система магнитогидродинамического генерирования электроэнергии

Формула изобретения

1. Система магнитогидродинамического генерирования электроэнергии, которая содержит как минимум два МГД-генератора, каждый из которых содержит корпус, выполненный в виде сопла Лаваля, как минимум одну форсунку для подачи воды или водяного пара на вход этого сопла, электроды для создания высоковольтной дуги, установленные во входной части сопла Лаваля, а также магнитную систему и средство съема электрического тока, расположенные в области расширяющейся части сопла Лаваля, при этом МГД-генераторы установлены последовательно так, что в процессе работы системы рабочее тело, выходящее из расширяющейся части сопла Лаваля предшествующего МГД-генератора, поступает на вход сопла Лаваля последующего МГД-генератора, а средство съема электрического тока предшествующего МГД-генератора электрически связано с электродами для создания высоковольтной дуги последующего МГД-генератора.

2. Система по п.1, в которой по крайней мере один МГД-генератор содержит как минимум одну дополнительную форсунку для подачи воды или водяного пара в сопло Лаваля в области его сужающейся части.

3. Система по п.1, в которой магнитная система последующего МГД-генератора содержит электромагнит, электрически связанный со средством съема электрического тока предшествующего МГД-генератора.

4. Система по п.1, которая содержит по крайней мере один пьезоэлемент для образования водяного пара.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для создания систем магнитогидродинамического (МГД) генерирования электроэнергии на основе МГД-генераторов, вырабатывающих электрическую энергию в десятки или сотни кВт.

Уровень техники

Известен МГД-генератор, содержащий корпус, выполненный в виде полого цилиндра, открытые торцы которого служат для впуска и выведения жидкостной рабочей среды, электромагнитные обмотки, создающие магнитное поле, направленное перпендикулярно оси цилиндра, и размещенные в цилиндре электроды, установленные параллельно направлению магнитного поля (см. патент Японии № 2713216, кл. H02K 44/00, опубл. 1998). В известном генераторе в качестве рабочей электропроводной среды, перемещающейся вдоль оси цилиндра, используется морская вода, например в виде морских волн, а электрическая нагрузка подключена к электродам.

Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного технических решений, заключаются в наличии корпуса, магнитной системы (электромагнитные обмотки, создающие магнитное поле) и средства съема электрического тока (размещенные в цилиндре электроды, установленные параллельно направлению магнитного поля).

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении требуемого технического результата, заключается в том, что корпус выполнен в виде цилиндра, а в качестве рабочей среды используется морская вода.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является МГД-генератор, содержащий камеру сгорания углеводородного топлива, предназначенную для генерирования рабочего тела, корпус, выполненный в виде диффузора, соединенного своим входом с камерой сгорания, обмотку электромагнита, расположенную в области диффузора, а также электроды, установленные в диффузоре вдоль потока рабочего тела (Политехнический словарь / Редкол.: А.Ю.Ишлинский (гл. ред.) и др. - 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Большая Российская энциклопедия, 2000. - С.283).

Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного решений, заключаются в наличии камеры сгорания, корпуса, выполненного в виде диффузора, магнитной системы (обмотка электромагнита) и средства съема электрического тока (электроды, установленные в диффузоре вдоль потока рабочего тела).

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении требуемого технического результата, заключается в использовании углеводородного топлива и в выполнении камеры сгорания и корпуса в виде отдельных устройств.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в упрощении конструкции, повышении мощности и снижении себестоимости генерируемой электроэнергии.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в использовании водяного топлива путем диссоциации воды на водород и кислород и сжигания этого водорода в среде этого кислорода, а также в том, что корпус одновременно выполняет функцию камеры сгорания благодаря выполнению корпуса в виде сопла Лаваля, что дает возможность соединять несколько МГД-генераторов в последовательную цепь с образованием системы (батареи) МГД-генераторов с целью увеличения мощности генерируемой электроэнергии.

Достигается технический результат тем, что система магнитогидродинамического генерирования электроэнергии содержит как минимум два МГД-генератора, каждый из которых содержит корпус, выполненный в виде сопла Лаваля, как минимум одну форсунку для подачи воды или водяного пара на вход этого сопла, электроды для создания высоковольтной дуги, установленные во входной части сопла Лаваля, а также магнитную систему и средство съема электрического тока, расположенные в области расширяющейся части сопла Лаваля, при этом МГД-генераторы установлены последовательно так, что в процессе работы системы рабочее тело, выходящее из расширяющейся части сопла Лаваля предшествующего МГД-генератора, поступает на вход сопла Лаваля последующего МГД-генератора, а средство съема электрического тока предшествующего МГД-генератора электрически связано с электродами для создания высоковольтной дуги последующего МГД-генератора.

Достигается технический результат также тем, что по крайней мере один МГД-генератор содержит как минимум одну дополнительную форсунку для подачи воды или водяного пара в сопло Лаваля в области его сужающейся части.

Достигается технический результат также тем, что магнитная система последующего МГД-генератора содержит электромагнит, электрически связанный со средством съема электрического тока предшествующего МГД-генератора.

Достигается технический результат также тем, что система содержит по крайней мере один пьезоэлемент для образования водяного пара.

Новизна заявленного технического решения заключаются в том, что корпус представляет собой сопло Лаваля, работающее на водяном топливе, а также в последовательном соединении двух и более МГД-генераторов.

Перечень чертежей

На прилагаемой фигуре схематично показана система магнитогидродинамического генерирования электроэнергии.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Система магнитогидродинамического генерирования электроэнергии содержит как минимум два последовательно установленных (гидродинамически связанных) МГД-генератора, один из которых является предшествующим, другой - последующим.

Предшествующий МГД-генератор содержит корпус 1, выполненный в виде сопла Лаваля, как минимум одну форсунку 2 для подачи воды или водяного пара на вход этого сопла, пьезоэлемент для образования водяного пара (пьезоэлемент не показан), электроды 3 для создания высоковольтной дуги, установленные во входной части сопла 1, магнитную систему 4, выполненную в виде постоянного магнита или в виде обмотки электромагнита (возможно сочетание того и другого), расположенной в области расширяющейся части (диффузора) сопла, и средство 5 съема электрического тока, выполненное в виде электродов, размещенных в расширяющейся части сопла 1 вдоль потока рабочего тела. При этом средство 5 может быть выполнено индукционным (т.е. безэлектродным). Кроме того, предшествующий МГД-генератор содержит как минимум одну дополнительную форсунку 6 для подачи воды или водяного пара в сопло 1 в области его сужающейся части.

Последующий МГД-генератор содержит корпус 7, выполненный в виде сопла Лаваля, как минимум одну форсунку 8 для подачи воды или водяного пара на вход этого сопла, пьезоэлемент для образования водяного пара (пьезоэлемент не показан), электроды 9 для создания высоковольтной дуги, установленные во входной части сопла 7, магнитную систему 10, выполненную в виде постоянного магнита или в виде обмотки электромагнита (возможно сочетание того и другого), расположенной в области расширяющейся части (диффузора) сопла, и средство 11 съема электрического тока, выполненное в виде электродов, размещенных в расширяющейся части сопла 7 вдоль потока рабочего тела. При этом средство 11 может быть выполнено индукционным (т.е. безэлектродным). Кроме того, последующий МГД-генератор содержит как минимум одну дополнительную форсунку 12 для подачи воды или водяного пара в сопло 7 в области его сужающейся части.

МГД-генераторы установлены последовательно так, что в процессе работы системы рабочее тело, выходящее из расширяющейся части сопла Лаваля 1 предшествующего МГД-генератора, поступает на вход сопла Лаваля 7 последующего МГД-генератора, а средство 5 съема электрического тока предшествующего МГД-генератора электрически (посредством электрической связи 13) связано с электродами 9 для создания высоковольтной дуги последующего МГД-генератора. Кроме того, если магнитная система 10 последующего МГД-генератора содержит электромагнит (выполнена в виде электромагнита), то этот электромагнит электрически связан со средством 5 съема электрического тока предшествующего МГД-генератора (связь не показана).

Работа системы заключается в следующем.

В сопло Лаваля 1 при помощи форсунки 2 подают воду или водяной пар, вырабатываемый пьезоэлементом. Электроды 3 подключают к источнику тока высокого напряжения (не показан). В результате прохождения тока в сопле 1 (в его входной части) происходит разложение воды на водород и кислород и последующее сгорание водорода с образованием в сопле 1 плазмы, температура которой достигает 6000°С. Данная плазма является рабочим телом предшествующего МГД-генератора, которое далее через сужающуюся часть сопла поступает в его диффузор (расширяющуюся часть). Попутно в этот поток плазмы через форсунку 6 поступает дополнительная вода или дополнительный водяной пар, вырабатываемый пьезоэлементом. Эта дополнительная вода (или водяной пар) разлагается под действием высокой температуры плазмы с образованием кислорода и водорода, который сгорает, в результате чего общий объем плазмы, поступающей далее в диффузор (расширяющуюся часть) сопла 1, значительно возрастает. При движении плазмы через диффузор (расширяющуюся часть) сопла 1 эта плазма попадает в магнитное поле, образуемое магнитной системой 4 предшествующего МГД-генератора. В результате в этой плазме, являющейся рабочим телом МГД-генератора, индуцируется электрический ток, который при помощи средства 5 съема электрического тока отводится в электрическую цепь 13, по которой высокое напряжение подается на электроды 9 последующего МГД-генератора. При этом рабочее тело (плазма) с выхода расширяющейся части сопла Лаваля 1 предшествующего МГД-генератора поступает на вход сопла Лаваля 7 последующего МГД-генератора. Одновременно в сопло Лаваля 7 при помощи форсунки 8 подают воду или водяной пар, вырабатываемый пьезоэлементом. В результате прохождения тока в сопле 7 (в его входной части) происходит разложение воды на водород и кислород и последующее сгорание водорода с образованием в сопле 7 плазмы, которая смешивается с плазмой, поступающей с выхода сопла 1. Данная суммарная плазма является рабочим телом последующего МГД-генератора, которое далее через сужающуюся часть сопла последующего МГД-генератора поступает в его диффузор (расширяющуюся часть). Попутно в этот поток плазмы через форсунку 12 поступает дополнительная вода или дополнительный водяной пар, вырабатываемый пьезоэлементом. Эта дополнительная вода (или водяной пар) разлагается под действием высокой температуры плазмы с образованием кислорода и водорода, который сгорает, в результате чего общий объем плазмы, поступающей далее в диффузор (расширяющуюся часть) сопла 7, значительно возрастает. При движении плазмы через диффузор (расширяющуюся часть) сопла 7 эта плазма попадает в магнитное поле, образуемое магнитной системой 10. В результате в этой плазме, являющейся рабочим телом последующего МГД-генератора, индуцируется электрический ток, который при помощи средства 11 съема электрического тока отводится в выходную электрическую цепь (не показана).

Такая конструкция системы магнитогидродинамического (МГД) генерирования электроэнергии дает значительное увеличение результирующей мощности генерации. При этом электрический ток, вырабатываемый предыдущим МГД-генератором цепи, поступает в последующий МГД-генератор данной цепи не только для получения в этом последующем МГД-генераторе высоковольтной дуги, но и для создания в его расширяющейся части магнитного поля (наряду со стационарными магнитами).