SU915685A1

SU915685A1 - Thermoelectromagnetic pump

Info

Publication number: SU915685A1
Application number: SU802961898A
Authority: SU
Inventors: I V Vitkovskij; V V Ivanov
Original assignee: I V Vitkovskij; V V Ivanov
Priority date: 1980-06-18
Filing date: 1980-06-18
Publication date: 1982-10-15

Description

Изобретение относится к области магнитогидродинамической техники (МГД-техниди), в частности, к усовершенствованию термоэлектромагнитных насосов, предназначенных для перекачивания жидкометаллических теплоносителей в контурах атомных электростанций с реакторами на быстрых нейтронах, исследовательских жидкометаллических контурах, металлургии, химической промышленности, а также для других технологических целей.The invention relates to the field of magnetohydrodynamic technology (MHD-techni), in particular, to the improvement of thermoelectric pumps designed for pumping liquid metal coolants in the circuits of nuclear power plants with fast neutron reactors, research liquid metal circuits, metallurgy, chemical industry, as well as for other technological purposes .

Известен ряд конструкций термоэлектромагнитных насосов [1 и 2], основными узлами которых являются полуэлементы р- и «-типов проводимости, канал с горячим жидким металлом, система охлаждения, индуктор с магнитопроводом, коммутационная шина.A number of designs of thermoelectromagnetic pumps [1 and 2] are known, the main components of which are half-cells of p- and α-types of conductivity, a channel with hot liquid metal, a cooling system, an inductor with a magnetic circuit, and a switching bus.

Известно, что за счет перепада температур на р-п полуэлементах возникает термоЭДС, под действием которой через канал насоса течет ток, который, взаимодействуя с магнитным полем индуктора, создает электромагнитную силу, обеспечивающую перемещение жидкого металла. При этом во всех известных конструкциях термоэлектромагнитных насосов для замыкания .тока используется та, или иная разновидность коммутационной шины.It is known that due to the temperature difference on the p-p half-cells, thermoEMF occurs, under the action of which current flows through the pump channel, which, interacting with the inductor's magnetic field, creates an electromagnetic force that ensures the movement of the liquid metal. In this case, in all known designs of thermoelectromagnetic pumps, one or another type of switching bus is used to close the current.

22

. Известен термоэлектромагнитный насос [3], содержащий полуэлементы п- и р-типов проводимости, канал с жидкометаллическим теплоносителем, магнитную систе5 му, холодную и горячую коммутационные шины.. A thermoelectromagnetic pump [3] is known that contains half-cells of p- and p-type conductivity, a channel with a liquid-metal coolant, a magnetic system, and cold and hot switching buses.

Недостатком этого насоса является сложность конструкции и большие потери мощности в коммутационных шинах. Дей10 ствительно, коммутационная шина этого насоса выполнена из железа — материала р высоким удельным электросопротивлением, и имеет сравнительно большую длину. Поэтому здесь могут иметь место достаточ15 но большие потери мощности, что в свою очередь приводит к низкому значению КПД насоса. Разумеется, что большие потери мощности в коммутационных шинах приводят не только к снижению КПД на20 соса, но и к уменьшению давления, развиваемого им. Объясняется это тем, что при постоянной величине термо-ЭДС величина тока, а значит и давления, развиваемого насосом, обратно пропорциональна сопро25 тивлению токовой цепи, включающему иThe disadvantage of this pump is the complexity of the design and large power losses in the switching tires. Indeed, the switching bus of this pump is made of iron - a material with high electrical resistivity and has a relatively large length. Therefore, there may be sufficiently large power losses, which in turn leads to a low efficiency of the pump. It goes without saying that large power losses in switching buses not only lead to a decrease in the efficiency of the pump, but also to a decrease in pressure developed by it. This is explained by the fact that at a constant value of thermo-emf the amount of current, and hence the pressure developed by the pump, is inversely proportional to the resistance of the current circuit, including

сопротивление коммутационной шины.switching bus resistance.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является термоэлектромагнитный насос, содержащий полуэле30 менты р- и «-типов проводимости, каналыThe closest in technical essence to the claimed one is a thermoelectromagnetic pump, containing half-ee 30 copes of p- and “-conductivity types, channels

915685915685

33

.с горячим и холодным жидким металлом, коммутационные шины [4].with hot and cold liquid metal, switching buses [4].

. Недостатком этого насоса является то, что его каналы в зазоре магнита расположены друг над другом. Понятно, что немагнитный зазор здесь в два раза больше, нежели в случае одного канала. Из-за этого в таком насосе будут большие потери на возбуждение, т. е. низкое значение КПД или же при постоянной мощности возбуждения, меньшее давление, развиваемое насосом.. The disadvantage of this pump is that its channels in the gap of the magnet are located one above the other. It is clear that the non-magnetic gap here is two times larger than in the case of one channel. Because of this, in such a pump there will be large excitation losses, i.e., a low efficiency value or, at a constant excitation power, a lower pressure developed by the pump.

Целью изобретения является повышение развиваемого давления и КПД насоса.The aim of the invention is to increase the developed pressure and efficiency of the pump.

Поставленная цель достигается тем, что . в известном термоэлектромагнитном насосе, содержащем полуэлементы р- и «-типов проводимости, каналы с горячим и холодным жидким металлом выполнены в виде кольцевых секторных элементов, между которыми помещены полуэлементы р- и «-типов проводимости, соединенные с каналами.This goal is achieved by the fact that. in a known thermoelectric pump containing half-elements of p- and -conductivity types, channels with hot and cold liquid metal are made in the form of ring sector elements, between which are half-elements of p- and--conductivity types connected to the channels.

На фиг. 1 изображен электромагнитный насос, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, поперечный разрез.FIG. 1 shows an electromagnetic pump, a longitudinal section; in fig. 2 - the same cross section.

Насос содержит индуктор радиального магнитного поля, состоящий из катушки возбуждения 1, и магнитопроводов 2, канал с горячим металлом 3, полуэлементы «- и р-типов 4 и 5 соответственно, установленные под одним из полюсов индуктора (на продольном разрезе показаны пунктиром), канал с холодным металлом 6.The pump contains a radial magnetic field inductor consisting of excitation coil 1 and magnetic cores 2, a channel with hot metal 3, half-elements “- and p-types 4 and 5, respectively, mounted under one of the poles of the inductor (in longitudinal section shown by a dotted line), channel with cold metal 6.

Насос работает следующим образом. При заполнении горячим и холодным жидкими металлами каналов насоса, на полуэлементах р- и «-типов проводимости возникает термо-ЭДС, под воздействием которой течет ток, замыкающийся по следующей цепи: полуэлемент р-типа 4, канал с горячим жидким металлом 3, полуэлемент «-типа 5, канал с холодным жидким металлом 6, полуэлемент р-типа 4. При включении обмотки возбуждения 1 создается радиальное магнитное поле, и за счет взаимодействия токов с магнитным полем возникает электромагнитная сила, обеспечивающая перемещение жидкого металла в каждом из каналов. Преимуществом предлагаемой конструкции насоса является то, что она удачно компануется в жидкоме.таллической системе АЭС с быстрыми реакторами. Так, например, если канал с горячим жидким металлом включен в трубопровод, идущий от реактора к теплообменнику, а канал с холодным жидким металлом включен в обратный трубопровод — от теплообменника к реактору, то насос, при наличии магнитного поля, обеспечит непрерывную циркуляцию металла через реактор во время его работы. Особенно заманчиво применение такого насоса для систем аварийного расхолаживания реактора. В этом случае, применив индуктор на постоянных магнитах, удается полностью решить проблему расхолаживания реактора в аварийной ситуации, когда может иметь место полное обесточивание АЭС.The pump works as follows. When the pump channels are filled with hot and cold liquid metals, on the half-elements of the p- and--conductivity types, thermal EMF occurs, under the influence of which current flows, closing along the following circuit: the p-type half-cell 4, the channel with hot liquid metal 3, the half-cell -type 5, channel with cold liquid metal 6, p-type half cell 4. When the excitation winding 1 is turned on, a radial magnetic field is created, and due to the interaction of currents with the magnetic field, an electromagnetic force arises that ensures the movement of the liquid metal in each of the catch. The advantage of the proposed design of the pump is that it is successfully companied in the liquid-metal system of nuclear power plants with fast reactors. For example, if a hot liquid metal channel is connected to the pipeline from the reactor to the heat exchanger, and the cold liquid metal channel is connected to the return pipeline from the heat exchanger to the reactor, the pump, in the presence of a magnetic field, will ensure continuous circulation of the metal through the reactor. during his work. The use of such a pump for reactor emergency cooling systems is especially tempting. In this case, using an inductor with permanent magnets, it is possible to completely solve the problem of reactor cooling down in an emergency situation, when a complete blackout of a nuclear power plant can occur.

То обстоятельство, что в предлагаемом насосе каналы с горячим жидким металлом, полуэлементы «- и р-типов проводимости и каналы с холодным металлом образуют замкнутую электрическую цепь, свидетельствуют о высоких энергетических показателях насоса. Действительно, в этом случае полностью исключены потери в коммутационных шинах, свойственные всем известным ранее насосам. Поэтому в предложенном насосе будет большим как КПД, так и развиваемое давление.The fact that in the proposed pump the channels with hot liquid metal, half-elements “- and p-types of conduction and channels with cold metal form a closed electrical circuit, indicate a high energy performance of the pump. Indeed, in this case, the losses in commutation tires, characteristic of all previously known pumps, are completely excluded. Therefore, in the proposed pump will be great both efficiency and pressure developed.

Немаловажное значение имеет и тот факт, что в предлагаемом насосе отсутствуют специальные коммутационные шины, что безусловно упрощает его конструкцию и снижает металлоемкость.Equally important is the fact that in the proposed pump there are no special switching bus, which certainly simplifies its design and reduces the metal consumption.

В сравнении с прототипом, в предлагаемой конструкции меньшая высота немагнитного зазора, так как величина немагнитного зазора под одним полюсом равна высоте канала, а под другим полюсом немагнитный зазор зашунтирован магнитопроводом (см. фиг. 2). Поэтому в предлагаемом насосе меньшие потери на возбуждение, т. е. больший КПД, или, при разных потерях на возбуждение, большее давление, развиваемое насосом.In comparison with the prototype, in the proposed construction the smaller height of the non-magnetic gap, since the magnitude of the non-magnetic gap under one pole is equal to the height of the channel, and under the other pole the non-magnetic gap is shunted by the magnetic circuit (see Fig. 2). Therefore, in the proposed pump lower excitation losses, i.e., greater efficiency, or, with different excitation losses, greater pressure developed by the pump.

Claims

Claim

Thermoelectromagnetic pump containing half-elements of p- and--conductivity types, channels with hot and cold liquid metal, characterized in that, in order to increase the developed pressure and efficiency of the pump, channels with hot and cold liquid metal are made in the form of annular sector elements, between which are placed half-cells of p- and «-conductivity types, connected to the channels.