Generatorkanal für magnetohydrodynamische Generatoren Ein magnetohydrodynamischer Generator, nach folgend MHD-Generator abgekürzt, hat bekanntlich Elektroden, zwischen denen ein elektrisch leitendes Medium strömt.
Wird senkrecht zur Strömungsrich tung uni zu einer durch die Elektroden gedachten >Ebene c:n Magne:feld angelegt, entsteht zwischen den Elekiroden ehic nutzbare elektromotorische Kraft (ElMK). Für eine Direk:umwandlung thermischer in elektrisch;. Energie wird meist ein Plasma von etwa 3000 "C als leitendes Medium verwandt, das z. B. durch Verbrennen von ölen mit Luft urfiter Zusatz von Saatmaterial entsteht.
Durch die thermische Ener- g'.e werden Verbrennungsgase ionisiert und über eine Düse auf hohe Strömungsgeschwindigkeit gebracht. Das Plasma wird dann an den Elektroden entlang geleitet, die gewöhnlich in einem Kanal angeordnet sind, der mit den Bauelnheiten zum Anlegen des Magnetfeldes den Generatorkanal bildet.
Das Plasma kann auch durch Kernenergie erzeugt werden. Dabei lassen sich ionisierende Wirkung der radioaktiven Strahlung und Wärmewirkung ausnützen.
Die Kanalwände zwischen den Elentroden müssen elektrisch isolierend sein. Bei Generatorkanälen, die mit Verbrennungsgasen betrieben werden, sind an das Material wegen der hohen Temperaturen und der oxidierenden Atmosphäre des Plasmas besonders hohe Anforderungen zu stellen. Während es bei den Elektroden mit wassergekühlten Edelstahlelektroden gelungen ist, den Anforderungen gerecht zu werden, .alt es bisher als Problem, für die Kanalwände neue und besser beständige Keramikstoffe zu entwickeln. Keramiken, die längere Zeit der thermischen Be- anspruchung ohne Kühlung standhalten, sind bisher noch nicht zum Einsatz gekommen. Die bisher ent wickelten Keramiken springen und schmelzen bei den Betriebstemperaturen ab.
Bei intensiver Kühlung sol cher Wände treten andererseits Spannungen im Ma terial auf, wodurch ganze Schichten abplatzen können.
Die Erfindung baut auf der Erkenntnis auf, dass bei wärmeisolierendem Material wie Keramik, dieses durjh Wärmestauung örtlich extrem hoch beansprucht wird, so dass mit Kanalwänden aus keramikartigem Material lange Lebensdauer nicht zu erwarten ist.
Demzufolge sieht die Erfindung vor, bei einem Generatorkanal für MHD-Generatoren, bei denen Kanalwand und Elektroden einen heissen Plasma strahl umschliessen, die Kanalwand aus gut wärme leitendem Material mit einem Quotienten
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herzustellen und zu kühlen.
Hierbei ist ?, die Wärmeleitfähigkeit gemessen in
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E der Elastizitätsmodul in
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, a der Ausdehnungskoeffizient in
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Bei einem Generatorkanal nach der Erfindung werden durch gute Wärmeleitfähigkeit örtlich extrem hohe Beanspruchungen verhindert, und bei entspre chender Kühlung kann die Wand im Betrieb nicht abschmelzen. Dabei darf Wandmaterial, das sich we nig ausdehnt, relativ spröde sein. Nicht sprödes Ma terial darf sich andererseits stärker ausdehnen.
Es können z. B. Stahl oder Sintermetalle verwandt werden, sowie keramikartige Stoffe mit einem Quo tienten
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der die genannte Bedingung erfüllt. Der Stahl Ther- max 11a hat z. B. bei einer Wärmeleitfähigkeit von = 0,065
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einem Elastizitätsmodul E = 2. 10s
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und einem Ausdehnungskoeffizienten
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einen Quotienten
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= 1,7 10-3
EMI0002.0012
= 7,25. 10-2
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da 1 cal = 42,7 kp. cm beträgt.
Für Aluminiumoxydkeramik A1203, die sich für Wandmaterial als wenig geeignet erwiesen hat, ergibt sich dagegen bei gleichen Dimensionen wie zuvor mit a =<B>0,01;</B> E = 3<B>-106,</B> a = 8,7. 10-E als Quo tient
EMI0002.0021
= 1,66. 10-2
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Für Kupfer mit der hohen Wärmeleitfähigkeit von = 0,83 ergibt sich mit E=1,2. 10s und a=11 . 10-s ein Quotient von
EMI0002.0025
= 2,74.
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Das bestätigt, dass Kupfer als Wandmaterial an sich gut zu brauchen ist. In der Praxis wird allerdings die Verwendbarkeit von Kupfer durch seinen niedri- gen Schmelzpunkt bei 1084 C eingeschränkt, der bei Plasmatemperaturen um 2500 C eine starke Kühlung erforderlich macht. Dabei würde dem Kanal so viel Energie entzogen, dass ein Generator mit Kupfer wänden bei heissem Plasma einen schlechten Wir kungsgrad hätte. Bei wärmeleitendem Material, das wie meist der Fall, zugleich elektrisch leitend ist, wird gemäss wei terer Ausbildung der Erfindung die Kanalwand durch Fugen aus elektrisch isolierenden feuerfesten Kitt schichten in gegeneinander elektrisch isolierte Berei che unterteilt.
Da von einem Isoliermaterial zwischen den Elektroden bei angelegtem Magnetfeld nur relativ niedrige Spannungsfestigkeit gefordert werden muss, ist es möglich, mit dünnen Kittschichten auszukom men. Die Kanalwand kann als Polschuh ausgebildet sein und aus Material hoher Permeabilität bestehen.
Der Generatorkanal nach der Erfindung hat eine erheblich längere Lebensdauer gezeigt als die bisher mit wärmeisolierenden Wänden erreichte. Die vor teilhafte Aufteilung der Kanalwand in durch Kitt schichten voneinander elektrisch isolierte Bereiche kommt einem Generatoraufbau durch Baukastenele mente entgegen, was die Fertigung vereinfacht. Die Kühlung der Kanalwände kann nach zwei Gesichtspunkten eingestellt werden: Um dem Plasma möglichst wenig Energie in Form von Wärme zu entziehen, ist die Oberflächentemperatur der Wand durch Kühlung so einzustellen, dass sie dicht unter halb des Schmelzpunktes des Wandmaterials bzw.
dicht unterhalb der Temperatur bleibt, bei der Ver- zunderung oder Korrosion auftritt. Die Kanalwand ist also nicht forciert, sondern so dosiert zu kühlen, dass die Kanaloberfläche so heiss wie möglich ist. Diese Art zu kühlen kann bei kleineren Generatoren an gebracht sein. Dem zweiten Blickwinkel entsprechend ist die Oberflächentemperatur der Wand durch Küh lung unterhalb der Temperatur zu halten, bei der das Plasma bzw. Gas gerade noch gut leitend ist. Dadurch werden Kurzschlussströme im wandnahen Plasma vermieden. Solche Kurzschlussströme entstehen wegen unterschiedlicher Strömungsgeschwindigkeiten des Plasmas im Kanalinneren gegenüber den an den Wän den abgebremsten äusseren Plasmaschichten, wodurch Potentialunterschiede zustande kommen.
Die Betriebs temperatur der Wandoberfläche ist im zweiten Be triebsfall niedriger als im ersten. Bei grossen Gene ratoren kann diese Art vorteilhaft sein, denn bei gros sem Kanalquerschnitt behält das Plasma im wesent lichen auch bei kühleren Randbereichen seine Ener gie.
Die Kühlung kann über wärmeabstrahlende Flächen und über Kühlmittel in Kühlkanälen im Wandinneren erfolgen. Die Kühlwirkung hängt von der Wahl der Wandstärke d zwischen Kanaloberfläche und Kühl mittel sowie von der Wärmeleitfähigkeit X des Wand materials und von Durchsatzmenge und Temperatur TK des Kühlmittels ab. Ist To die Temperatur der Kanaloberfläche und Q die Energieflussdichte zwi schen Plasma und Kühlmittel, so gilt bekanntlich
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Durch entsprechende Abstimmung dieser Werte lässt sich der Generator nach der Erfindung an alle Betriebsbedingungen anpassen.
Sieht man in der Kanalwand nicht nur Fugen aus Kittschichten in der Richtung der Elektrodenober- fläche verlaufend vor, um die Elektrodenpotentiale voneinander zu isolieren, sondern auch quer zur Rich tung der Elektrodenoberfläche, so lassen sich durch das Hallfeld bedingte Ausgleichsströme unterdrücken.
Der Generatorkanal nach der Erfindung ermög licht, das angelegte Magnetfeld näher an das Plasma zu führen, wenn die Kanalwand als Polschuh ausge bildet ist und das wärmeleitende Material die Eigen schaft hoher Permeabilität hat. Das wirkt sich auf die Generatorleistung günstig aus. Bei kleinen Kanälen kann der so erzielbare Leistungsgewinn prozentual er heblich sein. Es ist zu beachten, dass die Kühlung so eingestellt wird, dass die Temperatur des magnetisch leitenden Pfades unterhalb des Curie-Punktes bleibt.
Durch entsprechende Anordnung von Kühlkanälen und durch Wandschichten mit unterschiedlicher Wär meleitfähigkeit kann man zumindest erreichen, dass nur eine dünne Wandschicht an der Oberfläche Tem peraturen über dem Curie-Punkt aufweist. Für diese Schicht können auch unmagnetische Stoffe verwandt werden. Es lassen sich Edelstähle, wie Chrom-Nickel- Stahl, verwenden, die z. B. durch Auftragsschweissen aufgebracht werden können.
Werden auch sonstige durch die Konstruktion noch bedingte Fugen verkittet, verhindert man, dass leitfähiges Gas (Plasma) eindrin gen kann und vermeidet somit Ableitungsverluste, die besonders durch Spalten längs des Magnetfeldes zu erwarten wären.
Ausführungsformen des Generatorkanals nach der Erfindung sollen an Hand der Zeichnung weiter er läutert werden: Fig. 1 zeigt zunächst das Wirkungsprinzip eines MHD-Generators.
In Fig. 2 ist ein Generatorkanal in Blockbauweise, schräg von oben gesehen, schematisch dargestellt. Fig. 3 stellt einen Querschnitt durch einen Gene ratorkanal nach der Erfindung dar, bei dem die Ka nalwand als Polschuh ausgebildet ist.
In Fig. 1 ist schematisch die Brennkammer 10 und der Kanal 9 eines MHD-Generators im Schnitt gezeigt. Senkrecht in die Zeichenebene hinein verläuft ein äus- seres angelegtes Magnetfeld B. Durch das aus der Brennkammer 10 mit hoher Geschwindigkeit v aus tretende Plasma entsteht im Zusammenwirken mit dem Magnetfeld B eine induzierte elektrische Feld stärke E;. Dadurch entsteht zwischen den Elektroden 5 eine Feldstärke E, und eine nutzbare EMK. Der Ge- neratorkanal 9 mit den Elektroden 5 ist über und unter der Zeichenebene durch elektrisch isolierende Wände abgeschlossen zu denken.
Er ist von der Brennkammer 10 durch Isoliermaterial 11 getrennt.
In Fig. 2 bilden zwei Reihen aus gleichartigen Elektrodenblöcken 5 mit Kühlkanälen 6 und Wand blöcken 1 über und unter den Elektrodenblöcken den Kanal 9, den Strömungsraum des Generatorkanals. Die Wandblöcke bestehen hier z. B. aus länglichen Blöcken mit rechteckigen Kühlkanälen und aus schmalen Blöcken mit runden Kühlkanälen. Zwischen Wand 1 und Elektroden 6 sind Kittschichten 7 aus Blakite -Kitt, der bis 1700 C betriebsbeständig ist. Es können auch Keramikplatten oder aufgesprühte Keramikschichten verwendet werden. Man muss dar auf achten, dass durch das Kühlmittel die voneinan der elektrisch isolierten Wandbereiche nicht kurz geschlossen werden.
Dazu kann bei durchgehenden Kanälen nichtleitendes Kühlmittel verwandt werden, wie destilliertes Wasser oder Silikondämpfe. Die Blöcke können auch voneinander getrennte Kühl mittelkreise haben, die von einer Stelle aus bei elek trischer Isolation gemeinsam rückgekühlt werden, so dass sich parallel geschaltete, jedoch elektrisch von einander isolierte Kühlmittelzuführungen ergeben.
Das Wandmaterial kann man nach den gewünsch ten Betriebsverhältnissen auswählen. In Frage kom men z. B. folgende im Handel erhältliche Stähle, bei denen in Klammern die Betriebstemperatur aufge führt ist, bei der sie noch als beständig und korro sionsfest angesehen werden können: Thermaxstahl (l200 C), Megapyr (1350 C). Es können auch Sintermetalle wie Molybdändisilizid, Mosilit genannt (1650 C) oder Stoffe wie elektrisch leitendes Siliziumkarbid verwandt werden.
Bei be stimmten Karbiden, Boriden, Nitriden und Suiziden spricht man auch von Hartmetallen.
Die Blockbauweise hat neben dem Vorzug, ra tionell fertigen zu können, den Vorteil, dass der Einfluss der Hallspannung auf einfache Weise unter drückt wird. Kurzschlussströme über die Wände wer den somit vermieden. Durch die Kittschichten quer zur Richtung der Elektrodenoberfläche, also hier senk recht zur Kanalachse, werden bei getrennter Strom abnahme von den Elektrodenblöcken auch Ausgleichs ströme innerhalb einer Elektrodenreihe aufgrund des Halleffektes vermieden.
Die Elektroden sind durch Kittschichten von der Wand isoliert. Durch Kittschichten in Richtung der Elektrodenoberfläche, die hier die schmalen Wand blöcke einschliessen, werden mit Sicherheit Wand ströme vermieden. Diese Kittschichten treten bei der dargestellten Ausführungsform vor allem dann in Funktion, wenn eine der Kittschichten über den Elek troden elektrisch überbrückt wird.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Generatorkanal ist in Pfeilrichtung ein Magnetfeld angelegt zu denken. Bei dem in Fig. 3 im Querschnitt dargestellten Ge- neratorkanal nach der Erfindung wird durch die als Polschuh ausgebildete Kanalwand 1 und die Elek troden 5 der Kanal 9 gebildet, durch den im Betrieb das etwa 3000 C heisse Plasma strömt. Die Kanal- wand 1 zeigt unten und oben im Querschnitt eine Trapezform und passt sich in der Neigung der Seiten flächen dem Verlauf des Magnetfeldes an. Die Kanal wand besteht aus den Schichten 2a, 2b und 4.
Vor dem Polkörper 2a aus Transformatorenblech liegt eine Deckplatte 2b aus Eisen hoher Permeabilität, die einen Kühlkanal 3 enthält. Durch den Kühlkanal kann ein Kühlmittel wie Wasser durchgeleitet werden. Auf der dem Kanal 9 zugekehrten Seite ist auf der als Pol schuh ausgebildeten Wand eine Edelstahlschicht 4, z. B. aus Chrom-Nickel-Stahl Thermax 11a mit einem Quotienten
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= 7,25. 10-=
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aufgebracht. Das lässt sich mit Auftragsschweissen durchführen. Die Wand 1 kann aber auch aus einem einheitli chen Materialblock, z.
B. aus magnetischem wärme beständigem Stahl Thermax 12 F A<B>L>,</B> dessen Wert für den Quotienten
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in der gleichen Grössen- ordnung liegt, bestehen. Die Materialstärke zwischen nililkanal 3 und Kanal 9 kann etwa 1 cm stark ge wählt sein. Dann stellt sich auf der Kanaloberfläche der Polschuhe 1 bei Wasserkühlung etwa eine Tempe ratur von 1000 C ein. Zwischen den Polschuhen 1 uad den Elektroden 5 aus Edelstahl, die ebenfalls durch einen Kühlkanal 6 gekühlt werden können, liegt jeweils eine Schicht 7 aus feuerfestem Kitt, z. B. wie der Blakite -Kitt, die nach Trocknung elektrisch iso liert und z.
B. 2 nim dick ist. An den Elektroden 5 sind durch die Kittschichten 7 elektrisch isoliert seit lich Montagelaschen 8 vorgesehen, die mit der Ka nalwand verschweisst sind. Durch isolierte Schrauben können die Elektroden 5 mit den Montagelaschen verbunden und in ihrer Lage festgehalten werden. Bei dieser Anordnung lassen sich im Versuchskanal mü helos mit einem Elektromagneten Feldstärken von 18000 Gauss erzielen.
Generator channel for magnetohydrodynamic generators A magnetohydrodynamic generator, abbreviated to MHD generator in the following, is known to have electrodes between which an electrically conductive medium flows.
If a magnetic field is applied perpendicular to the flow direction uni to an imaginary> plane c: n through the electrodes, a usable electromotive force (ElMK) arises between the electrode electrodes. For a direct: conversion of thermal to electrical. Energy is usually a plasma of around 3000 "C used as a conductive medium, which is created, for example, by burning oils with air and adding seed material.
Combustion gases are ionized by the thermal energy and brought to a high flow rate via a nozzle. The plasma is then conducted along the electrodes, which are usually arranged in a channel which, together with the components for applying the magnetic field, forms the generator channel.
The plasma can also be generated by nuclear energy. The ionizing effect of the radioactive radiation and the heat effect can be used.
The channel walls between the eletrodes must be electrically insulating. In the case of generator ducts that are operated with combustion gases, particularly high demands are made on the material because of the high temperatures and the oxidizing atmosphere of the plasma. While the electrodes with water-cooled stainless steel electrodes have succeeded in meeting the requirements, it has been a problem to develop new and more resistant ceramic materials for the channel walls. Ceramics that can withstand thermal stress for a long time without cooling have not yet been used. The ceramics developed so far jump and melt at the operating temperatures.
With intensive cooling of such walls, on the other hand, tensions occur in the material, which can cause entire layers to flake off.
The invention is based on the knowledge that in the case of heat-insulating material such as ceramic, this is subject to extremely high local stress due to heat build-up, so that a long service life cannot be expected with channel walls made of ceramic-like material.
Accordingly, the invention provides, in a generator channel for MHD generators, in which the channel wall and electrodes enclose a hot plasma beam, the channel wall made of a material that conducts heat well with a quotient
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manufacture and cool.
Where?, The thermal conductivity measured in
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E is the modulus of elasticity in
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, a is the expansion coefficient in
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In a generator duct according to the invention, extremely high local stresses are prevented by good thermal conductivity, and with appropriate cooling, the wall cannot melt during operation. Wall material that expands little may be relatively brittle. On the other hand, non-brittle material may expand more.
It can e.g. B. steel or sintered metals are used, as well as ceramic-like substances with a quotient
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which fulfills the mentioned condition. The steel Ther- max 11a has z. B. with a thermal conductivity of = 0.065
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a modulus of elasticity E = 2. 10s
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and a coefficient of expansion
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a quotient
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= 1.7 10-3
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= 7.25. 10-2
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since 1 cal = 42.7 kp. cm.
For aluminum oxide ceramic A1203, which has proven to be unsuitable for wall material, the result is, however, with the same dimensions as before with a = <B> 0.01; </B> E = 3 <B> -106, </B> a = 8.7. 10-E as a quotient
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= 1.66. 10-2
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For copper with a high thermal conductivity of = 0.83, E = 1.2. 10s and a = 11. 10-s a quotient of
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= 2.74.
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This confirms that copper is in itself good use as a wall material. In practice, however, the usability of copper is limited by its low melting point at 1084 ° C, which requires strong cooling at plasma temperatures of around 2500 ° C. So much energy would be withdrawn from the duct that a generator with copper walls would have a poor efficiency when the plasma was hot. In the case of thermally conductive material, which, as is usually the case, is also electrically conductive, according to further training of the invention, the duct wall is subdivided into mutually electrically insulated areas by joints made of electrically insulating refractory cement layers.
Since only a relatively low dielectric strength has to be required of an insulating material between the electrodes when a magnetic field is applied, it is possible to get by with thin layers of cement. The channel wall can be designed as a pole shoe and consist of material of high permeability.
The generator duct according to the invention has shown a considerably longer service life than that previously achieved with heat-insulating walls. The advantageous division of the duct wall into layers electrically isolated from each other by putty layers comes from a generator structure by Baukastenele elements, which simplifies production. The cooling of the channel walls can be adjusted according to two aspects: In order to extract as little energy as possible in the form of heat from the plasma, the surface temperature of the wall must be adjusted by cooling so that it is just below the melting point of the wall material or
remains just below the temperature at which scaling or corrosion occurs. The duct wall is therefore not forced, but rather needs to be cooled in a controlled manner so that the duct surface is as hot as possible. This type of cooling can be used for smaller generators. According to the second perspective, the surface temperature of the wall is to be kept below the temperature at which the plasma or gas is barely conductive by cooling. This avoids short-circuit currents in the plasma near the wall. Such short-circuit currents arise because of the different flow velocities of the plasma inside the duct compared to the outer plasma layers braked on the walls, which leads to potential differences.
The operating temperature of the wall surface is lower in the second case than in the first. In the case of large generators, this type can be advantageous because with a large channel cross-section, the plasma essentially retains its energy even in cooler edge areas.
The cooling can take place via heat-radiating surfaces and via coolant in cooling channels inside the wall. The cooling effect depends on the choice of wall thickness d between the channel surface and the coolant, as well as the thermal conductivity X of the wall material and the throughput rate and temperature TK of the coolant. If To is the temperature of the channel surface and Q is the energy flux density between plasma and coolant, then it is well known
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By appropriate coordination of these values, the generator according to the invention can be adapted to all operating conditions.
If joints of cement layers are not only provided in the channel wall running in the direction of the electrode surface in order to isolate the electrode potentials from one another, but also transversely to the direction of the electrode surface, equalizing currents caused by the Hall field can be suppressed.
The generator channel according to the invention made light possible to lead the applied magnetic field closer to the plasma when the channel wall is formed as a pole piece and the thermally conductive material has the property's high permeability. This has a positive effect on the generator output. In the case of small channels, the performance gain that can be achieved in this way can be significant in percentage terms. It should be noted that the cooling is set so that the temperature of the magnetically conductive path remains below the Curie point.
By appropriate arrangement of cooling channels and wall layers with different thermal conductivity, one can at least achieve that only a thin wall layer on the surface has temperatures above the Curie point. Non-magnetic materials can also be used for this layer. It can be stainless steels, such as chrome-nickel steel, use the z. B. can be applied by build-up welding.
If other joints caused by the construction are also cemented, this prevents conductive gas (plasma) from penetrating and thus avoids dissipation losses, which would be expected especially through gaps along the magnetic field.
Embodiments of the generator duct according to the invention are to be further explained with reference to the drawing: FIG. 1 first shows the operating principle of an MHD generator.
In Fig. 2, a generator channel in block design, seen obliquely from above, is shown schematically. Fig. 3 shows a cross section through a gene ratorkanal according to the invention, in which the channel wall is designed as a pole piece.
In Fig. 1, the combustion chamber 10 and the channel 9 of an MHD generator is shown schematically in section. An externally applied magnetic field B runs perpendicularly into the plane of the drawing. The plasma emerging from the combustion chamber 10 at high speed v creates an induced electric field strength E; in cooperation with the magnetic field B. This creates a field strength E between the electrodes 5 and a usable EMF. The generator channel 9 with the electrodes 5 is to be thought of as being closed above and below the plane of the drawing by electrically insulating walls.
It is separated from the combustion chamber 10 by insulating material 11.
In FIG. 2, two rows of identical electrode blocks 5 with cooling channels 6 and wall blocks 1 above and below the electrode blocks form the channel 9, the flow space of the generator channel. The wall blocks consist here, for. B. from elongated blocks with rectangular cooling channels and from narrow blocks with round cooling channels. Between wall 1 and electrodes 6 there are layers of putty 7 made of Blakite putty, which is stable up to 1700 ° C. Ceramic plates or sprayed-on ceramic layers can also be used. Care must be taken that the coolant does not short-circuit the electrically isolated wall areas.
Non-conductive coolants such as distilled water or silicone vapors can be used for continuous channels. The blocks can also have separate coolant circuits, which are re-cooled from one point with electrical insulation, so that coolant feeds that are connected in parallel but are electrically isolated from one another result.
The wall material can be selected according to the desired operating conditions. Possible are z. B. The following commercially available steels, in which the operating temperature is listed in brackets, at which they can still be regarded as resistant and corrosion-resistant: Thermax steel (1200 C), Megapyr (1350 C). Sintered metals such as molybdenum disilicide, called mosilite (1650 C) or substances such as electrically conductive silicon carbide can also be used.
Certain carbides, borides, nitrides and suicides are also referred to as hard metals.
In addition to the advantage of being able to manufacture rationally, the block design has the advantage that the influence of the Hall voltage is suppressed in a simple manner. Short-circuit currents through the walls are thus avoided. Due to the cement layers transverse to the direction of the electrode surface, i.e. here perpendicular to the channel axis, compensating currents within a row of electrodes are avoided due to the Hall effect when the current is drawn separately from the electrode blocks.
The electrodes are isolated from the wall by layers of cement. Wall currents are definitely avoided by applying cement layers in the direction of the electrode surface, which here enclose the narrow wall blocks. In the embodiment shown, these cement layers mainly function when one of the cement layers is electrically bridged over the electrodes.
In the generator duct shown in FIG. 2, a magnetic field is to be thought of as being applied in the direction of the arrow. In the generator duct according to the invention, shown in cross section in FIG. 3, duct 9, through which the approximately 3000 C hot plasma flows during operation, is formed by duct wall 1 designed as a pole shoe and electrodes 5. The channel wall 1 has a trapezoidal shape at the bottom and top in cross section and adapts to the course of the magnetic field in the inclination of the side surfaces. The channel wall consists of layers 2a, 2b and 4.
A cover plate 2b made of high permeability iron, which contains a cooling channel 3, is located in front of the pole body 2a made of transformer sheet metal. A coolant such as water can be passed through the cooling channel. On the side facing the channel 9 is a stainless steel layer 4, z. B. made of chrome-nickel steel Thermax 11a with a quotient
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= 7.25. 10- =
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upset. This can be done with build-up welding. The wall 1 can also consist of a uniform material block, z.
B. from magnetic, heat-resistant steel Thermax 12 F A <B> L>, </B> its value for the quotient
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is of the same order of magnitude. The material thickness between nililkanal 3 and 9 can be selected about 1 cm thick. Then a temperature of about 1000 C is set on the channel surface of the pole shoes 1 with water cooling. Between the pole pieces 1 and the electrodes 5 made of stainless steel, which can also be cooled by a cooling channel 6, there is a layer 7 made of refractory cement, e.g. B. like the Blakite -Kitt, which is electrically insulated after drying and z.
B. 2 nim thick. On the electrodes 5 are provided by the cement layers 7, electrically insulated since Lich mounting tabs 8 which are welded to the channel wall. The electrodes 5 can be connected to the mounting brackets and held in their position by insulated screws. With this arrangement, field strengths of 18,000 Gauss can easily be achieved in the test channel with an electromagnet.