Способ восстановления конструкционных элементов стенки канала мгд-генератора

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК АЗ 2 К 44 08 ОПИС К ПАТЕНТ НИЕ ИЗ ЕТ(54) СПОСОБ ВОСС РУКЦИОННЫХ ЭЛЕ НАЛА М ГД-ГЕ Н Е РА (57) Сущность изобр ния МГД-генератор ТАНОВЛЕНИЯ МЕНТОВ СТЕ ТОРА етения: в ка а проводя ОНСТИ КАмере сгор т термоли с- лтермолизающей схемь+В - (С - М ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Отделение высокотемпературного преобразования энергии Института проблемэнергосбережения Академии наук Украины(73) Отделение высокотемпературного преобразования энергии Института проблемэнергосбережения Академии наук Украины(56) Магнитогидродинамические генераторы открытого цикла. ММир, 1972, с, 602.Патент Великобритании (ч. 1060456,кл. Н 2 А, 1964,Изобретение относится к области энергетики, более конкретно - к области прямого преобразования теплоты в электрическую энергию с помощью магнитогидродинамического генератора - и может быть использовано на различных МГД-установках открытого цикла,Заявляемое техническое решение является промышленно применимым, так как оно может быть использовано в области энергетики на различных МГД-установках открытого цикла,Существо заявляемого способа заключается в следующем.Стабилизированный материал стенки образуется в камере сгорания в результате термолиза раствора смеси соли металла, оксид которого составляет основу материала раствора смеси соли металла, оксид которого составляет основу материала восстанавливаемых элементов стенки МГД-канала, с солью металла, образующей стабилизированный оксид, Термолиз проводят при коэффициенте стехиометрии а1, Молярная концентрация термолизных частиц по величине не меньше, чем концентрация насыщенных паров материала восстанавливаемых элементов, Концентрация соли металла, образующего стабилизирующий оксид, соответствует структурной модификации термолизных частиц. Термо-. лизные частицы, размером менее 10 м вводят в канал, где они осаждаются на стенках. Температуру восстанавливаемых элементов стенки поддерживают выше температуры образования твердого раствора основного и стабилизирующего оксидов материалов стенки, 1 з,п. ф-лы 1 ил 1 табл. стенки канала, с солью металла, образующей стабилизирующий оксид. Процесс термолиза включает в себя следующие основные стадии:1. Испарение растворителя и образование сухого остатка, состав которого зависит от химической природы исходных солей ирастворителя.2. Термическое разложение сухого о татка до оксидов соответствующих мета лов и образование твердого раствора на их основе,Процесс можно представить в виде следуа ТахМО+ уМ 0 -МХМ уО(х+у), Т,Т Т,ТТг,где А - соль металла, образующая основной 5оксид;А - соль металла, образующая стабилизирующий.оксид;В, В - дополнительные реагенты, необходимые для образования соответственноосновного и стабилизирующего оксидов;С), С) - промежуточные соединения,предшествующие образованию соответственно основного и стабилизирующего оксидов;15МО - основной оксид;М 0 - стабилизирующий оксид;ММхМуО(х + у) - твердый раствор основного и стабилизирующего оксидов;. х - мольные доли основного оксида; 20у - мольные долистабилизирующегооксида;Т, Т - температуры образования промежуточных соединений, предшествующихобразованию соответственно основного истабилизирующих оксидов;Т, Т - температуры образования соответственно основного и стабилизирующегоОКСИДОВ;Тг - температура образования твердого 30раствора из основного и стабилизирующихоксидов.Образующаяся в результате термолиза.частица состоит из твердого раствора основного и стабилизирующего оксидов иимеет несовершенную кристаллическую.структуру, Это приводит к повышенной активности термолизной частицы и позволяетей образовывать покрытие на поверхностистенки канала при температуре равной и 40выше температуры образования твердогораствора. Эта температура существенно ниже температуры плавления соответствующих оксидов,Использование в качестве исходного 45материала раствора смеси солей позволяетосуществить гомогенизацию компонентовна ионном уровне. Это дает возможностьобеспечить полйую стабилизацию конечного продукта, Введение в исходный раствор 50смеси солей в количестве, соответствующемопределенному соотношению их концентрации в растворе, позволяет получить в результате термолиза материал с заданнымхимическим и фазовым составом, и, следовательно, обладающий необходимыми механическими, электрофизическими итеплофизическими свойствами,Использование в качестве исходногоматериала раствора смеси солей позволяет исключить технологически сложные узлыввода, обеспечивает воэможность получения термолизных частиц необходимогофракционного состава.Изобретение поясняется чертежом, накотором. представлена диффрактограммакубической модификации стабилизированного диоксида циркония, полученного в результате термолиза водного раствора смесисолей ЕгОС 1 г 8 НгО и СаСг.Пример конкретной реализации. Заявляемый способ восстановления поверхности высокотемпературной стенки канала спокрытием из керамики на основе стабилизированного оксидом кальция диоксидациркония испытан на стенде физико-технических исследований. С этой целью к камересгорания была пристыкована модель электродной стенки канала магнитогидродинамического генератора, составленная иэкомбинированных металлический каркас,наполненный керамикой) электродов с размерами в плане 20 х 30 ммг,Исходные данные эксперимента:Рабочее вещество установки - продуктысгорания метана в воздухе, обогащенномкислородом до 9 ог = 0,95.Коэффициент стехиометрии а= 0,95Температура рабочего вещества в камере сгорания Ткс = 3100 КРасход рабочего вещества Оре = 105 г/сТемпература рабочего вещества надстенкой Т = 2800 КТемпература керамики на поверхностистенки Т = 2100 КПосле выхода камеры сгорания на расчетный режим работы во входную часть камеры сгорания подавали черезпневматическую форсунку водный растворциркония (1 Ч) хлорокиси 8-водной ЕгОС 1 гфх 8 НгО х,ч,) и кальция хлорида СаСг (ч.) соследующими параметрами;содержание солей на 100 г раствора, г:ггОС(г 8 НгО - 28,035СаС 1 г - 1,443расход раствора через форсунку Ор ==3 г/сразмер капел раствора в.рабочем веществе 6 р3 10, мПроцесс термолиза водного растворасмеси солей циркония и кальция в продуктах сгорания метана включает в себя: 1. Испарение воды и образование сухого остатка в виде кристаллогидратов солей,. входивших в состав раствора,/2. Термическое разложение сухого остатка и образование твердого раствора замещения, протекающие по схеме:6 ИКЕгОС 12 пН 20Лг 02+ 2 НС 1+ (и - 1)Н 20,5 кСаС 12 вН 20СаО+ 2 НС 1+(т)Н 20,мок0,872 г 02+ 0,13 СаО - Его,в 7 Саод О,в 71где и, т - число молекул воды, входящих е Ф о р мул а и з обре те н и ясостав кристаллогидратов соответственно 1. Способ восстановления конструкцицирконил хлорида и хлорида кальция, онных элементов стенки канала МГД-генеВодный раствор смеси солей циркония ратора, заключающийся в высаждениии кальция гововится из расчета получения в 5 частиц материала конструкционных элеменконечном продукте твердого раствора заме- тов стенки из потока плазмы на поверхностьщения состава Его,в 7 Сао,1 з 01,в 7, при этом до- конструкционных элементов стенки. о т л иля Ег 02 по отношению к раствору ч а ю щ и й с я тем, что высаждающиесясоставляла 0,11, а по отношению к рабочему частицы образуют в процессе термолизавеществу 0,003. Доля насыщенных паров 10 раствора смеси соли металла, оксид которо.диоксида циркония над стенкой канала не госоставляетосновуматериала конструкципревышала 10онных элементов стенки канала, с сольюметалла, образующей стабилизирующий окВыбранные параметры раствора позво- сид. путем подачи во входное сечение камеляют получить интенсивное высаждение на 15 ры сгорания раствора смеси солей иповерхности электродов стенки стабилизи- дополнительного окислителя, при этом террованного диоксида циркония кубической молиз раствора смеси солей проводят с одмодификации, образующего прочное по-новременной стабилизацией полученныхкрытие, котороеявляетсяустойчивымктем- частиц при температуре потока плазмы,пературным колебаниям, 20 превышающей температуру образованияРезультаты эксперимента.твердого раствора основного и стабилизиНа керамической поверхности электро- рующего оксидов материала конструкцион.дов образовано прочное покрытие толщи- ных элементов стенки канала, а высаждениеной 2 - 3 мм, термолизных частиц материала конструкци- По данным рентгенофазового анализа 25 онных элементов стенки канала из потокавещества покрытия и термолизных частиц, плазмы на поверхность конструкционныхвзятых пробоотборниками из рабочего ве- элементов стенки проводят при температущества над поверхностью стенки, материал ре восстанавливаемых конструкционныхпокрытия и термолизных частиц представ- элементов стенки канала, превышающейляет собой кубическую модификацию диок температуру образования твердого раствосида циркония (см, таблчертеж), ра основного и стабилизирующего оксидовматериала конструкционных элементовПо данным петрографического анализа стенки канала,подтверждается образование кубической 2, Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я,модификации диоксида циркония. 35 тем, что термолиз раствора смеси солей вРазмер термолизных частиц, опреде- камересгорания проводят при коэффициенленный на минералогическом микроскопе те стехиометрии а 1, а молярную конценМИН, составлял ( 5 10 м. трацию термолизных частиц, образующихВ результате эксперимента доказано, материал конструкционных элементов стенчть термолиз раствора смеси солей метал ки канала, при термолизе.выбирают равнойловосновнагоистабилизирующегооксидов или большей концентрации насыщенныхв камере сгорания позволяет получить по- паров материала конструкционных элеменкрытые на поверхности стенка канала маг- тов стенки в канале, причем концентрациюнитогидродинамического генератора, солей металла, образующей стабилизируюобладающее необходимым химическим и 45 щий оксид, выбирают соответствующейфазовым составом, и характеризуемое соот- структурной модификации термолизных чаветствующими механическими, теплофизи- стиц материала конструктивных элементовТческими и электрофизическими свойствами. стенки канала а размер термолизной астин йч иаким образом, полученные результаты экс- цы материала конструкционных элементовперимента подтверждают новизну, изобре стенки канала обеспечивают менее 10 5 мтательский уровень и работоспособность путем распыления раствора смеси солей взащищаемого способа восстановления камере сгорания,стенки канала МГД-генератора1806438 ЧО 60 55 5 ТО оставитель Р,Ганеф ехред М,Моргентал рректор М,Куль при ГКНТ СССР а оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Редактор Заказ 978ВНИИПИ Тираж Подписное венного комитета пр изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Х( 4 ОО