RU2806344C1 - Способ магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла и варианты устройств для его осуществления - Google Patents
Способ магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла и варианты устройств для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2806344C1 RU2806344C1 RU2022133967A RU2022133967A RU2806344C1 RU 2806344 C1 RU2806344 C1 RU 2806344C1 RU 2022133967 A RU2022133967 A RU 2022133967A RU 2022133967 A RU2022133967 A RU 2022133967A RU 2806344 C1 RU2806344 C1 RU 2806344C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working fluid
- channel
- mhd
- refrigerator
- heater
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 79
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 9
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- ODZPKZBBUMBTMG-UHFFFAOYSA-N sodium amide Chemical compound [NH2-].[Na+] ODZPKZBBUMBTMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Abstract
Группа изобретений относится к области электротехники и может быть использована в электросиловых установках, осуществляющих преобразование тепловой энергии в электрическую. Технический результат заключается в создании способа и устройств магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла, характеризующихся простотой и компактностью конструктивного исполнения и энергетической эффективностью. Технический результат достигается в способе магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла, включающем создание потока рабочего тела, пропускание потока рабочего тела через поле, создаваемое магнитной системой магнитогидродинамического (МГД) генератора, и через электроды, находящиеся в поле МГД генератора для снятия электрической мощности, поток рабочего тела создают в замкнутом контуре с обеспечением его циркуляции или акустических колебаний, в качестве рабочего тела применяют раствор щелочного металла в аммиаке или амине, который доводят до состояния сверхкритического флюида. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 10 ил.
Description
Группа изобретений относится к производству электрической энергии и может быть использована в электросиловых установках, осуществляющих преобразование тепловой энергии в электрическую.
Известен аналог – способ безмашинного преобразования тепловой энергии в электрическую – заявка на изобретение РФ №2007137801, 20.04.2009, который состоит в том, что в качестве рабочего тела применяют инертный газ – аргон, осуществляют его циркуляцию через реактор на быстрых нейтронах и магнитногидродинамический (МГД) генератор, где индукционным способом с помощью бегущего магнитного поля получают переменный ток частотой 50 Гц, питающей сеть, далее рабочее тело Ar охлаждают в теплофикационном охладителе подогревателя и с помощью МГДН-насосов подают снова в реактор. В качестве рабочего тела тепловой машины по циклу Брайтона и МГД-генератора, как её составной части, используют ионизированный в активной зоне ядерного реактора инертный газ. Недостатком аналога является то, что способ применим только в ядерных установках, что ограничивает его область применения и сдерживает внедрение.
Известен наиболее близкий аналог способа – способ магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла – RU2226737, 29.03.2002, принятый в качестве прототипа способа, включающий разгон потока инертного газа, создание в потоке перед входом в канал МГД-генератора с помощью импульсных пучков электронов высокой энергии периодических по времени электропроводных слоев, перемещение и самоподдержание энергии электропроводных слоев в канале МГД-генератора за счет энергии потока, снятие полезной мощности, отличающийся тем, что для создания электропроводных плазменных слоев, находящихся в состоянии "замороженной ионизации", используют электронные пучки только для начальной ионизации, а окончательную ионизацию осуществляют с помощью импульсного сильноточного разряда, которым однородно повышают концентрацию электронов в предварительно ионизованном электропроводном слое.
Известен близкий аналог устройства – устройство магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла – RU2226737, 29.03.2002, принятое в качестве прототипа первого варианта устройства, содержащее МГД-генератор с проходящим через него каналом для протекания газа, генератор пучков электронов через поток газа в виде ускорителя для ионизации газа, средство для перемещения и самоподдержания потока газа, средство для снятия полезной мощности.
Известен близкий аналог устройства – устройство преобразования тепловой энергии в электрическую – RU166131, 06.20.2015, принятое в качестве прототипа второго варианта устройства, содержащее акустический резонатор цилиндрической формы, внутри которого размещены регенератор и прилегающие к его торцам теплообменники подвода и отвода тепла и вспомогательный теплообменник, имеющие внутреннее продольное отверстие для пульсационной трубы, расположенной коаксиально внутри корпуса акустического резонатора, имеющего оптически прозрачную часть и концентратор лучистой энергии, нагрузку, преобразующую акустическую энергию в электрическую. В устройстве применяется термоакустический цикл Стирлинга, где механические колебания рабочего тела преобразуются в электрические с помощью линейного генератора.
Первым недостатком прототипов способа и первого устройства является невысокий общий КПД процесса, так как энергия расходуется на поддержание ионизации. Вторым недостатком прототипов является сложность технической реализации, так как требуется применение ускорителя электронов и высоковольтного источника питания, что ограничивает его область применения и сдерживает внедрение. Третьим недостатком прототипов является отсутствие эффективного средства его реализации в части проведения этапа сжатия газа для возврата в цикл. Использование МГД-компрессора для этого не подходит по причине того, что ионизация не сохраняется длительное время.
Недостатком прототипа второго варианта устройства является низкий КПД, так как в нем имеются механически движущиеся части.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в создании способа и устройств магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла, характеризующихся простотой и компактностью конструктивного исполнения, и энергетической эффективностью.
Технический результат достигается в способе магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла, включающем создание потока рабочего тела, пропускание потока рабочего тела через поле, создаваемое магнитной системой магнитогидродинамического (МГД) генератора и через электроды, находящиеся в поле МГД генератора для снятия электрической мощности, поток рабочего тела создают в замкнутом контуре с обеспечением его циркуляции или акустических колебаний, в качестве рабочего тела применяют раствор щелочного металла в аммиаке или амине, который доводят до состояния сверхкритического флюида.
Технический результат достигается в первом варианте устройства магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла, содержащем рабочее тело, нагреватель, холодильник, средство для создания потока рабочего тела, магнитную систему магнитогидродинамического (МГД) генератора и электроды, расположенные в поле МГД генератора для снятия электрической мощности, имеется замкнутый контур циркуляции для циркуляции потока рабочего тела, состоящий из каналов, канал МГД-генератора является дисковым, вход дискового канала МГД-генератора соединён с нагревателем, а выход - с холодильником, между холодильником и нагревателем расположен индукционный компрессор, обеспечивающий циркуляцию рабочего тела, канал индукционного компрессора выполнен так, что его площадь уменьшается от входа к выходу, при этом вход канала МГД-генератора расположен коаксиально каналу компрессора, а вышеописанные части устройства размещены в корпусе, выдерживающем давление рабочего тела, в виде оболочки, имеющей форму тела вращения, рабочим телом является сверхкритический флюид - раствор щелочного металла в аммиаке или амине.
Технический результат достигается во втором варианте устройства магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла, содержащем рабочее тело, нагреватель, регенератор, холодильник, магнитную систему магнитогидродинамического (МГД) генератора и электроды, расположенные в поле МГД генератора для снятия электрической мощности, имеется замкнутый контур циркуляции для циркуляции акустических колебаний рабочего тела, канал МГД-генератора соединён с одной стороны с нагревателем, а с другой стороны через резонатор с холодильником и регенератором, размещённым между холодильником и нагревателем, при этом площадь сечения канала МГД-генератора меньше, чем площадь сечения канала в остальном контуре, а канал от МГД-генератора к нагревателю расположен коаксиально каналу резонатора, а все вышеописанные части устройства размещены в корпусе, выдерживающем давление рабочего тела, в виде оболочки, имеющей форму тела вращения, рабочим телом является сверхкритический флюид - раствор щелочного металла в аммиаке или амине.
В качестве средства для создания потока рабочего тела в первом варианте устройства может быть использован центробежный МГД-компрессор.
Выходной канал дискового МГД-генератора может быть соединён с холодильником через регенеративный теплообменник, передающий сжатому в компрессоре рабочему телу часть теплоты.
Канал полости резонатора между холодильником и МГД-генератором во втором варианте устройства может быть выполнен в виде однозаходной или многозаходной спирали, расположенной коаксиально с каналом, соединяющей МГД-генератор и нагреватель.
Второй вариант устройства может содержать несколько модулей, размещённых в общем корпусе, состоящих из нагревателя, регенератора и холодильника, последовательно объединённых общим каналом, при этом нагреватель первого и последующих модулей соединён с холодильником следующего модуля, а нагреватель последнего модуля соединён с холодильником первого через канал МГД-генератора.
На фиг.1 изображен первый вариант устройства магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла.
На фиг.2 изображен второй вариант устройства магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла.
На фиг.3 изображено сечение А-А (с фиг.2) второго варианта устройства магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла в зоне расположения МГД генератора и электродов.
На фиг.4 изображено сечение В-В (с фиг.2) второго варианта устройства магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла в зоне расположения холодильника.
На фиг.5 изображено второе исполнение первого варианта устройства магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла.
На фиг.6 изображено третье исполнение первого варианта устройства магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла.
На фиг.7 изображено второе исполнение второго варианта устройства магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла.
На фиг.8 изображено третье исполнение второго варианта устройства магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла, включающее несколько контуров термоакустического двигателя.
На фиг.9 изображено сечение Г-Г (с фиг.8) третьего исполнения второго варианта устройства магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла в зоне расположения МГД-генератора и электродов.
На фиг.10 изображено сечение Д-Д (с фиг.8) третьего исполнения второго варианта устройства магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла в зоне расположения нагревателей.
Первый вариант устройства магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла, изображенный на фиг.1, содержит рабочее тело 1, нагреватель 2, холодильник 3, средство 4 для создания потока рабочего тела 1, магнитную систему 5 магнитогидродинамического (МГД) генератора и электроды 6, расположенные в поле МГД генератора 5 для снятия электрической мощности, имеется замкнутый контур циркуляции 7 для циркуляции потока рабочего тела 1, состоящий из каналов, канал 8 МГД-генератора является дисковым, вход дискового канала 8 МГД-генератора соединён с нагревателем 2, а выход - с холодильником 3, между холодильником 3 и нагревателем 2 расположен индукционный компрессор 4, обеспечивающий циркуляцию рабочего тела 1, канал индукционного компрессора 4 выполнен так, что его площадь уменьшается от входа к выходу, при этом вход канала МГД-генератора 8 расположен коаксиально каналу компрессора 4, а вышеописанные части устройства размещены в корпусе 9, выдерживающем давление рабочего тела 1, в виде оболочки, имеющей форму тела вращения, рабочим телом 1 является сверхкритический флюид - раствор щелочного металла в аммиаке или амине.
Второй вариант устройства магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла, изображенный на фиг.2, содержит рабочее тело 1, нагреватель 10, регенератор 11, холодильник 12, магнитную систему 13 магнитогидродинамического (МГД) генератора и электроды 14, изображенные на фиг. 3, расположенные в поле МГД генератора 13 для снятия электрической мощности, имеется замкнутый контур циркуляции 15 для циркуляции акустических колебаний рабочего тела 1, канал МГД-генератора 13 соединён с одной стороны с нагревателем 10, а с другой стороны через резонатор 16 с холодильником 12 и регенератором 11, размещённым между холодильником 12 и нагревателем 10, при этом площадь сечения канала 17 МГД-генератора меньше, чем площадь сечения канала в остальном контуре, а канал 18 от МГД-генератора 13 к нагревателю 10 расположен коаксиально каналу резонатора 16, а все вышеописанные части устройства размещены в корпусе 19, выдерживающем давление рабочего тела 1, в виде оболочки, имеющей форму тела вращения, рабочим телом 1 является сверхкритический флюид - раствор щелочного металла в аммиаке или амине.
В качестве средства 4 для создания потока рабочего тела 1 в первом варианте устройства может быть использован центробежный МГД-компрессор 20, как показано на фиг.5.
Выходной канал дискового МГД-генератора 8 может быть соединён с холодильником через регенеративный теплообменник 21, передающий сжатому в компрессоре рабочему телу часть теплоты, как показано на фиг.6.
Канал полости резонатора 16 между холодильником и МГД-генератором во втором варианте устройства может быть выполнен в виде однозаходной или многозаходной спирали 22, расположенной коаксиально с каналом, соединяющей МГД-генератор и нагреватель, как показано на фиг.7
Второй вариант устройства может содержать несколько модулей, размещённых в общем корпусе 23, как показано на фиг.8, состоящих из нагревателя 24, регенератора 25 и холодильника 26, последовательно объединённых общим каналом, при этом нагреватель первого и последующих модулей соединён с холодильником следующего модуля, а нагреватель последнего модуля соединён с холодильником первого через канал МГД-генератора 27. На фиг.9 изображены электроды генератора 28.
Рассмотрим примеры реализации устройств магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла. Замкнутый контур для циркуляции потока и внутренние поверхности корпусов 9, 19 изготовлены из жаропрочной стали. Нагреватель 2, 10 выполнен в виде газовой горелки, направленной на стенку корпуса в зоне расположения теплообменника. Электроды 6, 14, 29 изготовлены в виде металлических пластин, подключенных к электрической нагрузке проводами, пластины закреплены через диэлектрик к стенкам контура. Магнитная система 5, 13, 27 магнитогидродинамического (МГД) генератора выполнена в виде электромагнита, состоящего из двух обмоток, размещённых с двух сторон от канала дискового МГД-генератора, либо выполнена на постоянных магнитах, создаёт магнитное поле перпендикулярное каналу МГД-генератора. Индукционный компрессор 4 представляет из себя магнитогидродинамический насос (МГД-насос), создающий поток электропроводящей среды – рабочего тела 1 с помощью электромагнитной силы, которая возникает от взаимодействия магнитного поля индуктора с полем электрического тока, индуктируемого в проходящем через насос рабочем теле. Центробежный МГД-компрессор представляет из себя центробежный магнитогидродинамический насос (МГД-насос), создающий поток электропроводящей среды – рабочего тела с помощью центробежной силы, которая возникает от вращательного движения рабочего тела в канале насоса, которое вызывается взаимодействием магнитного поля в канале насоса с полем электрического тока, протекающего в проходящем через насос рабочем теле. Холодильник 3, 12, 26 выполнен в виде расположенных вдоль потока и радиально по поперечному сечению сосуда ребер, как показано на фиг.4. Ребра имеют большую площадь, чем остальные контактные поверхности контура. Благодаря этому осуществляют теплосъём с потока и выводят тепло наружу сосуда. Нагреватель выполнен аналогичным холодильнику образом, благодаря этому осуществляется подвод теплоты к рабочему телу. Регенератор 11 представляет собой камеру, заполненную проволокой либо пластинами, с зазором между ними, он служит регенератором двигателя Стирлинга, удерживая тепло в тёплой части контура, в то время как рабочее тело 1 охлаждается.
В качестве единого рабочего тела 1 применён сверхкритический флюид – раствор щелочного металла натрия (Na) в аммиаке, обладающий одновременно высокой электропроводностью и сжимаемостью, при температуре и давлении выше критического.
Магнитная система МГД-генератора и индукционного компрессора может располагаться как в корпусе 9, 19, так и вне его. Электроды 6, 14, 28 выполняются внутри канала, чтобы снимать ЭДС, возникающую в рабочем теле 1 при движении в магнитном поле.
Дисковый канал МГД-генератора является известным устройством. Он описан, например, в источниках: “Теплофизика высоких температур”, 1995, том 33, выпуск 4, страницы 641–648, “Прикладная механика и техническая физика”, 2013, т.54, №5, страница 81.
Рассмотрим пример реализации способа магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла в первом варианте устройства. Рабочее тело 1 нагревают в нагревателе 2 (фиг.1), оно расширяется в сопле на входе в дисковый канал 8 МГД-генератора, где часть его кинетической энергии при движении в магнитном поле преобразуется в ЭДС, снимаемую электродами 6. Далее рабочее тело 1 поступает в холодильник 3, где отдает теплоту. После чего его сжимают в индукционном компрессоре 4, в которой магнитной системой формируют бегущее магнитное поле, затрачивая часть выработанной МГД-генератором электроэнергии. После этого рабочее тело 1 возвращается в нагреватель 2 и цикл повторяется. Исполнение устройства с центробежным МГД-компрессором позволяет использовать для питания компрессора постоянный электрический ток, вырабатываемый МГД-генератором, без предварительного преобразования его в переменный ток. Исполнение устройства с центробежным МГД-компрессором и регенеративным теплообменником позволяет поднять общий КПД устройства.
Рассмотрим пример реализации способа магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла во втором варианте устройства. В части устройства, состоящей из нагревателя 10, регенератора 11 и холодильника 12 (фиг.2), представляющей из себя термоакустический двигатель Стирлинга, путем подвода теплоты к рабочему телу 1 в нагревателе 10 и отвода теплоты от рабочего тела в холодильнике 12, возбуждают акустические колебания. Акустические колебания по центральному каналу 18 передаются в МГД-генератор 13, ускоряются в сужающейся части канала 17, где часть их кинетической энергии при движении в магнитном поле преобразуется в ЭДС переменного тока, снимаемую электродами 14. Так как выход канала МГД-генератора 13 соединён через резонатор 16 с холодильником 12, то акустический тракт образует замкнутый контур, и энергия в форме акустической волны циркулирует по контуру. Исполнение устройства со спиральной перегородкой 22, размещённой в резонаторе 16, как показано на фиг.7, позволяет сократить габариты устройства за счёт удлинения канала акустического тракта при той же рабочей частоте. Исполнение устройства с несколькими модулями нагревателя, регенератора и холодильника, объединённых общим акустическим трактом, позволяет сократить габариты устройства за счёт удлинения канала акустического тракта при той же рабочей частоте.
Описанные варианты устройства герметичны, то есть подвод и отвод теплоты осуществляется либо через стенку корпуса, либо теплоносителем через штуцеры. Однако, при использовании данного способа преобразования энергии в ядерных установках, например, для космических аппаратов, возможна непосредственная передача теплоты рабочему телу от ядерного топлива при совмещении данных устройств и ядерного реактора в общем корпусе.
В первом и втором варианте устройств для реализации предлагаемого способа протекают нежелательные побочные реакции натрия с аммиаком с образованием амида натрия и выделением водорода (2Na+2NH3 → 2NaNH2+H2), и одновременно, разложения образовавшегося амида натрия (6NaNH2 → 6Na + 4NH3 + N2) с выделением азота. Поэтому в устройствах применяется периодический отвод образовавшихся газообразных продуктов через штуцера (на фиг. не показаны), установленные в корпус. В случае применения устройств в качестве установок периодического действия для этого применяют откачку газовой фазы после охлаждения рабочего тела 1 до докритического состояния, с последующим восполнением общего объёма рабочего тела 1 жидким аммиаком.
Использование указанного рабочего тела обеспечивает простоту технической реализации благодаря тому, что низшая температура цикла составляет 150°С, давление 100 кг/см2. Такие условия возможно реализовать в описанных примерах устройств для осуществления предлагаемого способа. При этом не требуется создание высокотемпературной плазмы в канале МГД-генератора, вызывающей эрозию материалов конструкции, не требуется применение ядерного реактора. А также нет необходимости использования движущихся деталей в предлагаемых устройствах и способе. Поэтому предлагаемые устройства, позволяющие осуществить предлагаемый способ, характеризуются простотой и компактностью конструктивного исполнения, и энергетической эффективностью.
Claims (7)
1. Способ магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла, включающий создание потока рабочего тела, пропускание потока рабочего тела через поле, создаваемое магнитной системой магнитогидродинамического (МГД) генератора и через электроды, находящиеся в поле МГД генератора для снятия электрической мощности, отличающийся тем, что поток рабочего тела создают в замкнутом контуре с обеспечением его циркуляции или акустических колебаний, в качестве рабочего тела применяют раствор щелочного металла в аммиаке или амине, который доводят до состояния сверхкритического флюида.
2. Устройство магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла, содержащее рабочее тело, нагреватель, холодильник, средство для создания потока рабочего тела, магнитную систему магнитогидродинамического (МГД) генератора и электроды, расположенные в поле МГД-генератора для снятия электрической мощности, отличающееся тем, что имеется замкнутый контур циркуляции для циркуляции потока рабочего тела, состоящий из каналов, канал МГД-генератора является дисковым, дисковый канал МГД-генератора соединён входным каналом с нагревателем, а выходным - с холодильником, между холодильником и нагревателем расположен индукционный компрессор, обеспечивающий циркуляцию рабочего тела, канал индукционного компрессора выполнен так, что его площадь уменьшается от входа к выходу, при этом вход канала МГД-генератора расположен коаксиально каналу компрессора, а вышеописанные части устройства размещены в корпусе, выдерживающем давление рабочего тела, в виде оболочки, имеющей форму тела вращения, рабочим телом является сверхкритический флюид - раствор щелочного металла в аммиаке или амине.
3. Устройство магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла, содержащее рабочее тело, нагреватель, регенератор, холодильник, магнитную систему магнитогидродинамического (МГД) генератора и электроды, расположенные в поле МГД-генератора для снятия электрической мощности, отличающееся тем, что имеется замкнутый контур циркуляции для циркуляции акустических колебаний рабочего тела, канал МГД-генератора соединён с одной стороны с нагревателем, а с другой стороны через резонатор с холодильником и регенератором, размещённым между холодильником и нагревателем, при этом площадь сечения канала МГД-генератора меньше, чем площадь сечения канала в остальном контуре, а канал от МГД-генератора к нагревателю расположен коаксиально каналу резонатора, а все вышеописанные части устройства размещены в корпусе, выдерживающем давление рабочего тела, в виде оболочки, имеющей форму тела вращения, рабочим телом является сверхкритический флюид - раствор щелочного металла в аммиаке или амине.
4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что средством для создания потока рабочего тела является центробежный МГД-компрессор.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что выходной канал дискового МГД-генератора соединён с холодильником через регенеративный теплообменник, передающий сжатому в компрессоре рабочему телу часть теплоты.
6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что канал полости резонатора между холодильником и МГД-генератором выполнен в виде однозаходной или многозаходной спирали, расположенной коаксиально с каналом, соединяющей МГД-генератор и нагреватель.
7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что содержит несколько модулей, размещённых в общем корпусе, состоящих из нагревателя, регенератора и холодильника, последовательно объединённых общим каналом, при этом нагреватель первого и последующих модулей соединён с холодильником следующего модуля, а нагреватель последнего модуля соединён с холодильником первого через канал МГД-генератора.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2806344C1 true RU2806344C1 (ru) | 2023-10-31 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4749890A (en) * | 1987-04-16 | 1988-06-07 | Reagan Houston | Magneto hydro dynamics system |
| SU1823098A1 (en) * | 1987-12-18 | 1993-06-23 | Le Inzh Str Institut | Process of conversion of thermal energy to electric power and device for its realization |
| US5314311A (en) * | 1989-11-10 | 1994-05-24 | Koatsu Gas Kogyo Co., Ltd. | Thrust generator |
| RU2073951C1 (ru) * | 1993-12-30 | 1997-02-20 | Институт физики металлов Уральского отделения РАН | Магнитогидродинамический генератор с солнечным приводом |
| RU2226737C2 (ru) * | 2002-03-29 | 2004-04-10 | Красноярский государственный технический университет | Магнитогидродинамический способ преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла |
| RU166131U1 (ru) * | 2015-10-06 | 2016-11-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Термоакустический двигатель |
| RU2648988C1 (ru) * | 2016-12-30 | 2018-03-29 | Владимир Дмитриевич Шкилев | Способ магнитогидродинамического перемещения в циркуляционном контуре жидкого металла |
| CN108134503A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-06-08 | 华北电力大学 | 一种脉动压力驱动的液态导电工质发电系统及发电方法 |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4749890A (en) * | 1987-04-16 | 1988-06-07 | Reagan Houston | Magneto hydro dynamics system |
| SU1823098A1 (en) * | 1987-12-18 | 1993-06-23 | Le Inzh Str Institut | Process of conversion of thermal energy to electric power and device for its realization |
| US5314311A (en) * | 1989-11-10 | 1994-05-24 | Koatsu Gas Kogyo Co., Ltd. | Thrust generator |
| RU2073951C1 (ru) * | 1993-12-30 | 1997-02-20 | Институт физики металлов Уральского отделения РАН | Магнитогидродинамический генератор с солнечным приводом |
| RU2226737C2 (ru) * | 2002-03-29 | 2004-04-10 | Красноярский государственный технический университет | Магнитогидродинамический способ преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла |
| RU166131U1 (ru) * | 2015-10-06 | 2016-11-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Термоакустический двигатель |
| RU2648988C1 (ru) * | 2016-12-30 | 2018-03-29 | Владимир Дмитриевич Шкилев | Способ магнитогидродинамического перемещения в циркуляционном контуре жидкого металла |
| CN108134503A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-06-08 | 华北电力大学 | 一种脉动压力驱动的液态导电工质发电系统及发电方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4599551A (en) | Thermoacoustic magnetohydrodynamic electrical generator | |
| US5041760A (en) | Method and apparatus for generating and utilizing a compound plasma configuration | |
| JP2003250262A (ja) | 冷却装置及び冷却方法 | |
| JP2024512250A (ja) | エネルギー・セル | |
| RU2806344C1 (ru) | Способ магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую замкнутого цикла и варианты устройств для его осуществления | |
| Brekis et al. | Space thermoacoustic radioisotopic power system: Space TRIPS | |
| EP0016037A4 (en) | METHOD AND DEVICE FOR GENERATING A PLASMA CONFIGURATION. | |
| US8786140B2 (en) | High efficiency magnetohydrodynamic power generation using ultra-high magnetic fields and novel cooling | |
| US3925990A (en) | Shock heated, wall confined fusion power system | |
| Gupta et al. | Magnetohydrodynamic system—A need for a sustainable power generation source | |
| US4354999A (en) | Plasma confinement | |
| US10079075B2 (en) | Nuclear fusion system that captures and uses waste heat to increase system efficiency | |
| CN111712620B (zh) | 工作介质特性差发电系统及使用该发电系统的工作介质特性差发电方法 | |
| US20030001510A1 (en) | Magneto-hydrodynamic power cell using atomic conversion of energy, plasma and field ionization | |
| US3376440A (en) | Liquid metal piston mhd generator | |
| Kapooria | Possible developments in energy conversion using liquid metal magnetohydrodynamics | |
| RU209634U1 (ru) | Блок излучения нейтронов | |
| US3286108A (en) | Magneto-hydrodynamic generator | |
| CN117477893A (zh) | 热声等离子体磁流体发电装置 | |
| US3399315A (en) | Once-through liquid metal piston mhd generator | |
| Hill et al. | Practical implementation of a CO 2-laser-coupled quantum heat engine | |
| US3426222A (en) | Magneto-hydro dynamic generators | |
| Campbell et al. | In-situ MHD energy conversion for fusion | |
| US8901757B2 (en) | System and method for converting a gas product derived from electrolysis to electricity | |
| Tsu | MHD power generators in central stations |