|
На протяжении длительного времени во многих странах мира ведутся работы по созданию установок безмашинного преобразования энергии из одного вида в другой. К таким установкам относятся магнитогидродинамические (МГД) генераторы.
Рис. 1.8.10 Схема регенеративной установки с МГД-генератором
На рис. 1.8.10 показана конструктивная схема МГД-генератора. Его принцип действия основан на законе электромагнитной индукции, открытого Фарадеем в 1831 году. Согласно этому закону в проводнике, движущемся поперек магнитного поля и замкнутом на внешнюю цепь, возникает электрический ток. Закон не устанавливает, что проводник должен представлять собой твердое тело. В МГД-генераторе в качестве проводника используется сильно нагретый газ (плазма), т. е. частично или полностью ионизированный газ при температуре не менее 2750°С. Требуемую тем-пературу можно понизить до 2200° С с помощью добавки в газ малых количеств примесей щелочных металлов. Такой газ представляет собой низкотемпературную плазму.
Плазма образуется в результате сгорания топлива в камере сгорания. Из камеры сгорания плазма направляется в расширяющийся канал (сопло), проходящим между полюсами магнита.
Следовательно, магнитные линии пересекают поток плазмы. В расширяющемся канале скорость увеличивается до 800... 1000, м/с. В результате пересечения потоком плазмы магнитных линий между полюсами магнита на электродах возникает разность потенциалов, а при замыкании на внешнюю цепь — электрический ток. Следовательно, МГД-генератор является по существу динамо-машиной, в которой обмотка ротора заменена быстро несущимся потоком плазмы.
Атмосферный воздух поступает в воздушный компрессор ), в котором сжимается до давления p1 = 300...500кПа. При сжатии воздух нагревается.
После компрессора (ВК) воздух направляется в воздухоподогреватель (ВП) (регенеративный теплообменник). Здесь воздух нагревается до температуры 1200... 1500° С, после чего он поступает в камеру сгорания КС.
В эту же камеру поступает топливо и кислород, необходимый для интенсификации процесса окисления (горения) топлива.
В конце процесса горения, протекающего при постоянном давлении p1= 300... 500 кПа, температура продуктов сгорания повышается до 2500... 3000°С , после чего в них вводится присадка, и они становятся плазмой, обладаюшей хорошей проводимостью.
В расширяющемся МГД-канале МГД продукты сгорания адиабатно расширяются и разгоняются до большой скорости, одновременно вырабатывая электроэнергию. На выходе из МГД-канала продукты сгорания топлива, имея высокую температуру 2100... 2300°С, направляются в регенеративный воздухоподогреватель BП, в котором их температура понижается примерно до 1500... 800° С .
Далее продукты сгорания топлива используются в обычной паротурбинной установке. Выйдя из регенеративного воздухоподогревателя ВП, продукты сгорания топлива направляются в парогенератор ПГ, отдавая часть внутренней энергии воде.
Из парогенератора продукты сгорания топлива выходят в окружающую среду при температуре 150...170°С .
В парогенераторе (ПГ) происходит парообразование с последующим перегревом.
Перегретый пар, полученный в парогенераторе (ПГ), направляется в паровую турбину (ПТ), в которой, расширяясь, совершает полезную работу, вращая якорь электрического генератора (Г).
Отработавший в турбине пар отводится в конденсатор (КН), где переходит в жидкость, отдавая тепловую энергию воде.
Вода из конденсатора (КН) забирается водяным насосом (ВН) и подается в парогенератор.
МГД-установки являются перспективными энергетическими установками. Это объясняется рядом преимуществ:
• отсутствие подвижных частей;
• высокая начальная температура рабочего тела;
• отсутствие перепада температур между источником тепловой энергии и рабочим телом, что позволяет осуществить равновесный процесс подвода тепловой энергии к нему;
• высокий КПД (более 50%) и возможность его повышения;
• возможность работы по замкнутому циклу, в результате чего исключается выброс газов в окружающую среду, ухудшающих экологические характеристики воздушной среды.
Однако реализовать эти преимущества и освоить массово МГД-установки в инженерной практике пока не представляется возможным.
|
.png)
