Течения в каналах МГД-генераторов

В задачах о течениях в канале МГД-генератора Re поэтому в этих задачах естественно пренебрегать индуцированными магнитными полями. При этом магнитное поле в области течения можно считать заданным и безвихревым, а электрические токи находить из закона Ома. Анализ возможных упрощений широкого класса задач на основе предположения о малости магнитного числа Рейнольдса дан С. И. Брагинским (1959). [c.446]

ТЕЧЕНИЯ В КАНАЛАХ МГД-ГЕНЕРАТОРОВ [c.207]

Уравнение (7-62) позволяет произвести полный анализ течения газа в канале МГД-генератора. [c.304]

При расчете течения и тепловых потоков в канале МГД-генератора радиационным переносом тепла обычно пренебрегают. При этом опираются на то, что радиационный поток на стенки канала, оцененный стандартным методом, оказывается малым по сравнению с конвективным (менее 10 % для канала установки У-25), Переход к каналам генераторов большой мощности связан с заметным увеличением линейных размеров и давления, что в свою очередь приводит к значительному росту радиационных потоков. Кроме того, имеются косвенные экспериментальные данные, свидетельствующие том, что наличие присадки калия в продуктах сгорания, несмотря на ее малую концентрацию 1 %), также заметно увеличивает потоки излучения. Существенно, что энергия излучения переносится в широком спектральном диапазоне, который включает в себя как инфракрасную область спектра, так и видимую, в которой сосредоточено излучение атомов калия. Уже это обстоятельство показывает, что при расчете теплообмена в МГД-канале нельзя пользоваться стандартной методикой, основанной на приближении серого газа или интегральной степени черноты. К тому же для температур, характерных для МГД-каналов (2300-3000 К), данные о степени черноты продуктов сгорания не имеют прямого экспериментального подтверждения. [c.221]

Предварительные оценки показали, что в канале МГД-генератора большой мощности радиационные потоки могут быть сравнимыми и даже превышать конвективные. Следует подчеркнуть, что в такой ситуации радиационные эффекты могут влиять не только на тепловые потоки на стенки канала, но и на параметры течения. Последнее может быть существенно даже при небольших изменениях профиля температур, поскольку проводимость рабочего тела и, следовательно, мощность генератора весьма чувствительны к температуре. [c.222]

Ниже излагается первое приближение разработанного метода расчета МГД-течения и радиационно-конвективного теплообмена в канале МГД-генератора большой мощности. [c.222]

Расчет радиационных потоков в канале МГД-генератора осложняется существенной неоднородностью температуры и давления в потоке, что подтверждается как экспериментальным, так и расчетным исследованием течения [3, 4]. При этом помимо неоднородности вдоль оси возникает и поперечная неоднородность, связанная с образованием пограничного слоя на стенке канала (оценка толщины погранслоя [c.222]

Пример расчета. В данном разделе приводятся результаты расчета течения и теплообмена в канале МГД-генератора большой мощности с учетом радиационных процессов. Рассмотрим течение в канале с заданными геометрией и распределением электрического к.п.д. при постоянной температуре стенки и фарадеевском способе нагружения. В качестве граничных условий задавались расход рабочего тела, поток энтальпии торможения на входе и давление торможения на выходе. Температура стенки полагалась равной 2000 К. Для сравнения были рассчитаны два варианта, в одном из которых стенка считалась абсолютно черной, а в другой — селективно отражающей. Во втором варианте использовалась спектральная степень черноты стенки, представленная на рис. 3. Изменение площади поперечного сечения канала по его длине представлено на рис. 4 кривой 1. Форма поперечного сечения — квадрат. При расчетах радиационных характеристик канал отождествляется с конусом. Угол раскрытия этого конуса выбирался из условия, чтобы распределение площади поперечного сечения по длине хорошо аппроксимировало кривую 1 на рис. 4. Кроме того, на рис. 4 показано принятое в расчетах распределение индукции В магнитного поля по длине канала (кривая 2). [c.231]

Энергия подводится к жидкости перед входом ее в канал от теплового или ядерного источника. Затем жидкость ускоряется в сопле и подводится к каналу МГД-генератора. Течение электропроводной жидкости в магнитном поле сопровождается индуцированием электрического поля, вектор напряженности которого перпендикулярен вектору индукции магнитного поля. При подключении к электродам канала внешней нагрузки по замкнутому контуру, включающему жидкость и нагрузку, протекает электрический ток. В результате взаимодействия этого тока с магнитным полем на жидкость действует тормозящая сила. Работа, совер- [c.255]

Для анализа развивающихся высокотемпературных течений в каналах ЭДП П. М. Беляниным была создана и проверена на экспериментально модель электрической дуги, обдуваемой газом в продольном направлении [5]. В электродинамической части этой модели полагалось, что продольное электрическое поле не зависит от поперечной координаты. Это предположение, первоначально внедренное в практику расчетов ЭДП, в дальнейшем широко использовалось при создании электродинамических моделей для каналов МГД генераторов. [c.515]

Ввиду относительно небольших протяженностей реальных каналов МГД-генераторов L/D 20) и высоких чисел Рейнольдса (Re /L до 10 м ) пограничные слои, нарастающие на стенках канала, как правило, не смыкаются и на такие течения можно распространить методы расчета турбулентного пограничного слоя в начальном участке канала, изложенные в гл. 7. [c.164]

Большой интерес в магнитной гидродинамике представляет стационарное движение вязкой проводящей жидкости с прямолинейными линиями тока. Такому течению в некоторой степени соответствует движение жидкости в соплах, диффузорах и каналах различных МГД-устройств. К таким устройствам относятся, например, расходомеры, используемые при исследовании течения проводящих сред, а также МГД-насосы и генераторы. [c.416]

При течении электропроводящей жидкости или ионизованного газа по каналу, находящемуся в поперечном магнитном поле, в газе возникает индуцированный электрический ток, который может быть выведен с помощью электродов наружу, Таким образом, поток электропроводящей газа жидкости или газа при наличии магнитного поля может служить генератором электрической энергии подобные генераторы называют магни-то-гидродинамическими или сокращенно МГД-генераторами (рис. 7-24). [c.301]

Теперь рассмотрим построение полной эксергетической диаграммы для энергетического МГД-генератора вместе с его камерой сгорания, соплом и каналом . И в этом случае считаем, что течение газов происходит в прямой трубе переменной площади сечения Р с идеально изолированными стенками, через которые никакие потоки не проходят. В силу идеальной изоляции полный поток энергии через каждое сечение канала сохраняется одинаковым. [c.77]

В 1960-70-х годах Г.А. Любимов длительное время был непосредственно связан с проводившимися в Институте высоких температур АН работами по научному и опытно-промышленному обоснованию возможности создания МГД-генераторов. Здесь его научный талант раскрылся еще с одной, для многих неожиданной, инженерной стороны. Прежде всего он понимал, что МГД-генератор является сложнейшей газодинамической машиной и что для эффективных исследований необходимо соединение специалистов различного профиля. Далее Григорий Александрович продемонстрировал исключительную способность находить "уязвимые места в разрабатываемых конструкциях МГД-каналов и предлагать оперативные способы их устранения. Он стал создателем школы по разработке "инженерных" моделей течений в МГД-каналах. С помощью этих моделей проводилась обработка экспериментальных данных и их сопоставление с теоретическими предсказаниями. Наконец, им осуществлено научное сопровождение практических разработок элементов МГД-устройств, которое получило широкое признание. [c.8]

Качественное влияние магнитогидродинамических эффектов на течение электропроводного газа в канале МГД-устройства было исследовано на основе гидравлического одномерного) приближения. Исследования в этом направлении, начатые работой Э. Л. Реслера и В. Р. Сирса J. Aeronaut. Sei., 1958, 25 4, 235—245), весьма многочисленны и содержат результаты расчетов массы конкретных частных примеров. С принципиальной стороны расчет отдельных примеров на базе гидравлической теории не представляет труда, так как сводится к решению задачи Коши или Б крайнем случае к двухточечной краевой задаче для системы обыкновен ных дифференциальных уравнений. С другой стороны, получение выводов общего характера из этой массы примеров весьма затруднительно. Гораздо больший интерес представляет решение различных вариационных задач на основе гидравлического приближения с целью определения оптимальных в определенном смысле режимов течения. Четкая постановка вариационной задачи в связи с течением в канале МГД-генератора дана [c.445]

Превращение энергии в канале МГД-генератора. Предположим, что электропроводящий газ течет по каналу прямоугольного сечения со стенками ширины а и 6 и с осью, параллельной оси ОХ (рис. 19.13). Движение газа предполагается турбулентным, причем поперечное сечение канала изменяется по длине достаточно медленно. В этих условиях можно считать, что калсдый из параметров текущего газа имеет во всех точках поперечного сечения канала одно п то же значение, равное его средней величине. Таким образом, течение газа можно рассматр - вать как квазиодномерное. [c.611]

В этом случае каждая из скобок правой части положительна и, следовательно, правая часть уравнения имеет отрицательный знак. Но сли правая часть уравнения отрицательна, то при w> движение происходит с замедлением. Это означает, что при сверхзвуковом течении газа в канале МГД-генератора во внешнюю электрическую цепь отводится полезная мощность, т. е. энергия потока преобразуется в электричесхую энергию. Сверхзвуковой поток при этом может непрерывно перейти в дозвуковой для этого необходимо, чтобы при скорости течения, рав- [c.304]

Существующие результаты в области исследования МГД-течений газа в каналах на основе простейших моделей четко делятся на две основные группы по величине характеризующего задачу магнитного числа Рейнольдса (ReTO< l Re l). К первой группе относятся в основном задачи о течении плазмы в канале МГД-генератора, причем условие Rem 1 nu3B0JiHeT пренебречь в этих задачах компонентой магнитного поля, индуцируемой токами, текущими в плазме. Ко второй группе относятся ускорительные течения, в которых индуцируемые магнитные поля играют основную роль. [c.445]

Проблема осреднения закрученное течение в сопле радиально уравновешенное течение в турбине типы перехода через скорость звука в МГД течениях в канале переменной плош ади оптимальная задача для МГД генератора профилирование сверхзвуковой камеры сгорания и сопла, реали-зуюш их максимум тяги при фиксированной обш ей длине. [c.16]

С начала 1960-х годов в рамках одномерного приближения наряду с качественным исследований МГД течений в каналах стали предприниматься попытки оптимизации МГД генераторов и ускорителей. Эти попытки, однако, заканчивались выводами об отсутствии оптимального решения [7], по крайней мере, при оптимизации по нескольким управлениям (по напряженностям электрического и магнитного нолей и по форме канала). Ошибочность этих выводов, связанная с тем, что забывалась возможность присутствия в оптимальном решении участков краевого экстремума, впервые была показана А. Н. Крайко и Ф.А. Слободкиной [8]. В [8] при оптимизации МГД генератора по снимаемой мощности участки краевого экстремума возникали либо по постановке задачи (ограничение на максимально допустимую напряженность магнитного ноля), либо из-за наличия границ применимости используемых уравнений. Для одномерных уравнений таково ограничение на максимально допустимые (по модулю) углы расширения и сужения канала. В [8] оптимальные МГД генераторы построены для дозвуковых (с числом Маха М = 1 в сечении выхода) и полностью сверхзвуковых режимов течения в их рабочей части. Для сверхзвуковых режимов оптимальное решение удалось построить лишь для сравнительно малых параметров МГД взаимодействия А. При больших А, для которых течение в канале генератора не могло быть полностью сверхзвуковым, оптимального решения построить не удалось. [c.17]

Работа посвящена исследованию сверх- и гиперзвуковых двумерных течений вязкого газа в каналах в присутствии нормального к плоскости течения магнитного поля в режиме МГД-генератора. Ранее такие исследования проводились только в случае дозвукового или умеренного сверхзвукового режимов движения проводящей среды. Первые исследования были выполнены в одномерной постановке (см. [1]), затем с использованием двумерных уравнений Эйлера [1, 2], и только в последнее время стали учитываться эффекты вязкости в рамках уравнений Павье-Стокса [3, 4]. Однако ряд новых технических приложений потребовал существенного распЕирения диапазона чисел Маха, что в свою очередь вызвало необходимость учета эффектов вязко-невязкого взаимодействия и возникающих при торможении магнитным полем необратимых газодинамических потерь. В [5] получены новые результаты по торможению сверхзвукового потока осесимметричным магнитным полем в круглой трубе. Они обобщили данные невязкого исследования [2] на случай ламинарного и турбулентного течения. [c.575]

Если фазовое состояние рабочего вещества изменяется, то основным циклом МГДГ становится цикл паросиловой установки. Эффективность преобразования тепловой энергии в электрическую зависит от разности энтальпий газа (плазмы) на входе и выходе течения. В рабочем канале МГД-генератора температура (или энтальпия) газа уменьшается за счет совершения полезной работы преодоления электромагнитных сил. Однако одновременно идет и обратный процесс нагревания газа за счет джоулева подогрева, вызванного протеканием тока через проводящий газ (плазму). Часть теплоты, полученной газом за счет джоулева подогрева, уходит на нагрев конструкции. [c.451]

Исследование влияния закрутки в кольцевых каналах и каналах СЛ01КНЫХ форм с поворотом потока до 180° в рамках обратной задачи проведено в [129]. Техническое приложение таких исследований связано с созданием радиальных МГД-генераторов, у которых в рабочей части необходимо исключить закрутку, возникающую под действием лоренцевых сил. При расчете течения с захфуткой в общем случае неизоэнтропического течения в рамках обратной задачи иснользуется система уравнений (1.121) с независимыми переменными ф и а, приспособленная для расчета течений в сложных каналах. Некоторые результаты работы представлены на рис. 5.2. Наличие закрутки приводит к смещению звуковой липии и увеличению коэффициента расхода но сравнению со случаем нулевой закрутки. [c.208]

Превращение энергии в МГД-генераторе. При течении электропроводящей жид-ости или ионизированного газа по каналу, находящемуся в поперечном магнитном оле, возникает индуцированный электрический ток, который может быть выведен помощью вмонтированных в канал электродов. Таким образом, поток электропро-одящей жидкости или газа при наличии магнитного поля может служить генера-ором электрической энергии (рис. 5.46). [c.181]

Интенсифицируя сам процесс горения, закрутка иЗдМеняет газодинамическую картину течения, вызывая дросселирование минимального сечепия сопла. Оба эти эффекта приводят к росту давления в камере, что в свою очередь увеличивает скорость горения топлива. Закрутка потока применяется также для реверса тяги в ВРД, для задержания радиоактивного топлива внутри ЯРД и стабилизации дуги в электродуговых подогревателях. Закрутку потока можно использовать для улучшения работы камеры сгорания. При этом ускоряется смешение и весь процесс горения и возрастает стабильность горения по сравнению с процессом, про одяш им без закрутки (скорость турбулентного горения увеличивается примерно в 3 раза). Закрутка подавляет пульсации и шум струи, увеличивает полноту сгорания, уменьшая тем самым загрязнение выхлопной струей окружаюш ей среды. Используя закрутку, можно суш ествеп-но сократить размеры камеры сгорания и уменьшить массу двигателя. Так, для ВРД использование закрутки по всему тракту позволяет сократить длину двигателя более чем на 10 %. В рабочих каналах радиальных МГ Д-генераторов происходит закрутка потока иод действием лоренцевой силы. Моншо избежать закрутки потока на выходе из МГД-каиала, компенсируя ее созданием некоторой закрутки на входе в МГД-канал. [c.194]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...