МГД-генератор с паросиловой установкой

Принципиальная схема МГД-генератора с паросиловой установкой показана на рис. 9.3. В камере сгорания сжигается органическое топливо, получаемые при этом продукты в плазменном состоянии с добавлением присадок направляются в расширяющий канал МГД-генератора. Сильное магнитное поле создается мощными электромагнитами. Температура газа в канале генератора должна быть не ниже 2000 °С, а в камере сгорания - 2500 - 2800 °С. Необходимость ограничения минимальной температуры газов, покидающих МГД-генератор, вызывается настолько значительным уменьшением электропроводности газов при температурах 2000 °С, что у них практически исчезает магнитогидродинамическое взаимодействие с магнитным полем.

Теплота отработанных в МГД-генераторах газов вначале используется для подогрева воздуха, подаваемого в камеру сгорания топлива. Затем в паросиловой установке теплота расходуется на образование пара и доведение его параметров до необходимых величин.

Выходящие из канала МГД-генератора газы имеют температуру примерно 2000 °С, а современные теплообменники могут работать только при температурах, не превышающих 800 °С, поэтому при охлаждении газов часть теплоты теряется.

Трудности в создании МГД-генераторов состоят в получении материалов необходимой прочности. Несмотря на статические условия работы к материалам предъявляют высокие требования, так как они должны длительно работать в агрессивных средах при высоких температурах (2500 – 2800 °С).

Жаростойкость зависит не только от материалов, но и от среды. Например, вольфрамовая нить в электрической лампе при температуре 2500 – 2700 °С может работать в вакууме или среде аргона несколько тысяч часов, а в воздухе расплавляется через несколько секунд.

Понижение температуры плазмы добавлением к ней присадок вызывает повышенную коррозию конструкционных материалов. В настоящее время созданы материалы, которые могут работать длительно при температуре 2200 – 2500 °С (графит, окись магния и др.), однако они не способны противостоять механическим напряжениям.

Несмотря на достигнутые успехи, задача создания материалов для МГД-генератора пока не решена. Ведутся также поиски газа с наилучшими свойствами. Гелий с небольшой добавкой цезия при температуре 2000 °С имеет одинаковую проводимость с продуктами сгорания минерального топлива при температуре 2500 °С. Разработан проект МГД-генератора, работающего по замкнутому циклу, в котором гелий непрерывно циркулирует в системе.

Для работы МГД-генератора необходимо создавать сильное магнитное поле, которое можно получить пропусканием огромных токов по обмоткам. Во избежание сильного нагревания обмоток и потерь энергии в них сопротивление проводников должно быть по возможности наименьшим. Поэтому в качестве таких проводников целесообразно использовать сверхпроводящие материалы.

Рис. 9.3. Принципиальная схема МГД-генератора с паросиловой установкой:

1×- камера сгорания; 2 - теплообменник; 3 - МГД-генератор; 4 - обмотка электромагнита; 5 - парогенератор; 6 - турбина; 7 - генератор; 8 - конденсатор; 9 - насос

.