DE1426917C - Power generation system - Google Patents
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Description
Der Grundprozeß einer Krafterzeugungsanlage mit einem magneto-hydrodynamischen Generator ist an Hand der Fig. 2 und 3 erläutert.The basic process of a power generation system with a magneto-hydrodynamic generator is explained with reference to FIGS. 2 and 3.
Die Fig. 2 zeigt ein geschlossenes Leitungssystem 11 der Anlage, und Fig. 3 ist das Enthalpie-Entropie-Diagramm derselben.Fig. 2 shows a closed line system 11 of the plant, and FIG. 3 is the enthalpy-entropy diagram of the same.
Gemäß Fig. 2 wird Hitze durch Konvektion entweder direkt oder indirekt von der Heizvorrichtung 12 dem Arbeitsmittel zugeführt. Als Arbeitsmittel kann irgendein Strömungsmittel verwendet werden, iu welches im flüssigen Zustand elektrisch leitend ist. Das Arbeitsmittel wird durch das geschlossene Leitungssystem 11 geleitet und ist eine Flüssigkeit an der Stelle / und eine Zweiphasenmischung aus Flüssigkeit und Dampf mit verhältnismäßig geringem Dampfanteil an der Stellet. Das Arbeitsmittel verläßt die Heizvorrichtung 12 mit verhältnismäßig niedriger Geschwindigkeit und wird in einer thermodynamischen Expansion auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt, wenn es durch eine konvergierende-divergierende Düse der Beschleunigungsvorrichtung 14 in einem adiabatischen Vorgang zu dem Zustand an der Stelle B gelangt, der einen statischen thermodynamischen Zustand darstellt. Das Arbeitsmittel ist an dieser Stelle eine Mischung aus Flüssigkeitstropfen und gesättigtem Dampf. Das Arbeitsmittel wird sodann in eine Vorrichtung zum Erhöhen des Flüssigkeitsanteils 16 Zentrifugalkräften oder anderen Kräften unterworfen, um zwei unterschiedliche Strömungen zu erhalten, die sich in ihrem Flüssigkeitsgehalt unterscheiden. Die Mischung hat an der Stelle C eine hohe Geschwindigkeit und ist flüssigkeitsreich, d. h. niederwertiger als an der Stelle D, und die Mischung an der Stelle D hat ebenfalls eine hohe Geschwindigkeit, ist jedoch dampfreich, d. h. ist höherwertiger als im Zustand an der Stelle C. Die kinetische Energie der dampfreichen Mischung an der Stelle D wird in einem Unterschall- oder Überschalldiffusor 18 in potentielle Energie umgewandelt. Die Verdampfungswärme des Dampfanteiles der Mischung wird dann durch die Wärmeentnahmevorrichtung 20 entfernt. Das Kondensat wird nunmehr durch eine Düse 22 zurückgeführt und in dem Mischer 24, der von der Injektor- oder Ejektorbauart sein kann, mit der flüssigkeitsreichen Mischung des Zustandes an der Stelle C gemischt. Die Masse, der Impuls und die Energie bleiben während des Mischvorganges erhalten. Das Strömungsmittel ist nun in dem Zustand an der Stelle//, der auf den Mischvorgang folgt. Ein Teil der kinetischen Energie des gemischten Arbeitsmittelstromes wird nunmehr in potentielle Energie umgewandelt, um den restlichen Dampf in dem Überschalldiffusor 26 zu kondensieren. Der größte Anteil der verbleibenden kinetischen Energie des nunmehr flüssigen Arbeitsmittels wird in einem magneto-hydrodynamischen Generator 30 in elektrische Energie umgewandelt. In dem Arbeitsmittel wird ein genügender Betrag kinetischer Energie zurückgehalten für die Umwandlung in Druck, um den Druck an der Stelle/ zu erreichen. Die Umwandlung kinetischer in elektrische Energie in dem magneto-hydrodynamischen Generator 30 wird dadurch erreicht, daß das Arbeitsmittel in der Leitung 27 durch ein von dem Magneten 29 erzeugtes Magnetfeld geleitet wird, welches normal zur Bewegungsrichtung des Arbeitsmittels liegt.According to FIG. 2, heat is supplied by convection either directly or indirectly from the heating device 12 to the working medium. Any fluid which is electrically conductive in the liquid state can be used as the working medium. The working medium is passed through the closed line system 11 and is a liquid at the point / and a two-phase mixture of liquid and steam with a relatively low proportion of vapor at the point. The working medium leaves the heating device 12 at a relatively low speed and is accelerated in a thermodynamic expansion to a high speed when it reaches the state at the point B in an adiabatic process through a converging-diverging nozzle of the acceleration device 14, which is a static thermodynamic State represents. The working medium at this point is a mixture of liquid droplets and saturated steam. The working medium is then subjected to a device for increasing the proportion of liquid 16 centrifugal forces or other forces in order to obtain two different flows which differ in their liquid content. The mixture at point C has a high velocity and is rich in liquid, that is to say inferior in quality than at point D, and the mixture at point D also has a high velocity, but is rich in steam, that is to say is of higher quality than in the state at point C. The kinetic energy of the vapor-rich mixture at point D is converted into potential energy in a subsonic or supersonic diffuser 18. The heat of vaporization of the vapor portion of the mixture is then removed by the heat extraction device 20. The condensate is now returned through a nozzle 22 and mixed with the liquid-rich mixture of the state at point C in the mixer 24, which may be of the injector or ejector type. The mass, the momentum and the energy are retained during the mixing process. The fluid is now in the state at // that follows the mixing process. Part of the kinetic energy of the mixed working medium flow is now converted into potential energy in order to condense the remaining steam in the supersonic diffuser 26. Most of the remaining kinetic energy of the now liquid working medium is converted into electrical energy in a magneto-hydrodynamic generator 30. A sufficient amount of kinetic energy is retained in the working medium for the conversion into pressure to achieve the pressure at the point /. The conversion of kinetic energy into electrical energy in the magneto-hydrodynamic generator 30 is achieved in that the working medium in the line 27 is passed through a magnetic field generated by the magnet 29, which is normal to the direction of movement of the working medium.
F i g. 4 zeigt eine weitere Krafterzeugungsanlage mit einem magneto-hydrodynamischen Generator 30 mit einer Vorrichtung zum Erhöhen des Flüssigkeitsanteils 16. Es ist ersichtlich, daß diese Krafterzeugungsanlage sich dadurch von der in F i g. 2 dargestellten unterscheidet, daß das gesamte aus der Wärmeentnahmevorrichtung 20 austretende Arbeitsmittel mittels einer Elektropumpe 40 über die Leitung 42 zu der Heizvorrichtung zurückgepumpt wird. Außerdem sind die Düse 22 und der Mischer 24 fortgelassen, so daß die flüssigkeitsreiche Mischung aus der Vorrichtung zum Erhöhen des Flüssigkeitsanteils 16 von der Stelle C direkt in den Überschalldiffusor 26 fließt. Der Vorteil dieser abgeänderten Anordnung gegenüber der Vorrichtung nach F i g. 2 besteht darin, daß sie einen anpassungsfähigeren Betrieb ermöglicht, jedoch auf Kosten einer zusätzlichen Pumpe.F i g. 4 shows a further power generation system with a magneto-hydrodynamic generator 30 with a device for increasing the proportion of liquid 16. It can be seen that this power generation system thereby differs from the one shown in FIG. 2 differs in that the whole of the Heat extraction device 20 exiting working medium by means of an electric pump 40 via the line 42 is pumped back to the heater. Also there are the nozzle 22 and the mixer 24 omitted so that the liquid-rich mixture from the device for increasing the Liquid portion 16 flows from point C directly into the supersonic diffuser 26. The advantage of this modified Arrangement with respect to the device according to FIG. 2 is that it is a more adaptable one Operation enabled, but at the expense of an additional pump.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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