DE1270163B

DE1270163B - Magnetic hydrodynamic generator

Info

Publication number: DE1270163B
Application number: DE19621270163
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Otto-Guenter Schmidt
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-11-10
Filing date: 1962-11-10
Publication date: 1968-06-12

Description

Magnethohydrodynamischer Generator Die Erfindung betrifft einen magnetohydrodynamischeu Generator zur Erzeugung von Gleich- oder Wechselstrom.Magnetohydrodynamic generator The invention relates to a magnetohydrodynamic generator Generator for generating direct or alternating current.

Nach dem Faradayschen Prinzip wird in einem elektrischen Leiter, der in einem Magnetfeld bewegt wird, eine elektromotorische Kraft erzeugt, die in einem angeschlossenen Verbraucher verwendet werden kann.According to Faraday's principle, an electrical conductor, the is moved in a magnetic field, an electromotive force is generated in a connected consumer can be used.

Ein magnetohydrodynamischer Generator, im folgenden kurz MHD-Generator genannt, arbeitet nach diesem Prinzip, nur mit dem Unterschied, daß an Stelle eines festen, formstabilen Leiters eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit bzw. ein elektrisch leitfähiges Gas verwendet wird. Wenn der Strömungskanal von einem Magnetfeld durchsetzt ist, so wird entsprechend dem Faradayschen Prinzip im leitfähigen Strömungsmittel eine elektromotorische Kraft erzeugt, deren Wirkungsrichtung senkrecht auf der örtlichen Strömungsrichtung und auf dem zugehörigen Vektor des magnetischen Feldes steht. über ein entsprechend an oder in den Kanalwänden angeordnetes Elektrodenpaar erhält man eine elektrische Spannung bzw. wenn ein äußerer Stromkreis angeschlossen ist einen elektrischen Strom.A magnetohydrodynamic generator, hereinafter referred to as MHD generator for short called, works according to this principle, the only difference being that instead of one solid, dimensionally stable conductor an electrically conductive liquid or an electrically conductive gas is used. When the flow channel is penetrated by a magnetic field is, then according to Faraday's principle in the conductive fluid an electromotive force is generated whose direction of action is perpendicular to the local Direction of flow and on the associated vector of the magnetic field. is obtained via a correspondingly arranged on or in the channel walls pair of electrodes one is an electrical voltage or when an external circuit is connected an electric current.

Es sind auch elektrodenlose Generatoren bekannt, die nach dem Induktionsprinzip arbeiten und die zur Gewinnung von Wechselstromenergie dienen. Die Höhe der erzielbaren Spannung ist durch das Produkt aus Leitergeschwindigkeit, Magnetfelddichte und aktiver Leiterlänge bestimmt. Beim NIHD-Generator mit Elektroden entspricht der aktiven Leiterlänge der Elektrodenabstand. Aus einer Anzahl von bekannten Gründen ist es vorteilhaft, elektrische Leistung mit möglichst hoher Spannung zu erzeugen und zu übertragen. Das bedeutet, daß bei einem MHD-Generator ein möglichst breiter spaltfönniger Kanalquerschnitt für die Strömung anzustreben ist. Dieser Forderung steht entgegen, daß die Rückwirkung des elektromagnetischen Vorganges auf das flüssige oder gasförmige, also nicht formstabile Leitermaterial zu einer die hydraulischen und elektrischen Verluste vergrößernden Veränderung des Strömungsbildes führt, die um so stärker ist, je kleiner das Verhältnis von Höhe zu Breite des Kanals ist, im folgenden kurz »Seitenverhältnis« genannt. Es ist bereits bekannt, zur Verringerung der elektrischen Rückwirkung horizontale Isolierplatten außerhalb des elektromagnetisch wirksamen Teils des Strömungskanals anzuordnen.Electrodeless generators are also known which operate on the induction principle and which are used to generate alternating current energy. The level of the achievable voltage is determined by the product of conductor speed, magnetic field density and active conductor length . In the case of the NIHD generator with electrodes, the active conductor length corresponds to the electrode spacing. For a number of known reasons, it is advantageous to generate and transmit electrical power with the highest possible voltage. This means that in the case of an MHD generator, the greatest possible gap-shaped channel cross-section should be aimed for for the flow. This requirement is countered by the fact that the reaction of the electromagnetic process on the liquid or gaseous, i.e. not dimensionally stable, conductor material leads to a change in the flow pattern which increases the hydraulic and electrical losses and which is the greater the smaller the ratio of height to width of the channel is called "aspect ratio" for short in the following. It is already known to arrange horizontal insulating plates outside the electromagnetically effective part of the flow channel in order to reduce the electrical reaction.

Der Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, die Rückwirkung des elektromagnetischen Vorgangs auf das leitende Medium bei Zulassung eines möglichst breiten spaltförmigen Strömungskanals zu vermeiden bzw. zu verringern, so daß der Generator zur Erzeugung einer relativ hohen Spannung ausgelegt werden kann.The invention is based, inter alia, on the problem of the retroactive effect of the electromagnetic process on the conductive medium with approval of a possible to avoid or reduce wide gap-shaped flow channel, so that the Generator can be designed to generate a relatively high voltage.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einem NIHD-Generator zur Erzeugung von Gleich-oder Wechselstromenergie innerhalb des gesamten elektromagnetisch wirksamen Teils des Generatorströmungskanals Zwischenwände angeordnet sind. Gemäß der Erfindung bestehen die Zwischenwände im Bereich des Magnetfeldes ganz oder teilweise aus elektrisch leitendem Material, während die Zwischenwände im Anfangs- und Endbereich des Magnetfeldes - und in gewissem Grade auch außerhalb des Magnetfeldes - aus elektrisch isolierendem Material hergestellt sind. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Zwischenwände miteinander durch Querwände verbunden. Bei Vorhandensein eines Strömungskanals mit kreisförmigem Querschnitt ist es vorteilhaft, die Zwischenwände nach der Erfindung aus koaxial angeordneten Rohren zu fertigen. Zur Erhöhung der Festigkeit bzw. zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse ist es vorteilhaft, die koaxialen Rohre mit radial verlaufenden Wänden zu verbinden. Nach der Erfmdung kann die Anzahl der Zwischenwände im Magnetfeldbereich, verglichen mit der Zahl der Zwischenwände außerhalb des Generatormagnetfeldbereiches, größer oder kleiner sein.The solution to this problem is that in an NIHD generator for generating direct or alternating current energy, partition walls are arranged within the entire electromagnetically effective part of the generator flow channel. According to the invention, the partitions in the area of the magnetic field are wholly or partially made of electrically conductive material, while the partitions in the beginning and end of the magnetic field - and to a certain extent outside the magnetic field - are made of electrically insulating material. In an advantageous development of the invention, the partition walls are connected to one another by transverse walls. If a flow channel with a circular cross section is present, it is advantageous to manufacture the partition walls according to the invention from coaxially arranged tubes. To increase the strength or to improve the flow conditions, it is advantageous to connect the coaxial tubes with walls running radially. According to the invention, the number of partition walls in the magnetic field area can be greater or smaller than the number of partition walls outside the generator magnetic field area.

In vorteilhafter Weise können die Zwischenwände für Kühlzwecke teilweise oder vollständig hohl ausgebildet sein, wobei die Hohlräume untereinander verbunden sein können.In an advantageous manner, the partition walls for cooling purposes can partially or be completely hollow, the cavities being connected to one another could be.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der F i g. 1 ein Querschnitt und in F i g. 2 ein Längsschnitt durch einen Strömungskanal eines NIHD-Generators wiedergegeben. Der Strömungskanal 1 ist innenseitig mit einer elektrisch isolierenden Schicht 2 versehen, in die die erfindungsgemäßen Trennwände 3 fest eingelassen sind. Das elektrisch leitende Medium durchströmt den Kanal 1, wie durch die Pfeile 4 angedeutet ist. Es durchströmt hierbei den Anfangsbereich 5, den Magnetfeldbereich 6, der durch die gestrichelt gezeichneten Linien 7 abgegrenzt ist, und den Endbereich 8. Im Magnetfeldbereich 6 wirkt das durch die Magnete 9 erzeugte Magnetfeld durch den Strömungskanal auf das leitende Medium. Die Richtung des Feldes ist in F i g. 1 durch Kraftlinien 10 angegeben. Die senkrecht zur Strömungsrichtung und senkrecht zum Magnetfeld sich ausbildende EMK wird durch Elektroden 11 abgegriffen und einem Verbraucher 12 zugeführt.To explain the invention, FIG. 1 shows a cross section and in FIG. 2 shows a longitudinal section through a flow channel of an NIHD generator. The flow channel 1 is provided on the inside with an electrically insulating layer 2 into which the partition walls 3 according to the invention are firmly embedded. The electrically conductive medium flows through the channel 1, as indicated by the arrows 4. It flows through the starting area 5, the magnetic field area 6, which is delimited by the dashed lines 7 , and the end area 8. In the magnetic field area 6 , the magnetic field generated by the magnets 9 acts through the flow channel on the conductive medium. The direction of the field is in FIG. 1 indicated by lines of force 10 . The EMF that forms perpendicular to the direction of flow and perpendicular to the magnetic field is tapped by electrodes 11 and fed to a consumer 12.

Im Magnetfeldbereich 6 bestehen die Zwischenwände 3 ganz oder teilweise aus einem elektrisch leitenden Material, während sie im Anfangs- und Endbereich aus elektrisch isolierendem Material hergestellt sind.In the magnetic field area 6 , the partition walls 3 consist entirely or partially of an electrically conductive material, while they are made of electrically insulating material in the beginning and end areas.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Querschnittsform des im allgemeinen rechteckigen MIHD-Kanals elektrisch und hydraulisch günstig ge- wählt werden kann, ohne daß damit zugleich die an den Elektroden erzielbare Spannung in engen Grenzen festgelegt ist. Insbesondere ist der Vorteil der Erfindung darin zu sehen, daß in einem erfindungsgemäß ausgebildeten Strömungskanal eines MHD-Generators unter sonst gleichen Bedingungen hinsichtlich des Magnetfeldes, der strömenden Masse und der Geschwindigkeit eine höhere elektrische Spannung erzielt wird, als dies in einem einzelnen Kanal mit einem entsprechenden günstig gewählten Seitenverhältnis möglich ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß die leitfähigen Zwischenwände oder -wandteile von geringer Festigkeit sein dürfen, weil sie von beiden Seiten mit gleichem Druck beaufschlagt sind. Ferner ist von Vorteil, daß die isolierenden Teile- der Zwischenwände, die über das Magnetfeld hinausreichen, unerwünschte elektrische Rückströme und innerhalb der Strömung mögliche Kurzschlüsse vermeiden helfen und so eine Steigerung des Effektes bzw. eine Verminderung der Verluste bewirken. Gemäß der Erfindung ist es auch vorteilhaft, die Zahl der isolierenden Zwischenwände im Anfangs- und Endbereich des Magnetfeldes zu vermehren, um ihre verlustmindernde Wirkung zu verstärken.The advantage of the invention is that the cross-sectional shape of the generally rectangular MIHD channel can be electrically and hydraulically low selected should at the same time without the achievable voltage across the electrodes is set within narrow limits. In particular, the advantage of the invention is to be seen in the fact that in a flow channel of an MHD generator designed according to the invention, under otherwise identical conditions with regard to the magnetic field, the flowing mass and the speed, a higher electrical voltage is achieved than in a single channel with a corresponding one favorably selected aspect ratio is possible. Another advantage of the invention is that the conductive partitions or wall parts may be of low strength because they are subjected to the same pressure from both sides. It is also advantageous that the insulating parts of the partition walls, which extend beyond the magnetic field, help to avoid undesired electrical return currents and possible short circuits within the flow and thus bring about an increase in the effect or a reduction in losses. According to the invention, it is also advantageous to increase the number of insulating partitions in the beginning and end of the magnetic field in order to increase their loss-reducing effect.

Claims

Claims: 1. Magnetohydrostatic generator for generating direct or alternating current energy, characterized in that partitions are arranged within the entire electromagnetically effective part of the generator flow channel.

2. MED generator according to claim 1, characterized in that the partitions in the area of the magnetic field consist entirely or partially of electrically conductive material. 3. MHD generator according to claim 1 or 2, characterized in that the partition walls in the beginning and end of the magnetic field are made of electrically insulating material. 4. MHD generator according to claim 1 or one of the following, characterized in that the partition walls are connected to one another by transverse walls. 5. MHD generator according to claim 1, 2 or 3, characterized ' that the partition walls consist of coaxially arranged tubes. 6. MHD generator according spoke 5, characterized in that the coaxial tubes are connected to radially extending walls. 7 * MI-ID generator according to claim 1 or one of the following, characterized in that the number of partition walls outside the generator magnetic field area is greater or smaller than the number of partition walls in the magnetic field area. 8. MED generator according to claim 1 or one of the following, characterized in that the partition walls are partially or completely hollow for cooling purposes. 9. MI-ID generator according to claim 8, characterized in that the cavities are connected to one another. Documents considered: German Patent No. 103 706; German Auslegeschrift No. 1 121202; "Switzerland. Bauzeitung "of June 8, 1961, no. 23, pp. 383 to 390.