МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к теплоэнергетическому машиностроению и может быть использовано в тепловых электростанциях.
Известна магнитодинамическая установка, содержащая МГД генератор, замкнутый контур преобразования недоиспользованной в МГД генераторе тепловой энергии, включающий парогенератор, турбину, конденсатор т конденсаторный насос, электромеханический генератор и контур циркулирующего через конденсатор теплоносителя (Кириллин В.А. Сычев В.В. Шейндлин А.Е., Техническая термодинамика, М., Энергоатомиздат, 1983, стр.338, рис.12.11, стр.339, 240).
КПД таких МГД установок может достигать 55%, благодаря двухступенчатому преобразованию тепловой энергии (1, стр.241). Дальнейшее повышение КПД путем увеличения температуры рабочего вещества связано с необходимостью создания новых дорогостоящих, жаростойких и механически прочных материалов.
Кроме того, повышение КПД МГД установок ограничивается необходимостью вывода из вторичного контура преобразования в контур теплоносителя тепловой энергии, недоиспользованной при преобразовании ее в механическую.
Известна магнитодинамическая установка по патенту на полезную модель №89302 от 27.11.2009, в которой в качестве рабочего тела и источника тепла используют буровой раствор, который прокачивают посредством насоса через МГД - канал.
Задачей, на которую направлена разработка заявляемой полезной модели, является создание эффективной магнитодинамической установки.
Технический результат заключается повышении эффективности магнитодинамической установки за счет возможности преобразования недоиспользованной в МГД генераторе тепловой энергии в электрическую.
Задача решается тем, что магнитодинамическая (МГД) установка, содержит контур рабочего вещества, включающего источник тепла и МГД генератор и теплообменник, выполненный в виде термоэлектрического генератора (ТЭГ).
Установка дополнительно включает контур преобразования недоиспользованной в МГД генераторе тепловой энергии, который содержит теплообменник, выполненный в виде термоэлектрического генератора тока ТЭГ, который связан термодинамически с контуром теплоносителя.
Горячая сторона первого ТЭГ включена в контур рабочего вещества после МГД генератора, горячая сторона второго ТЭГ включена в контур преобразования недоиспользованной в МГД генераторе тепловой энергии, а холодная стороны обоих ТЭГ включены в контур теплоносителя.
Кроме того, по крайней мере, один ТЭГ выполнен в виде нескольких блоков. Горячая сторона следующего по ходу теплоносителя блока соединена гидравлически с холодной стороной предыдущего блока. Холодные стороны всех блоков включены в контур теплоносителя параллельно друг другу.
На фиг.1, 2, 3, 4 представлены схематические изображения МГД установок.
на фиг.1 - МГД установка с открытым контуром рабочего вещества и паровой турбиной;
на фиг.2 - МГД установка с замкнутым контуром рабочего вещества;
на фиг.3 - МГД установка с замкнутым контуром рабочего вещества и газовой турбиной;
на фиг.4 - МГД установка при выполнении первого ТЭГ в виде трех блоков.
МГД установка содержит (фиг.1) открытый контур рабочего вещества, включающий компрессор 1, регенеративный теплообменник 2, источник тепла 3, МГД генератор 4, ТЭГ 5 с горячей 6 и холодной 7 сторонами и парогенератор 8, контур преобразования недоиспользованной в МГД генераторе тепловой энергии, включающий парогенератор 8, паровую турбину 9, электромеханический генератор 10, конденсатор, выполненный в виде ТЭГ 11 с горячей 12 и холодной 13 сторонами и конденсатный насос 14, и контур теплоносителя 15. Горячая сторона 6 ТЭГ 5 включена в контур рабочего вещества после МГД генератора 4, а холодная сторона 7 - в контур теплоносителя 15. Горячая сторона 12 ТЭГ 11 включена в контур преобразования недоиспользованной в МГД генераторе тепловой энергии между паровой турбиной 9 и конденсатным насосом 14, а холодная сторона 13 - в контур теплоносителя 15.
Горячая сторона 6 ТЭГ 5 в контур рабочего вещества может быть включена как до, так и после регенеративного теплообменника 2, а также после парогенератора 8.
Холодные стороны 7 ТЭГ 5 и 13 ТЭГ 11 в контур теплоносителя могут быть включены как последовательно, так и параллельно друг другу.
Представленная на фиг.2 МГД установка отличается от рассмотренной тем, что контур рабочего вещества выполнен замкнутым, а вместо регенеративного теплообменника 2 в контур рабочего вещества между парогенератором 8 и компрессором 1 включен охладитель 16, который термодинамически связан с контуром теплоносителя 15.
Горячая сторона 6 ТЭГ 5 в контур рабочего вещества может быть включена также между парогенератором 8 и охладителем 16 или между охладителем 16 и компрессором 1.
Представленная на фиг.3 МГД установка отличается от Представленной на фиг.2 тем, что в качестве контура преобразования недоиспользованной в МГД генераторе 4 тепловой энергии используется вместо теплосилового парового газовый цикл, включающий компрессор 1, регенеративный теплообменник 2 и газовую турбину 8.
Горячая сторона 6 ТЭГ 5 может быть включена в контур рабочего вещества также и между регенеративным теплообменником 2, между регенеративным теплообменником 2 и турбиной 9, или между турбиной 9 и источником тепла 3.
Представленная на фиг.4 МГД установка отличается от представленной на фиг.2 тем, что ТЭГ 5 выполнен в виде трех блоков 5, 17 и 18 с горячими 6, 19 и 20, и холодными 7, 21 и 22 сторонами, соответственно. Холодные стороны 7, 21 и 22 включены в контур теплоносителя 15 параллельно друг другу, а горячая сторона 19 ТЭГ 17 соединена гидравлически с холодной стороной 7 ТЭГ 5, горячая сторона 20 ТЭГ 18 - с холодной стороной 21 ТЭГ 17.
Количество блоков может быть как два, так и более трех.
В МГД установке (фиг.1) наружный воздух компрессором 1 подается в регенеративный теплообменник 2, подогревается в нем и поступает в источник тепла 3. При сжигании топлива в источнике тепла 3 поступающая из него в МГД генератор 4 тепловая энергия продуктов сгорания топлива преобразуется в электрическую.
Недоиспользованная в МГД генераторе 4 тепловая энергия поступает на горячую сторону 6 ТЭГ 5 и преобразуется в этом термоэлектрическом генераторе напрямую в электрическую.
Невоспринятая в МГД генераторе 4 тепловая энергия поступает в регенеративный теплообменник 2, часть этой тепловой энергии через регенеративный теплообменник 2 возвращается в источник тепла 3, а оставшаяся часть поступает через парогенератор 8 в паровую турбину 9, преобразуется в ней в механическую, а затем в электромеханическом генераторе 10 - в электрическую.
Недоиспользованная в паровой турбине 9 тепловая энергия поступает на горячую сторону 12 ТЭГ 11 и преобразуется в этом генераторе напрямую в электрическую.
Недоиспользованная в ТЭГ 5 и 11 тепловая энергия через стороны 7 и 15, соответственно, отводится в контур теплоносителя 15, а невоспринятая в парогенераторе 8 тепловая энергия отводится в наружную среду.
В представленной на фиг.2 МГД установке невоспринятая на горячей стороне 6 ТЭГ 5 тепловая энергия поступает в парогенератор 8, а невоспринятая в парогенераторе 8 поступает в охладитель 16 и отводится через него в контур теплоносителя 15. В остальном принцип работы аналогичен рассмотренному.
В представленной на фиг.3 МГД установке невостпринятая на горячей стороне 6 ТЭГ 5 тепловая энергия поступает в регенеративный теплообменник 2, часто этой энергии поступает на газовую турбину 9, преобразуется в ней в механическую, а затем в электромеханическом генераторе 10 в электрическую.
Невоспринятая в регенеративном теплообменнике 2 тепловая энергия поступает в горячую сторону 12 ТЭГ 11 и преобразуется в этом генераторе напрямую в электрическую. В остальном принцип работы аналогичен рассмотренному для МГД установки, представленной на фиг.1 и 2.
В представленной на фиг.4 МГД установке недоиспользованная в ТЭГ 5 тепловая энергия поступает на горячую сторону 19 ТЭГ 17 и преобразуется в этом генераторе напрямую в электрическую.
Недоиспользованная в ТЭГ 17 тепловая энергия передается в контур теплоносителя 15. В остальном, принцип работы аналогичен рассмотренному для МГД установки, представленной на фиг.2.
Разработанная установка позволяет создать экономичную МГД установку за счет дополнительного преобразования тепловой энергии напрямую в электрическую за счет включения ТЭГ в контуры становки.