Введение к работе
Актуальность темы.
Использование МГДГ, рабочим телом в которых является плазма - одно из перспективных направлений развития энергетики. За последние три десятилетия во многих развитых странах достигнуты определённые успехи в исследовании процессов в модельных МГДГ на плазме благородных газов и плазме продуктов сгорания органического топлива. Имеются серийные модели импульсных МГДГ на твёрдом ракетном топливе типа "ПАМИР" (разработанные в ИАЭ им И.В. Курчатова), применявшиеся в геофизическом эксперименте. В ИВТАН исследовались МГДГ на продуктах сгорания органических топлив различной мощности. На основе исследований, проведённых на установке У-25 мощностью 25 МВт, была сделана попытка построить опытно-промьппленный блок с МГДГ на Рязанской ГРЭС, который должен был работать на природном газе и, в перспективе, на угле. Однако стало ясно, что параметры потока однородной равновесной плазмы, которая может быть получена с помощью существующих и перспективных тепловых источников, не вполне удовлетворяют требованиям, предъявляемым к рабочему телу МГДГ- необходимо повысить эффективную электропроводность рабочего газа.
Известно два направления решения этой проблемы - применение в МГДГ неравновесной плазмы или неоднородного по проводимости потока с использованием явления Т-слоя.
Целью настоящей работы было исследование модели дискового МГДГ с Т-слоем и, в частности :
а) получение Т-слоя в режиме энергосъёма в модели МГДГ;
б) исследование возможности снижения температуры тормо
жения потока за счёт использования плазмы щелочного металла в
качестве рабочего тела в МГДГ с Т-слоем закрытого типа.
Научная новизна и практическая ценность
Впервые получено устойчивое спонтанное развитие Т - слоя в потоках плазм аргона и натрия в модели кондукционного дискового МГДГ. Показано, что:
а.) возможна реализация режима течения с Т-слоем в МГДГ с отбором электрической мощности во внешнюю цепь;
б.) возможно спонтанное развитие Т-слоёв в потоке с пониженной температурой торможения;
Показано, что вогнутая форма поверхности электродного узла обеспечивает улучшение электрического контакта Т-слоя с электродами, что проявляется в увеличешш доли тока, протекающего через нагрузку, по сравнению с плоскими электродами.
Впервые получен Т-слой в потоке паров натрия в модели дискового МГДГ, в результате чего предложено в МГДГ закрытого цикла использовать пары щелочного металла качестве рабочего тела.
Разработан электроэрозионный источник плазмы щелочного металла, который может быть использован для генерации потока плазмы щелочного металла с расходом порядка 1кг/с.
Полученные результаты позволяют предложить новый тип МГДГ закрытого цикла - дисковый кондукционный с Т-слоем на парах щелочных металлов, который может быть применён в малой энергетике.
Достоверность полученных результатов обоснована детальным анализом погрешностей применявшихся методик и их сравнением с результатами других исследователей.
На защиту выносятся:
Результаты исследования модели кондукционного дискового МГДГ с Т-слоем на плазме аргона;
Результаты исследования модели кондукционного дискового МГДГ на парах натрия;
Импульсный электроэрозионный источник плазмы натрия с расходом 1 кг/с.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на семинарах ИТПМ, на VII Всесоюзной конференции по генераторам низкотемпературной плазмы (Алма-Ата, 1977), на VII Международной конференции по МГД-преобразованшо энергии (Москва, 1983), на IX Международной конференции по МГД-преобразованию энергии (Tsucuba, 1986).
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и рисунков общим объёмом 168 страниц, из них 82- рисунков. Список литературы из 41 наименования приведён в конце диссертации.