Патент ссср 160551

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECHVEAHK

y gZNCA.Í N E gyS pETEH ИЛ

К АВТОРСКОМУ СВИАЕ ПАЬСТВУ

Класс

21й, 35

Л 160551

МПК

Н 021

Заявлено 01.Х.1962 (№ 796774/24-6) Госудлгственныи комитет по лвллм изов1 и Б1ий и оти итие

СССР

УДК

Овуолнковано 31 1 1964 Бюллетень № 4 7ойг«с»а.ч ерунпп Л0 82

Н. Г. Зубатов

МАГНИТОГИДРОДИНЛМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Предметом данного изобретения является магиитогидродинамическая установка, в которой энергия сгорания топлива непосредственно преобразуется в электрическую энергию при помощи магнитогидродинамнческих (термоэлектромагнитных) генераторов.

Как известно, МГД-генераторы позволяют резко повысить начальную температуру рабочего тела ввиду отсутствия вращающихся металлических деталей в тех частях установки, где имеют место высокие температуры.

В настоящее время известны МГД-генераторы работающие по разомкнутой и замкнутой схемам. В первой схеме рабочим телом являются продукты сгорания природных топлив, которые после совершения рабочего процесса выбрасываются в окружающую среду, во второй — инертные газы (аргон, гелий и пр.), вновь возвращающиеся в установку после завершения энергетического цикла. Начальная температура в МГД-генераторах при использовании природных топлив и воздуха в качестве горючего и окислителя может достигать 3000 К, что является их бесспорным преимуществом перед паросиловыми и газотурб1игцн ми установками. Обц1им недостатком .:ЦГД-генераторов, выполненных по указанным дгум схемам, является высокая температура отработавших газов при передаче высокопотецциальног0 тепла к холодному источнику. Вез утилизации отработавшего тепла, осу1цествляемой в нижних паросиловом и газотурбицном циклах, невозможно добиться высокого значения к. п. д. МГД-установки.

При сравнении МГД-генераторов, работаюших по разомкнутой и замкнутой схемам, выявляются следуюш ие преимущества и недостатки каждой установки.

Разомкнутая МГД-установка

1) Преимущества: а) малые энергетические потери при передаче тепла от горячего источника к рабочему телу, что уменьшает необратимость при подводе тепла в цикле; б) при данной температуре регенеративного подогрева воздуха достигается максимально возможная начальная температура рабочего тела, равная теоретической температуре сгорания топлива.

2) Недостатки (для обеспечения достаточной средней электропроводимости рабочего тела температура последнего на выходе из

М ГД-генератора должна быть не ниже

2400 — 2500 К): а) уменьшает возможный теплоперепад и, следовательно, долю мощности, снимаемой в

МГД-генераторе, по отношению к суммарной мощности МГД-установки; б) приводит к значительным энергетическим потерям от необратимого теплообмена при передаче отработавшего в МГД-генераторе тепла газов паросиловой установке из-за больших температурных напоров и невозможнссти повышения водяного пара. При этом даже регенеративный подогрев воздуха отработавшими в МГД-генераторе газами вслед,14 16055! ствие их пекомби,;,B

<6??)?з>< Р1 темирoBT ÃÃ;:/ («сле,1них }(а вхо",е в .Р парогенератор.

Замкнутая М ГД-установка

1) Преимущества: а) возможность обеспече((ия достаточной проводимости рабочего тела при начальных темпегатурах 2400 — -2600 К, что иа 400 — 600 ниже, чем в разомкнутых установках; б) температура ла выходе из МГД-генератора может быть на 400 — 500 ниже, чем в замкнутых установках, что значительно снижает энергетические потери от необратимого теплообмена при лередачс отработавшего н

МГД-генераторе телла газов паросиловой усановке вз:;.ду ме-:(ь)..1;-;х температурных иапорс в.

2) Недостатки: а) значительные энергетические потери при передаче тепла от продуктов сгорания топлива к рабочему телу МГД-генератора, что увеличивает необратимость при подводе телла « цикле б) начальная тем((ература рабочего тела в цикле замкнутой МГД-установки всегда ниже макси>л(ал(,1<О возмож((ой температуры продуктов сгорания топлива, (при заданной температурее регенер атив лого подогрева воздух а ) на величину необходимого температурного иапсп а.

Предлагаемая магнитогидродинамическая установка резко снижает энергопотери, име(о ЦИЕСЯ В ВаМКНУтсй И РаЗОМКНУтОЙ СХЕмаХ, Что значительно повышает экономичность МГДустановки в целом. Она выполняется с разомкнутым перничным контуром, содержащим

МГД-генератор, работающий на продуктах сгорания топлива и с -замкнутым вторичным контуром, в котором рабочее тело нагревается отработавшим теплом разомкнутого контура. <(.ущность изобретения заключается в том, что вторичный контур тоже содержит магнитогидродинамичсский генератор„ но только работаю(ций на инертном газе (-елий, аргон н др,) с добавкой ионизирующих веществ. Г(р)}мснение такого МГД-генератора во вторичном контуре позволяет повысить к.п.д. установки.

Ба чертеже представлена тепловая схема

М1 Д-уетаио<и<1", Сод»p.".<.ащс, СОГЛаеио ИЗОб)ртеншо дьа контура с МГД-генератооал и, B также наро«илоной контур для использования отработавшего тепла вторичного контура установки.

Воздух, ежа и I!I;I<> обменник (продукты сгорания — — 1<озд х ) 5, (P of(на гревается до температуры„обеспечивающей при-! (ятук) (B(зети -!е .K(?(o температур > сгopBHIIII т<>ллива )(„;, лает; камеру сго<)ания 5.

Г1родуKTbl сгорания топлива, пройдя последовательно МГД-генератор 7, работающ<}й по разомкнутой схеме, диффузор 8, теплообменник (продукты сгорания — — инертный газ) 9 и теллообмеииик (продукты сгораш(я — воздух(5, парогенератор высокого давления 10 и р»генератор 4 предварительного подогрева воздуха, выбрасываются в атмосферу.

Инертный газ, сжатый в компрессоре 8 и предварительно нагретый в регенераторе (инертный газ — инертный газ) 11 поступает в теплообмеиник (продукты сгорания ииертнь(й газ) 9, где происходит его термич(ская ионизация. Затем, пройдя МГД-генератор 12, работающий по замкнутой схеме, днффузор 1 ), регенератор (инертный газ— инертный газ) (1, ларогенератор низкого да!lлеиия 14 и охладитель 15, инертный газ вновь лосгулает па всас компрессора 3, Паросиловой контур выполняется на два давлеш(я: низкое и высокое. Часть высокого давления необходима для отвода тепла после т f!JlooGMcíí)f ia 5. 11арал}етры лара при этом могут быть сколь угодно высоки н пределах современного уровня развития энергетики. В ч(}сти вы«о)<ого давления устанавливается паровая турбина 1() высокого давления с полностью разя}пой системой регенерации 17.

Е. и. д. такой турбоустаповки (с учетом coGствениых нужд) составляет 40 — 43%. Часть низкого давления с турбиной 18, утилизиру(оI(l,àÿ имеющееся в большом количестве иизколотенциальное тепло после регелератора (lflI0pTIILlII газ — ил»рт))ый газ) 11, ))a(>oта(т !

tli сухом, а и;<стично и пл.}жиом паре данлениел(1--10 ига. К. л. д. такой турбоуста;нл>и(и (с учетом собственных нужд) составляет 12-—

1ы к з(lачит(л иному сиижеlll(fo элс KTpl! I(.. ског<) к. H. д. пс»й МГД-установки из-за Отводd T(IIл» к холодш>му источнику при боле» нысонои т> мпературе.

Предмет изооретения

Ма(инто(и,(родинал(ич(скал установка с

p f! 3 Î ì K I T û ì л е р в и ч (! ы м ко н ту p o M, со;((. р )к ал(им магиитогидр<>динамический генератор, j! BGoTBIl!i)tB)! 11 B л <) О ду}(та? х o! <>л аиия } О((лина, с заик)<у (}>1 M I! горич н ы и Kol! т>»ром, в котором pa<)<) t

У»TaftoBKIt, втОРи f)

Состашпсаь !1. П. Гурьянов

Редактор К. А. Токарева Техред T. П. Куря IKo Корректо!. Г. Г. !!асго ганна

Иодп. к псч. 2liX--64 г. роР . а1 шухь !!и,90 /ö Обьем (),27 п, !. л.. ак. 25З!!, !О !пра;к l00 (Ь пи 5 ко ь

Ц!!ИИГ!!! Государстве. ного кочпгега по ле I;Iм пай Tiпцй и огкрыпй СССР

Москва, !.!сптр, Ilð C .ñð B;1, 4

Типография, пр, Сапунова, 2