Изоляционная стенка кондукционного секционированного мгд генератора Советский патент 1978 года по МПК H02N4/02 

Изобретение относится к MarHHTorHjvрошгаамическому (МГД) методу получе НИИ электроэнергии и может найти применение в МГД генераторах, г в частносги t диагонального типа.

Известны МГД-генераторы кондукционкого типа с диагональнопровоцяншми изоляционными стенками и секционированным электродными стенками, электродь которых либо конструктивно объединены с модулями изоляционных стенок- рамочная конструкция генератора, либо изолированы от последних, причем электрическая схема включения нагрузки может быть разли ной l. Диагональная стенка выполняет с я из протяженных (длина много больше ширины) электропроводных и изолированных между собой модулей, расположентсых под углом, в о&цем случае перемешенным к оси изоляционной стенки в направлении от одной электродной стенки к Другой, с которыми стыкуется данная изоляционная стенка.

В концевых участках осуществляется конструктивно переход от диагонально

расположенных модулей изоляционной стенки к несекционированным элементам МГД установки - соплу и диффузору. Концевые участки являются одними из наиболее важных элементов канала МГД-генератора с диагонально проводяшей изоляционной стенкой, так как в крупномасштабных МГД- генераторах имеют длину, сотоставимую с длиной рабочего участка канала.

В известных МГД-генераторах диагонально проводяшая изоляционная стенка выполняется из протяженных модулей, укладка кото1К)1х на рабочем участке осуществляется практически по единой схеме, в то время как конструктивное решение ее концевых участков является раэличным.

В МГД-генераторе концевой участок изоляционной стенки выполняется секционированным, мелкомодульным. Это решение имеет то преимушество, что при доотаточно малом размере модулей и их надежной изоляции между собой и от других элементов конструкции такая стенка вносит минимальное возмущение потенциала в плазме и иоэгому паразитные комaeHcanHOHHbie токи утечки на стенку в конпевых областях практически отсутствют. Мелкомодульная конструкция эквивалентна конструкции, выполненной из изоляционного материала, который находит применение в малых экспериментальных МГД-генераторах.

Однако для крупномасштабных МГД-генераторов мелкосекционированная конструция нетехнологична вследствие необходимости иметь чрезвычайно большое число электрически изолированных модулей, требукяаях индивидуального охлаждения, которое при применении существующих способов охлаждения с испо;1ьзованием тепло носителя также снижает надежность работы данной конструкции из-за возможной неплотности системы охлаждения, а необходимыми изоляционными материала ми для изготовления крупных элементов конструкции, способными длительное время работать в условиях агрессивной высокотемпературной среды в МГД-генераторе при высоких термомеханических напряжениях, современная техника не обладает.

Известна также изоляционная стенка кондукционного секционированного МГДгенератора, которая содержит протяженные модули из электропроводного материала, изолированные один от другого и расположенные под углом к продольной оси изолшионной стенки в направлении от одной электродной стенки к другой, с которыми стыкуется данная изоляиионная стенка, к этим модулям в концевых участках примыкают эквипотенциальные переходные элементы, расположенные со стороны входного и выходного участков какала МГД-генератора 2,

Диагональная изоляционная стенка в концевых участках со стороны входа и выхода канала МГД-генератора содержит прцмыкакицие к крайним модулям рабочего участка переходные несекционированные эквшютенциальные элементы, выполненные из охлаждаемого водой металла, на который с огневой стороны канала 6ь1ть нанесен защитный слой термо- и электропрочного материала.

Однако существование значительных компенсадионных токов из плазмы на несекционированный переходный элемент вследствие - невозможности уравнивания их потенциалов обусловливает снижение эффективности МГД-генератора и возможность электроэрозионного разрушения конструкции. Кроме того, при малых углах наклона диагональных модулей к оси канала длина концевых участков становится соизмеримой с длиной канала МГД-генератора, в результате чего существенно увеличиваются потери на трение и теплоотдачу.

Цель изобретения - повысить эффективность МГД-генератора.

Это достигается тем, что изоляционная стенка кондукционного секционированного МГД-генератора в концевых участках снабжена, по крайней мере, одним дополнительным модулем, имеющим. V образный изгиб в сторону той же электроной стенки, от которой он берет начало.

На фиг. 1 представлена изоляционная стенка, план; на фиг. 2 - схема рамочной конструкции концевого участка канала, на фиг. 3 - схема расположения модулей в известной изоляционной с генке;нафиг. 4то же в соответствии с предлагаемым решением.

Предлагаемая изоляционная стенка имеет протяженные модули 1 на рабЪчем участке, ш шолненные из электропроводного материала и изолированные друг от друга. Модули 1 расположены под углом к продольной оси стенки в направлении от одной электродной стенки к другой (на фиг. 1 не показаны), с которыми стыкуется данная изоляционная стенка. К рабочему участку примыкает концевой участок, снабженный, по крайней мере, одним дополнительным модулем 2, имеющим V-образный изгиб (плавно или под углом) в сторону -той электродной стенки, от которой он берет начало.

Со стороны входного и выходного учасков канала МГД-генератора изоляционная стенка имеет токосьемный переходной эквипотенциальный элемент 3. Конфигурация этого элемента соответствует yrv. лам и направлениям изгиба концевых модулей. Каждому модулю 1 и 2 соответствуют электроды 4, к которым подключается нагрузка 5. К токосьемному переходному эквипотенциальному элементу 3 подключается продольная нагрузка 6. Электроды, примыкающие к одному и тому же элементу изоляционной стенки, закорачиваются между собой внешним со&динительным кабелем 7.

Для реализации рамочной конструкции канала модули 2 изоляционной стенки в концевых участках механическим способом закорачиваются с соответствующими электродами 4 (см. фиг. 2}. При этом данное решение применимо не только для рамочных каналов с прямоугольным поперечь ным сечением, но и для каналов с поперечным сечением любой, например овалыной, формы. Вариант м шолнения концевого yqaciv ка изоляционной стенки, при котором дополнительнь1е модули 2 на концевом учас :Ке имеют V -образный изгиб в сторону той электродной стенки, от которой они берут начало, а ряд протяженных модулей прилегающих к дополнительным модулям 2, отогнуты на концевом участке в сторо ну электродной стенки, противоположной той, от которой они берут начало на рабо чем участке, позволяет значительно сократить размеры переходного эквипотен-, циального элемента 3. Канал (см. фиг. 3 и 4) состоит из ра бочего однородного участка 8 и концеш.1х участков 9. Длина концеи,1х участков в МГД-канале может быть сокращена в пред решении для условий, типичных - - r.T i LtT -ностью несколько сотен МВт. Изобретение обеспечивает повышение эффективности МГД-генератора путем относительного снижения потерь в концевь1х зонах канала. Это достигается за счет от носительного уменьшения длины концевых зон при заданной длине рабочегчэ участка канала. Кроме того, обеспечивается так«е снижение потерь, связанных с паразитными токами утечки из плазмы на боковую изоляционную стенку в области концевых участков. При этом оформление рабочего участка канала МГД-генератора может быть выполнено, например, в соответствии с прототипом. Ф о р м у л а изобретения Изоляционная стенка кондукционного секционированного МГД-генератора, содержащая протяженные модули из электропроводного материала, изолированные один от другого и расположенные под углом к продольной оси изоляционной стенки в направлении от одной электродной стенки к другой, с которыми стыкуется данная изоляаиошая стенка, и примыкающие к этим модулям в концевых участках эквипотенциальные переходные элементы, расположенные со стороны входного и выходного участков канала МГД-генератора, отличающаяся тем, что. с целью пок,1шения эффективности МГД-генератора, стенка в концевых участках нератора, стенка в концевых участках Г.±Г:.1 -- -« --нительным модулем, имеющим V -образный изгиб в .сторону той электродной стенки, от которой он ; берет начало. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: LL-E-Bing- oitoiee,De5-ig-h of an MHD efio momce Demonstra-tion Experient 3 bii s jinpoaium on EntfineeHW cpectso МНЪ istcsniohd Un-ive.sitv, aeiior-nia Mapcli ,1975. 2. Патент США № 3387150, кл. 3101, 1968.

. 4 т

Фиг.г