Генератор плазмы

 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для получения плазмы в магнитогидродинамических генераторах электрических станций с целью повышения качества сжигания. Генератор плазмы работает следующим образом. Окислитель поступает в корпус 1. Туда же через газовые коллекторы 2, полости распределителей 3 и насадки истекает газ. После смешения, воспламенения и выгорания топлива и высокотемпературные продукты сгорания через форсунки 7 из коллектора 6 подается ионизирующая присадка для достижения необходимой плотности плазмы. Конструктивное выполнение распределителей 3, коллекторов 2 и насадков позволяет оптимизировать процесс смешения в широком диапазоне режимов работы и повысить качество сжигания. 3 ил.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано для получения плазмы в магнитогидродинамических генераторах для электрических станций. Известен генератор плазмы, содержащий установленную в корпусе жаровую трубу, на боковой поверхности которой расположены по крайней мере два пояса патрубков для подвода горючего и ионизирующей присадки, причем оси патрубков расположены по касательной к поверхности условного цилиндра диаметром 0,40-0,42 диаметра жаровой трубы. Основной недостаток устройства снижение плотности плазмы на переменных режимах. Наиболее близким техническим решением является генератор плазмы, содержащий цилиндрический корпус с коллектором ионизирующей присадки и форсунками, а также газовый коллектор, подключенный к кольцевым топливным распределителям с отверстиями, разделенным перегородкой на две полости. Основной недостаток снижение качества сжигания топлива и плотности плазмы. Цель изобретения улучшение качества сжигания и повышение плотности плазмы. Указанная цель достигается за счет того, что генератор плазмы, включающий цилиндрический корпус с коллектором ионизирующей присадки и форсунками, а также газовый коллектор, подключенный к кольцевым топливным распределителям с отверстиями, разделенным каждый перегородкой на две полости, содержит дополнительный газовый коллектор, подключенный к одной из двух изолированных полостей каждого топливного распределителя через перегородки, расположенные в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, при этом на наружной поверхности каждого распределителя выполнено два ряда насадков, объединенных в пары, причем насадки одной пары сообщены с различными полостями топливного распределителя, а оси каждой пары насадков наклонены с пересечением их в плоскости, совпадающей с плоскостью расположения перегородки в пределах проточной части между двумя соседними распределителями. Известно, что качество смешения при поперечной подаче струй зависит от конвективной и турбулентной составляющих массопереноса и определяется следующими соотношениями Θ ; h h₅sinβ h_s= kd где Θ параметр качества; А характерный размер потока; β угол атаки; k коэффициент; d диаметр; v скорость; ρ плотность. Индексы: 2 ограничение по передней границе, 3 ограничение по конвективному массопереносу, г газ, см смесь, s в плоскости траектории результирующей струи. Таким образом при изменении режима работы устройства меняются h_s и при неизменном соотношении массового расхода по полостям меняются и и уменьшается качество Θ смешения. Для того, чтобы вернуть значение качества смешения в предлагаемом устройстве при изменении режима работы и, следовательно, h_s, предлагается изменить угол атаки результирующей струи (то есть после соударения). Таким образом, чтобы величина сохранилась неизменной, в этом случае значение Θ также сохранится неизменным. В предлагаемом изобретении угол атаки результирующей струи предлагается изменять за счет изменения соотношения массового расхода поперечного компонента по полостям. Предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями. На фиг.1 приведен генератор плазмы, продольный разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 узел I на фиг.1. Генератор плазмы содержит корпус 1, газовые коллекторы (основной и дополнительный) 2 с кольцевыми распределителями 3, разделенными перегородкой 4 на две изолированные полости, каждая из полостей имеет по два ряда насадков 5 вдоль внутренней и наружной образующих соответственно. Расположение насадков, принадлежащих различным полостям, коридорное, а оси каждой пары соседних насадков, принадлежащих разным полостям, пересекаются в пределах проточной части между двумя соседними распределителями. Генератор также содержит коллектор 6 присадки и форсунки 7. Генератор плазмы работает следующим образом. Окислитель поступает в корпус 1. Туда же через газовые коллекторы 2, полости распределителя 3 и насадки 5 истекает газ. В корпусе осуществляются процессы смешения, воспламенения и выгорания топлива. В продукты сгорания высокой температуры через коллектор 6 и форсунки 7 подается присадка, которая ионизируется и обеспечивает необходимую плотность плазмы. Конструктивное исполнение распределителей, расположение насадков позволяют реализовать смешение на соударяющихся струях. Перераспределение расхода по коллекторам и полостям распределителя позволяет воздействовать на угол атаки результирующей струи и таким образом оказать воздействие на конвективную и турбулентную составляющие массопереноса. Таким образом на фиксированном режиме работы генератора распределение между полостями таково, что обеспечивается оптимальное значение глубины проникновения струй и максимальное значение качества смешения. При изменении режима работы генератора плазмы меняется h_s, в результате чего качество Θ смешения уменьшается. Если при изменении режима работы генератора h_s уменьшилось, то необходимо таким образом перераспределить расход по полостям, чтобы угол атаки результирующей струи возрос, а величина h h_s sin β сохранилась неизменной, тогда и качество смешения возрастает до исходного значения. Для того, чтобы увеличить угол атаки струй, следует увеличить массовый расход для струй beta>>90^о и соответственно уменьшить для струй β <90. Исследования, проведенные в лаборатории "Гидрогазодинамика" в широком диапазоне изменения геометрических и режимных параметров 0-0,80, 1,0-2,65, 0,0141-0,125, 0,098-0,784,показали, что при взаимодействии струй турбулентная составляющая массопереноса возрастает. Кроме того, при косом ударе струй имеют место дополнительные перетекания массы по площади поперечного сечения потока, что позволяет за счет перераспределения массы газа по полостям распределителя воздействовать на угол атаки результирующей струи и конвективную составляющую массопереноса. Здесь где G массовый расход;
ρ плотность;
d диаметр;
А характерный размер потока;
t шаг. Индексы: 1 поперечные струи, 2 сносящий поток, см смесь.

Формула изобретения

ГЕНЕРАТОР ПЛАЗМЫ, содержащий цилиндрический корпус с коллектором ионизирующей присадки с форсунками, а также газовый коллектор, подключенный к кольцевым топливным распределителям с отверстиями, разделенным каждый перегородкой на две полости, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сжигания, генератор содержит дополнительный газовый коллектор, подключенный к одной из двух изолированных друг от друга полостей каждого топливного распределителя через перегородки, расположенные в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, при этом на наружной поверхности каждого распределителя выполнено по два ряда насадков, объединенных в пары, причем насадки одной пары сообщены с различными полостями топливного распределителя, а оси каждой пары насадков наклонены с пересечением их в плоскости, совпадающей с плоскостью расположения перегородки в пределах проточной части между двумя соосными распределителями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3