Способ управления расходомэлектропроводящей жидкости

 

OH.,íô а 1 4ци

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП " Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ р1>798742

И»ВУСФСИОМУ СВНЛИТВЛЬСЗВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 20.1178 (21) 26 85972/18-24 (53)М. Кл. с присоединением заявки HP—

G 05 D 7/03

Н 02 К 44/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230181 Бюллетень МЗ

Дата опубликования описания 230181 (53) (Д((681 12 5 18 . 52 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.ф.Васильев, И.P.Êèðèëëîÿ и И.В.Лаврентьев (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАСХОДОМ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯ ;., Eh

ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к магкитогидродинамическому (МГД) управлению скоростью течения электропроводящих жидкометаллических потоков и может карги применение в атомной энергетике, в частности для бесконтактного регулирования расхода жидкого металла, применяемого для охлаждения и переноса тепла в реакторах-размножителях на быстрых нейтронах; в металлургической промышленности, например в установках, где приходится искусственно увеличивать гидравлическое сопротивление металлотракта для управления непрерывной струей металла или поддерживать статический напор металла в резервуаре; в научно-исследовательских установках, Известен способ управления потоком жидкости путем изменения направления вектбра внешнего магнитного поля в плоскости, перпендикулярной оси потока. Воздействие на движущийся поток оказывают электромагнитные силы (силы торможения), возникающие в результате взаимодействия внешнего магнитного поля и индуцированных в жидкости токов, направленные всегда против движения потока (1), Недостатками способа являются сложность осуществления ориентации вектора магнитного поля и повын:екк, " -. экергозатраты из-за значительной величиныы немагн ит кого з аз ора, Y(обык должен быть, по крайкей мере, раькыкt ши;.. ине канала.

В реальных условиях длина магниткой системы (индуктсра) ограни -: -Hc»„

В связи с этим поток =- a ; parrpozogiщей жидкости к аходитс я в кеодк срод-. ном (градиентном) магнитном полQ.

В зонах, где индукция магккткого поля распределена неравномерно, текут

15 продольные замкнутые концевые токи (токовые вихри), которые приводят к существенному преобразованию иктег-ральных характеристик и структуры потока °

2() Электромагнитные силы, происходящие от концевых эффектов„ при прочих равных условиях (например, проводимости материала стенок, величины поля, длины полюсов икдуктора),могут зкачительно превосходить таковые от эффектов, на которых основан вышеуказанный способ регулирования расхода жидкости

Наиболее близким по технической

30 сущности к предлагаемому является

798742

Формула изобретения

$0

S5 способ управления расходом электропроводящей жидкости путем изменения магнитного поля (2).

В результате неравномерного распределения ЭДС,пропорциональной магнитному полю, в зонах градиента магнитного поля, как отмечалось, образуются замкнутые токи, Величина токов зависит от относительной глубины впадин и расстояния между ними, от спада поля (пологий или резкий).

Недостатком этого способа является резкое снижение эффективности воздействия сил на поток при магнитных числах Рейнольдса Вл,>1 (больших расходах жидкости Q или высокой ее электропроводности б ), Здесь Ry =

=pdg(5 где-Ь вЂ” расстояние между полюсами магнита,(U = 42 10 Гн/м, Сущность уменьшения торможения заключается в размагничивании внешнего поля собственным полем токовых вихрей.

Кроме того, регулирование потока жидкости осуществляется по сути дела только изменением магнитного поля индуктора, неоднородность же поля увеличивает эффективность торможения, т.е. расширяет диапазон регулирования

1(иапазон регулирования определяется геометрией полюса магнита. которая реализуется в конкретных ИГЦ устройствах и менять ее при работе сложно.

Следует отметить, что при малых

R> электромагнитная .сила в жидкости, текущей через неоднородное несимметричное магнитное поле, не зависит от направления движения потока.

Цель изобретения — упрощение и повышение точности управления, Поставленная цель достигается тем, что магнитное поле формируют неоднородным относительно оси потока электропроводящей жидкости по его длине.

На чертеже схематически представлено устройство для осуществления предлагаемого способа, Устройство содержит полюса 1 магнита, канал 2, направление 3 движения жидкости. Положения I, П и % соответствуют максимальному, промежуточному и минимальному значениям тормозной силы.

При движении жидкости по каналу

2 через неоднородное магнитное поле, когда полюса 1 .магнита параллельны между собой (положение П),как указывалось, в градиентных зонах его образуются токовые вихри, которые с ростом R<, смещаются в направлении движения потока. Входной токовый вихрь, по мере роста Вщ,.начинает занимать все большую область между полюсами. Собственное поле этого вихря направлено встречно внешнему полю. В итоге результирующая величи5

t0 !

t5

40 на их на большей части межполюсного пространства уменьшается. Следовательно, входной токовый вихрь ответственен за размагничивание в рабочей зоне. Выходной вихрь, направление собственного поля которого совпадает с направлением внешнего поля, концентрируется в узкой зоне íà границе полюсов, Он вносит основной вклад в электромагнитную силу в связи с тем, что результирующее поле и ток в конце полюсов имеют максимальные значения.

Градиент поля на входе жидкости в магнитную систему, а, следовательно, и размагничивание, в положении

I меньше, чем в Ш. В то же время градиент на выходе, а, следовательно, и тормозная сила больше в I чем в Й,. Таким образом, в основу регулирования потока злектропроводящей жидкости положен тот факт, что электромагнитная сила зависит от изменения знака R> при несимметричном распределении внешнего магнитного поля в направлении движения среды относительно геометрического центра зазо— ра магнита.

Использование предлагаемого способа управления расходом электропроводящей жидкости при Я + ) (обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: а) возможность существенного повышения эффективности сил торможения (в 2-4 раза), в связи с этим расширяются пределы регулирования расхода жидкости без дополнительных энергозатрат магнита, это особенно важно для жидкометаллических контуров атомных реакторов; б) снижение энергозатрат на соз— дание внешнего поля при одном и том же тормозном эффекте °

Способ управления расходом электропроводящей жидкости путем изменения магнитного поля, о т,п и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности управления, при больших магнитных числах Рейнольдса (Я >3) магнитное поле формируют неоднородным относительно оси потока электропроводящей жидкости по его длине °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 273456, кл. Н 02 N 4/20, 1968.

2. Патент ФРГ Р 2154444, кл. С 05 Э 7/03, 1976 (прототип).

798742

Составитель В.Скибенко

Редактор Л.Кеви Техред Е.Гаврылешко

Корректор Г, Назарова

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Заказ 10046/62 Тираж 951 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5