Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОДАЧИ РАБОЧЕГО ТЕЛА В МГД-ГЕНЕРАТОР

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.

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.

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).

Указанный МГД-генератор работает следующим образом. Благодаря взаимодействию тока в канале - i_k 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 m_r, равной ; скорости ν₂ соответствует кинетическая энергия . 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.

Основными недостатками являются сложность конструкции и недостаточно высокий кпд.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа подачи рабочего тела, применение которого позволит повысить кпд МГД-генератора.

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 , где δ - величина воздушного зазора магнитной системы, - 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.

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.

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 - V_e - скорость заряда, h_ν - излучение фотона в направлении, перпендикулярном вектору скорости.

Предложенный способ может быть реализован в МГД-генераторе, имеющем следующую конструкцию.

Предложенный МГД-генератор состоит из магнитной системы 1 и камеры сгорания 2, в которой размещены токосъемные электроды 3.

Предложенный способ может быть реализован в указанном МГД-генераторе следующим образом.

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.

На электродах генерируется напряжение, а во внешней нагрузке протекает электрический ток.

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.

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 , где δ - величина воздушного зазора магнитной системы, а - 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.

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.

Проведенные теоретические исследования показали, что предлагаемая конструкция позволяет более чем на порядок увеличить кпд МГД-генераторов при низких температурах пламени.

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.