Жуков Б.П. - Энергетические конденсированные системы (1044938), страница 57
Текст из файла (страница 57)
При замыкании электродов иа нагрузку в канале возиикает электрический ток, при взаимодействии которого с тем же самым магнитным полем возникает объемная поидеромоторная сила (сила Лоренца), направленная против движения газа. Работа этой силы па длине канала в единицу времени определяет электрическую мощность генератора. Таким образом, в МГД-генераторе совмещены тепловой двигатель и электрическая машина.
В пороховом МГД-генераторе используется топливо ракетного типа, отличающееся от обычного ракетного топлива наличием в его составе специальных легкоионизирующихся добавок, обеспечивающях при высоких температурах высокую электропроводпость продуктов сгорания.
Камера сгорания напоминает ракетный двигатель иа пороховом топливе. С точки зреиия термодинамической схемы, пороховой МГД-генератор является энергоустановкой с открытой схемой, поскольку рабочее тело — продукты сгорания-выбрасываются в атмосферу и пе возвращаются в газодипамический коитур. Использование порохового топлива с высоким содержанием металлического горючего и добавками щелочного металла и сверхзвукового течения в МГД-каиале позволяет достичь высоких значений так 7 называемого энергетического комплекса оц', где о — электропроводпость плазмы продуктов сгорания, которая при температуре 3700-4000 К составляет 50 — 70 См м, з лт'- скорость газа в МГД канале.
Типичные зпачспия энергетического комплекса лежат в диапазоне 250-300 См/м (км,/ с) . При зиачениях магнитной иидук- 2 цин в канале иа уровие 3 Тл могут быть достигнуты удельные Могннтогнл однномнеееине гено ото ы но нонне плотности генерируемой в канале мощности порядка 500 МВт,'мэ, Это позволяет сделать пороховые МГД-генераторы — прн большом уровне выходной мощности — очень компактными. В диапазоне мощностей от нескольких десятков до ста мегаватт удельныс характеристики (отношение генерируемой мощности к массе генератора) МГД-генератора являются наиболее высокими (порядка 1 МВт/т) по сравнению с энсргонсточннками других типов.
Особенно эффективны пороховые МГД-генераторы в качестве нмпульсногоэпергоисточннка, когдадлитсльпость одиночного электрического импульса ограничена десятью секундами. Это позволяет отказаться от систем охлаждения генератора плазмы, сопла, МГД-канала и магнитной системы, что существенно упрощает н удешевляет конструкцию, повьппает мобильность МГД-генераторов и расширяет диапазон температуры окружающего воздуха, при которой может осуществляться их эксплуатация.
Вместе с тем выполнены разработкк МГД-генераторов с большей длительностью импульса, а также обеспечивающие импульсно-перподнческий режим работы. Их конструкция существенно сложнее и требует обеспечения соответствующих режимов охлаждения. Поскольку генерируемая МГД-каналом мощность превышает мощность потерь в электромагните, удалось реализовать принцип самовозбуждения, согласно которому генерируемая электрическая мощность расходуется как на питание полезной нагрузки, так и на создание магнитного поля в канале. Для создания начальном (езатравоч1гогоо) магнитного поля требуется система начального возбуждения в виде относительно небольшого накопителя энергии- конденсаторной или аккумуляторной батареи.
Электрические схемы пороховых МГД-генераторов могут предусматривать различное число каналов (в реальности от 1 до 3; в принципе же их может быть и больше), а также разнообразно схем включения каналов, нагрузки и электромагнита. Это позволяет наилучшим образом согласовать внутреннее сопротивление генератора с параметрами нагрузки и обеспечить устойчивую работу самого генератора. К наиболее существенным достоинствам пороховых МГД-генераторов следует отнести также их способность к очень быстрому запуску: выход на поминальный режим работы занимает около 1,5 секунд.
Тот факт, что длительность импульса порохового МГД-генератора сравнима с временем диффузии электромагнитного поля (скнповым временем) в земную кору на глубины 10 — 20 км, дал основание Е.П.Вслихову выдвинуть идею его использования в геофизике для глубинных электромагнитных зондирований. В 70-е годы в России Ыопимогиа мог»муз«скис гсис юо ы оо жоъыс были созданы импульсные геофизические МГД-установки на бизе двух унифицированных энергоблоков «Памир» и «Урал», работающие на плазмообразующем пороховом топливе, разработанном под руководством Б.П.Жукова. Полная мощность, генерируемая этими блоками, составляет соответственно 12 и 32 МВт, расход продуктов сгорания равен соответственно 25 и 80 кг,'с.
При создании мощных импульсных МГД-генераторов был решен целый ряд сложных научно-технических проблем. В их числе разработка твердых плазмообразующих топлив, обеспечивающих заданный уровень электропроводпости, на четыре порядка прсвышающсй элсктропроводпость продуктов сгорания обычных ракетных топлив, и технологии изготовления из зтнх топлив твердых пороховых зарядов. Были разработаны инженерно-тсхиическис основы конструирования МГД-каналов мощностью в десятки мегаватт, работающих в условиях высоких (до 4000 К) температур, зрознонного воздействия сверхзвуковых двухфазных потоков, содержащих до 40% (по весу) конденсированной фазы, и сильного магнитного торможения, Были разрабатаны безжелсзныс компактные магнитные системы с рабочим полем 3-4 Тл, согласованныс с МГД-каналом и способные к быстрому выходу па номинальный режим.
При решении этих вопросов был выполнен широкий круг исследований в области физики и химии низкотемпературпой плззмы, магнитной гидродинамикн, газодинамики, баллистики н электротехники. Была разработана надежная методика расчета свойств рабочего тела сложной структуры, а также методика расчета течений гетерогенных потоков в сверхзвуковых каналах в условиях сильного МГД-взаимодействия. Геофизические МГД-установки в течение ряда лет использовались для крупномасштабных исследований. Исследования глубинного строения земной коры проводились на Урале с использованием одноименной установки и иа Кольском полуострове с использованием МГД-установки «Хибины», представляющей собой сдвоенный энергоблок «Урал». Двухканальные МГД-установки «Памир» использовались в Таджикистане (в районе Гарма) и Киргизии (в районе Бишкека) для многолетнего электромагнитного мониторинга с целью выявления предвестников землетрясений, которые вгиражались в аномальных изменсниях электропроводности земной коры.
Наконец, передвижные МГД-установки типа «Памир», смонтированные на автотранспортных средствах высокой проходимости, использовались в элсктроразведочных работах по поиску нефти и газа в Прикаспийской низменности и Восточной Сибири (Красноярский край). Во всех этих экспериментах были продемонстрированы болыпис 0-Манннтгексанн ат возможности, открываемые использованием таких источников энергии, н были созданы предпосылки для разработки детальной высокоразрешаюп(ей электроразведки. Помимо геофизических приложений, пороховые МГД-генераторы можно также использовать в качестве мощных автономных источников энергоснабжения наземного, морского и воздушно-космического базирования; при этом они могут выступать в качестве как прямых источников питания, так и первичных источников в энергосистемах с обострителем импульсов (устройств компрессии энергии).
Благодаря очень быстрому запуску они могут также служить источником кратковременного аварийного энергообеспечения для наиболее опасных и ответственных производств и транспортных систем; за время их работы в течение 10 секунд может быль введена в номинальный режим работы более дешевая и с более длительным временем работы, но и более инерционная резервнзя система электропитания. Относительно новое предложение связано с использованием МГД-генераторов для обработки продуктивных и нагнетательных скважин с целью увеличения их дебита или прнемнстости. В области импульсным пороховых МГД-генераторов Россия прочно удерживает лидирующее положение в мире.
1 Иорзхов Н.Д., Велихов Е.П, Волков )О.М. Импульсные МГД-генераторы и глубинное электромагннптое зондирование земно!г коры /Г Атомная энергия.— 1978. Т44. ВыпЗ. С 213 219; Бресе ВВ., ГубаревАВ., ПанченкоВП. Сверх. звуковые МГД-генераторы. — Мз Энергоатомиздат, 1988. — 240 сэ Гсозлектрнчсскне исследования с мощными источниками то«а иа Балтийском щите.— Мс Наука, 1989. — 272 од Проявление гсодинамнческнх процессов в геофпзнческих полях. — М..' Наука, 1993. — 158 сэ Великое Е.Л., Жуков Б.П., Швгндлин А.Е, л др. Создание н перспективы развития геофизической МГД-энергетики,/ 8-я Международная конференция по МГД-преобразовании энергии.— М., 1983.-Т.5.-С.24-28; Звбаарник В.А. Мощные управляемые ясточники электромапяпиого поля.
(Обзор) ~',~ Пропко землетрясений. — 1988 — ЛЭ 7, — С АЗ вЂ” 53. В,А.Звйгарник Э-Мангбитге4гса4449туат !4944тубэааа4944мт1 О2МОСН2(СНОр(О2)4СН2ОггО2, СбН8ИбО18, мол. масса 452,16- бесцветпыс игольчатые кристаллы, Тп !! 2-! 13 С, р = 1,80 г,lсмз. Нерастворим и воде; плохо растворим в холодном этиловом спирте; хорошо растворим в эфире, ацетоне и горячем этиловом спирте.
При взаимодействии с аммиаком нли пиридипом в растворе происходит частичнзя деннтрация М. Энтальпия образования — 709,3 кДж /моль (- 169,4 ккал/моль), теплота взрывчатого превращения 6088 кДж,~кг (1454 икал/кг) (Н2Π— пар), газообразных продуктов взрыва 39,0 моль/кг, скорость детонации 7000 м, 'с (прн р н 1,50 ггг см ), 8260 м,"с (при р=1,75 г смЗ), фугасность 490 см Маска «ох|ее с лггао Чувствительность к механическим воздействиям близка к ТЗНу. Температура вспышки 175'С (задержка 5 с). Потеря массы при 75'С за 48 ч составляет 0,4Я.
Химическая стойкость существенно зависит от наличия примесей н может быть улучшена введением стабилизаторов (пентралиты, соли аммония и др.). Получают М. нилгроолнием П-маииита серноазотиыми кислотными смесями. Предложен для применения в детонаторах. Н |угьаягяу Т. СЬега!ссгу аад Се«юге!оку о! ехр!е«!гея, — Ъ'.2. — Регхахгоо Ргега Воо!г, |865; Еосус!орева о! Ехр!оа!оех аод Гсе!а!од !!сага гг Коде Е.лг, - ||.8.— |дз АВНАК|уСОМ, !уотсг, Ме» )сггеу, |878. С. УУ. Сггггрное МВСКВфтвзщвга к1зйдктВΠ— пиротехническое средство для создания дымовых завес, маскирукицих расположение своих войск, а также для задымления (ослепления) войск противника с целью затруднения его боевых действий. Используются во всех родах войск.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
