Способ уменьшения вредного действия эффекта холла в магнитогидродинамическом генераторе

) Н 02 К 44/О ГОСУД АРСПО ДЕЛ 509/241.796.88. Битут вы 1емператур л.оких Белоглазов362: 538. 4 (088. 8)(54) (57) СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ ЭФФЕКТА ХОЛЛА В МАГНИТОГИД РОДИНАМИЧЕСКОМ ГЕНЕРАТОРЕ с секцио, эе нированными лированными водными, элем нок, включаю ции электрон гулирование нитного поля соизЙ где В,индукцииметричесрический рофиля приложены по сечению канал измеренной конце о м т в ответствии электронов рацие соотравлени по рузки в етричесото аЪ Ф ствии с пр сечения канала с я тем, что, Д и ресурса ма отл ающ повышения одинамич ес центраци канала с и 2 т го генерато(215 2708 (22) 04.0 (46) 07.0 (71) Инст АН СССР (72) А.А (53) 621 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ лектродами и электроизоежду собой электропронтами изоляционных стещий измерение концентрав в потоке плазмы и репутем выравнивания ЭДС Холла в сечении канала, регулируют профиль поперечной компоненты тока нагрузки отбором тока в направлении вектора магнитного поля с помощью регуляторовпостоянного тока, подключенных междуэлектропроводными элементами изоляционных стенок и электродами, при этомизмеряют компоненты тока нагрузки иподдерживают постоянным по сечениюканала соотношение локальное значение магн в зоне сечения канала с им размером 2.; 2,. - ге размер сечения канала в магнитной индукции В1 еречная компонента тока зоне сечения канала с г им размером 2 .,; п ; - к электронов в зоне сече геометрическим размеромИзобретение относится к областимагнитной гидродинамики, а именно к способам уменьшения вредного действия паразитных токов Холла в каналах магнитогидродинамических (МГД) генераторов или МГД ускорителей с неоднородной проводимостью плазмы и может быть использовано в МГД-каналах с секционированными изоляционными стенО ками, имеющими различную конфигурацию поперечного сечения.Известен способ уменьшения параэитных токов Холла в прямоугольном канале МГД-генератора, содержащем . 15 изоляционные стенки, состоящие из электроизолированных между собой .электропроводных элементов, и электродные стенки, состоящие из секционированных в продольном направле нии электродов, заключающийся в том, что близлежащие к электродным стенкам электропроводные элементы изоляционных стенок и электроды, расположенные в одном сечении канала, электрически соединяют между собой через амперметры и подсоединяют симметрично относительно оси потока к поперечной нагрузке.Данному способу присущ недостаток, ЗО состоящий в шунтировании электропроводных элементов изоляционных стенок, что создает дополнительные паразитные токи, уменьшает поперечное напряжение, и следовательно, уменьшает КПД МГД- генератора.Кроме того, для указанного способа недостатком является отсутствие регулирования с целью выравнивания ЭДС Холла по сечению канала, и следо О вательно, наличие нескомпенсированных паразитных токов Холла в канале.Из известных способов уменьшения вредного действия эффекта Холла в МГД- канале, наиболее близким к эаявленно 45 му является способ, принятый за прототип. Известный способ уменьшения вредного действия эффекта Холла в МГД-генераторе с секционированными электродами и электроизолированными между собой электропроводными элемен. тами изоляционных стенок, заключается в том, что измеряют концентрацию электронов в потоке плазмы и регулируют профиль приложенного магнитного поля по сечению канала в соответствии с измеренной концентрацией электронов в потоке плазмы в соответствии с профилем сечения канала. Известный способ характеризуетсяизменением магнитного поля и сеченияканала по соотношению- иВи 2фЯ Я где В, - локальное значение магнитной индукции; и , - локальное значение концентрации электронов в плазме;2; - геометрический размер МГД-канала в направлении В,; В- значение магнитной индукции в ядре потока;2 " геометрический размер канала в9направлении В; и- концентрация электронов в ядре потока.Недостатком указанного способа является практическая неосуществимостьполной компенсации паразитных токовХолла для турбулентных пограничных слоев из-за невозможности получения больших градиентов магнитной индукции. В настоящее время практически осуществимым считается градиент порядка 0,1 Т/мм, а для известного способа требуются градиенты по крайней мере на порядок больше. Если допустить, что требуемые градиенты осуществимы, то составляющая индукция в направлении индуцируемой ЭДС по величине была бы много больше основной составляющей магнитного поля, а это бы вызвало дополнительную циркуляцию токов и привело к ухудшению характеристик МГД-генератора, Поэтому указанный способ может быть применен только в сравнительно небольшой части зоны пограничного слоя, примыкающей к ядру потока для дозвуковых течений. Кроме того, известно, что паразитные токи Холла, возникающие из-за наличия неоднородности около электродных стенок, могут существенно снизить ресурс и КПД МГД-генератора, в несколько раз и даже на порядок при высоком значении параметра Холла.Целью настоящего изобретения является повышение КПД и ресурса МГД-генератора путем выравнивания ЭДС Холла в сечении канала.Указанная цель достигается тем, что регулируют профиль поперечной компоненты тока нагрузки отбором тока в направлении вектора магнитного поля с помощью регуляторов постоянного тока, подключенных между электро- проводными элементами изоляционных стенок и электродами, при этом измеряют компоненты тока нагрузки и поддерживают постоянным по сечению канала соотношениеВ;2.сопз 1,где В - локальное значение магнитной1индукции в зоне сечения канала с гео- О метрическим размером 2,; 2; - геометрический размер сечения канала в направлении магнитной индукции В .;; поперечная компонента токанагрузки в зоне сечения канала с геометрическим размером 2,; и , - концентрация электронов в зоне сечения канала с геометрическим размером 2;.Предложенный способ может быть реализован в МГД-генераторе. с секциониро-о ванными электродами и электроизолиро-, ванными элементами изоляционных стенок, между которыми включены регуляторы постоянного токаНа чертеже изображено сечение ка нала МГД.-генератора со схемой подключения тиристорных устройств, используемых в качестве регуляторов постоянного тока.МГД-генератор, изображенный на 3 О чертеже, содержит электропроводные элементы 1 изоляционных стенок 2, электроды 3, направление скорости потока плазмы 4, полюса магнитов 5, тиристорные устройства 6, амперметры 7-15 и токовыводы 16.Предложенный способ реализуется в приведенном на чертеже устройстве. Рабочее тело перемещают в канале МГД-генератора в направлении 4, пер пендикулярном приложенному магнитному полю. Между электропроводными элементами 1, изоляционной стенки 2 и токовыводами 16, электрод 3 подключают с омщью коммутационнои ап" 45 паратуры (на чертеже не показана) тиристорные устройства 6, ориентиро" ванные на пропускание нагрузочного тока. К электродам 3 и элементам 1 подключают нагрузочные устройства, которые могут быть подсоединены к МГД-генератору по диагональной хол" ловской (в продольном направлении) ипи фарадеевской (в поперечном направлении) схемам. Для коммутации указанных схем соединения электродов МГД-генератора используют токовыводы 16. После подключения нагрузки (на чертеже не показана) измеряют распределение магнитной индукции В; и концентрации эпектронов по сечениям ка-. нала известными методами, Измеряют также токи, снимаемые с электропроводных элементов 1, амперметрами 7-2, с электродов 3 - амперметрами 13, 14 и суммарный ток нагрузки 1 амперметром 15. Измерив указанные токи для каждого 2;, определяют ток в плазме 1., по которому определяютпоперечную компоненту тока, с интервалом, равным шагу секционирования.Например, для 2;, укаэанного на левой части чертежа: 11=1 =1 +1 , Для правой части чертежа с тем же 2 11 15 ф м 2+ Ф Затем вычисляют ЭДС Холла в сечении канала по приведенному выше соотношению. В случае отсутствия постоянства ЭДС Холла по сечению канала производят регулировку тиристорных устройств 6 и повторяют операции измерения и вычисления ЭДС Холла по сечению канала до получения. требуемого выравнивания ЭДС Холла по сечению канала. Указанные операции повторяют также при каждом изменении режима работы электрической МГД-станции в соответствии с графиком нагрузки, когда требуется менять расход рабочего тела и коэффициент нагрузки МГД- генератора, так как при этом меняется и перераспределяется скорость течения потока плазмы в канале, что влечет за собой деформацию профиля температуры в пограничном слое и, следовательно, изменение ЭДС Холла по сечению канала. В качестве регуляторов тока вместо тиристорных устройств 6 могут быть применены, например, регулируемые омические сопротивления. Для МГД-генераторов со слабым изменением параметров омические сопротивления могут быть не регулируемыми и в силу своей простоты могут также найти применение. Однако потери в омических сопротивлениях превышают потери в тиристорных устройствах.Использование изобретения позволит увеличить КПД МГД-генератора за счет уменьшения паразитных токов Холла для любой конфигурации поперечного сечения канала и увеличить ресурс работы МГД-генератора за счет выравнивания поперечной напряженности электрического поля по сечению канала, что снизит вероятность электрического7 бб 522 злектродов за счет выравнивания плотности тока. ехред А. Кравчук Корре Пилипенк ильнягин дакто аказ 3393 Т исноеСР Производственно-полиграфическое предприят пробоя электроизоляционных промежутков канала и улучшит условия работы ВНИИПИ Государственног по делам изобретений113035, Москва, Ж, Рауш Под комитета С открытий кая наб., Ужгород, ул. Проектная