DE1223037B - Magnetohydrodynamischer Generator - Google Patents

Description

• Magnetohydrodynamischer Generator - Die Erfindung betrifft einen magnetohydrodynamischen Generator zur Erzeugung von Gleich- oder Wechselstrom. Ein magnetohydrodynamischer Generator, im folgenden kurz NIHD-Generator genannt, arbeitet nach dem Faradayschen Prinzip. Hierbei wird in einem elektrischen Leiter, der in einem Magnetfeld bewegt wird, eine elektromotorische Kraft erzeugt, die in einem angeschlossenen Verbraucher verwendet werden kann. Beim MHD-Generator wird an Stelle eines festen formstabilen Leiters eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit bzw. ein elektrisch leitfähiges Gas benutzt. Wird der Strömungskanal von einem Magnetfeld senkrecht zur Strömungsrichtung durchsetzt, so wird im leitfähigen Strömungsmittel eine elektromotorische Kraft erzeugt, deren Wirkungsrichtung senkrecht auf der örtlichen Strömungsrichtung und auf dem dazugehörigen Vektor des magnetischen Feldes steht. Über ein entsprechend an oder in den Kanalwänden angeordnetes Elektrodenpaar läßt sich eine elektrische Spannung abgreifen. Es sind jedoch auch elektrodenlose NIHD-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 MHD-Generator mit Elektroden entspricht der aktiven Leiterlänge der Elektrodenabstand.
• Besonders vorteilhaft ist es, elektrische Leistung mit möglichst hoher Spannung zu erzeugen und zu übertragen. Das bedeutet, daß bei einem MI-ID-Generator ein möglichst breiter spaltförmiger Kanalquerschnitt für die Strömung anzustreben ist. Dieser Forderung steht entgegen, daß die Rückwirkung des elektromagnetischen Vorganges auf das flüssige oder gasförmige, also nicht formstabile Leitennaterial zu einer die hydraulischen und elektrischen Verluste vergrößernden Veränderung des Strömungsbildes fährt, die um so stärker ist, je kleiner das Verhältnis von Höhe zu Breite des Kanals ist. Zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten am Anfang und Ende des elektromagnetisch wirksamen Teils des Strömungskanals ist es bereits bekannt, dort isolierende Zwischenwände anzubringen. Um die Rückwirkung des elektromagnetischen Vorganges auf das leitende Medium auch im elektromagnetisch wirksamen Teil zu verringern, wurde bei einem MI-ID-Generator zur Erzeugung von Gleich- oder Wechselstrom bereits vorgeschlagen, innerhalb des gesamten elektromagnetisch wirksamen Teils des Generatorströmungskanals Zwischenwände anzuordnen. Somit erhält man an den Elektroden, die auf beiden Seiten längs des elektromagnetisch wirksamen Teils angeordnet sind, über ihre ganze Länge angenähert eine konstante Spannung. Diese Voraussetzungen treffen insbesondere für inkompressible Medien näherungsweise zu. Es ist auch bekannt, dem Generatorströmungskanal zur überwindung . des magnetohydrodynamischen Widerstandes im Bereich des elektromagnetisch wirksamen Teils in Strömungsrichtung eine sich stetig monoton erweiternde Kanalform zu geben.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad eines magnetohydrodynamischen Generators mit sich stetig monoton erweiternder Kanalform zu erhöhen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in den durch die Strömungsrichtung und die Richtung des Magnetfeldes gebildeten Ebenen innerhalb des gesamten elektromagnetisch wirksamen Teils des Generatorströmungskanals Zwischenwände aus ganz oder teilweise elektrisch leitendem Material im Bereich des Nutzmagnetfeldes und aus elektrisch isolierendem Material in dem am Rand des Nutzmagnetfeldes liegenden Anfangs- und Endbereich so angeordnet sind, daß jeder durch die Zwischenwände begrenzte Teilkanal ün Bereich des elektromagnetisch wirksamen Teils eine in Strömungsrichtung sich gleichmäßig erweiternde Kanalform hat. Die Zwischenwände bestehen im Bereich des Nutzmagnetfeldes ganz oder teilweise aus elektrisch leitendem Material. In dem am Rand des Nutzmagnetfeldes liegenden Anfangs- und Endbereich dagegen bestehen die Zwischenwände in bekannter Weise aus elektrisch isolierendem Material. Die magnetische Feldstärke des quer zur Hauptströmungsrichtung wirkenden Magnetfeldes ist in vorteilhafter Weise der sich entlang des Generatorströmungskanals ändernden Strömungsgeschwindigkeit örtlich angepaßt, damit z. B. im Fall der Gleichstromerzeugung auf der ganzen Länge der an den Schmalseiten des Kanals angeordneten Elektroden angenähert die gleiche elektrische Spannung entsteht. Zur Erläuterung der Erfindung ist in F i g. 1 ein Längsschnitt und in F i g. 2 ein Querschnitt durch einen Strömungskanal eines MHD-Generators wiedergegeben. F i g. 3 zeigt den Verlauf des elektromagnetischen Feldes entlang des Strömungskanals. Innerhalb des Strömungskanals 1 befinden sich Elektroden 2 mit entsprechenden Zuführungen 3. 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, sowie 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. 2 durch Krafthnien 10 angedeutet. Im Magnetfeldbereich 6 bestehen die Zwischenwände 11 ganz oder teilweise aus einem elektrisch leitenden Material, wie durch die verschiedene Schraffur dargestellt, während sie im Anfangs- und Endbereich aus elektrisch isolierendem Material hergestellt sind. Die Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit durch die Zwischenwände wird bei weitem ausgeglichen durch die rückwirkungsfreie Strömung, so daß gemäß der Erfindung eine Verbesserung des Wirkungsgrades erzielt wird.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Magnetohydrodynamischer Generator zur Erzeugung von Gleich- oder Wechselstromenergie, bei dem der Generatorströmungskanal mindestens im Bereich des elektromagnetisch wirksamen Teils eine in Strömungsrichtung sich stetig monoton erweiternde Kanalform (Diffusor) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in den durch die Strömungsrichtung und die Richtung des Magnetfeldes gebildeten Ebenen innerhalb des gesamten elektromagnetisch wirksamen Teils des Generatorströmungskanals Zwischenwände aus ganz oder teilweise elektrisch leitendem Material im Bereich des Nutzmagnetfeldes und aus elektrisch isolierendem Material in dem am Rand des Nutzmagnetfeldes liegenden Anfangs- und Endbereich so angeordnet sind, daß jeder durch die Zwischenwände begrenzte Teilkanal im Bereich des elektromagnetisch wirksamen Teils eine in Strömungsrichtung sich gleichmäßig erweiternde Kanalform hat.
2. 2. NIHD-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Feldstärke des quer zur Hauptströmungsrichtung wirkenden Magnetfeldes der sich entlang des Generatorströmungskanals ändernden Strömungsgeschwindigkeit örtlich angepaßt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1126 015, 1130 511; französische Patentschrift Nr. 1274 478; Schweiz. Bauzeitung, H. 23, 1961, S. 385.