATION
CA1257319A (en) Energy conversion system
US3248578A (en) Construction of mhd electrical power generator
RU2409886C1 (en) Magnetohydrodynamic generator
Haines Kinetic effects in Z pinches
RU2390068C1 (en) Laser source of multicharged ions
EP3494634B1 (en) Energy transfer method and system
US20200281067A1 (en) A power generator using neutron capture
US3149249A (en) Electric power generation
RU2650887C2 (en) Magnetohydrodynamic generator
Sivaram et al. Performance investigation of a closed cycle magneto hydrodynamics powerplant with liquid metal as heat source
US3149251A (en) Electric power generation
Tropina et al. Nanosecond pulsed discharge in a water vapor
Erofeev et al. Gas Discharge in Longitudinal and Transverse Magnetic Field