BE656380A

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Publication number: BE656380A
Application number: BE656380A
Authority: BE
Priority date: 1964-11-27
Filing date: 1964-11-27
Publication date: 1965-03-16

Description


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  Conduits générateurs hydromagnétiques à réchauffage continu. 



   La présente invention concerne des générateurs hydromagnéti- ques et, plus particulièrement, des conduits générateurs à réchauf- t'age continu pour ces générateurs hydromagnétiques. 



   Suivant la théorie de l'hydromagnétisme, une tension élec- trique est produite entre des électrodes sur des parois espacées d'un conduit dans lequel un fluide conducteur ou gaz ionisé est transporté et dans lequel un champ magnétique est établi transver- salement à l'intervalle entre les électrodes et au sens dans lequel circule le fluide..Cette théorie est un cas spécial de la théorie 

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 d'induction électromagnétique plus générale de Faraday suivant laquelle une force électromotrice ou tension est induite dans un circuit électrique chaque fois que le flux magnétique qui couple le circuit change.

   Ainsi qu'on le   sait,   dans des machines électro- mécaniques, la théorie de Faraday explique la production d'une tension dans des conducteurs en cuivre-ou autre matière solide avec lesquels des couplages inductifs subissent continuellement des variations par le déplacement des conducteurs dans un champ de flux magnétique ou par le déplacement d'un champ de flux magnétique par rapport aux conducteurs. 



   Dans un générateur   hydromagnétique,   un gaz ionisé ou un fluide conducteur en circulation joue le rôle d'un conducteur ou d'un agent de conduction en mouvement dans un champ de flux magnétique, et un champ électrique ainsi qu'une tension corres- pondante sont produits dans le fluide en mouvement dans un sens déterminé par les règles directionnelles bien connues de l'in- duction électromagnétique. Cette tension induite apparaît sur les électrodes précitées entre lesquelles le fluide est conduit et, lorsqu'un circuit de charge est connecté aux électrodes, du courant ,est produit et circule dans le circuit   fermé.   



   La tension produite ainsi que d'autres caractéristiques de fonctionnement obtenues au moyen d'un générateur donné peuvent être prévues avec un degré raisonnable de certitude . Par   exemple, -   si on utilise un gaz ionisé comme fluide de travail conducteur, la tension et le courant produits dépendent de paramètres physi- ques (comprenant la conductibilité électrique, la température, la pression et la.vitesse) du gaz (qui peut comprendre des produits de combustion ainsi que des atomes actifs ou des molécules d'un   élément à   faible puissance d'ionisation tel que du césium ou du potassium) et de la façon dont ces paramètres subissent dynamique- ment des variations,

   en particulier lorsque le gaz circu- 

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 le   .dans .le     conduit..générateur..   Le champ de flux magné- tique et les propriétés physiques des matériaux de construction telles que la perméabilité magnétique, la résistivité ou la con- ductibilité électrique et les caractéristiques température-ré- sistance sont également des facteurs importants dans la détermina- tion de la tension et du courant.   D'une   manière plus générale, la nature d'un générateur hydromagnétique peut être analysée mathématiquement et cette analyse, en termes de débit, de principes électromagnétiques et thermodynamiques peut être trouvée dans des comptes rendus de travaux de recherche et d'autres publications récentes. 



   Lorsqu'on utilise une combustion pour obtenir le fluide de travail conducteur ou le gaz ionisé, il est intéressant au point de vue efficacité, comme décrit dans le brevet belge n    634.924   d e la Demanderesse, de prévoir un réchauffage du fluide continu ou intermittent lorsque le fluide circule dans le conduit générateur. En effet, la conductibilité du fluide augmente en général d'une façon exponentielle avec la température du fluide . et le réchauffage contrecarre par conséquent la chute de   tempé-   rature et la chute de conductibilité dans le conduit.

   De plus, si on réalise le réchauffage par une combustion ininterrompue dàns le conduit lui-même, on réalise des gains de conductibilité dé- passant ceux qui peuvent être attribués à l'accroissement de tem-      pérature   seul,,car.,   dans les zones du conduit   où   une combustion se produit, il s'établit un état d'ionisation déséquilibré dans lequel de nombreux électrons sont libérés comme porteurs de courant. 



   Quoiqu'on puisse augmenter l'efficacité et obtenir d'autres avantages en utilisant un dispositif d'injection pour produire un mélange combustible non homogène de combustible et d'oxydant dans le conduit, comme décrit dans le brevet de même date de la Demanderesse intitulé "Conduit générateur   hydromagnétique :   

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 à réchauffage continu", on peut également obtenir des gains d'et- ficacité et des avantages intéressants dans certaines applications en utilisant un dispositif d'injection pour produire un mélange combustible en substance homogène de combustible et d'oxydant   dans -   le conduit.

   La façon de procéder la plus efficace ou la plus avantageuse doit être déterminée et varie d'un cas à l'autre suivant les exigences de construction dans un générateur   hydromagné-   tique particulier. 



   La présente invention a pour but principal de procurer un conduit générateur hydromagnétique comprenant   un   dispositif servant à produire un mélange combustible homogène. 



   Cela étant, 'l'invention réside d'une manière générale dans un générateur hydromagnétique comprenant un conduit présentant un passage allongé, des électrodes placées dans le passage et espacées l'une de l'autre dans un sens latéral du conduit, des moyens pour établir un champ magnétique dans le passage dans un autre sens latéral transversal à l'intervalle entre les électrodes, et un dispositif d'alimentation servant à introduire du fluide de travail dans le passage, le dispositif d'alimentation comprenant des lames d'injection qui s'étendent dans le conduit dans   cet -   autre sens latéral et qui sont espacées les unes des autres dans le sens de l'intervalle entre les.

   électrodes, chaque lame d'injec- tion comportant des orifices   d'injection   formés sur au moins une partie substantielle de sa longueur dans l'autre sens latéral. 



   L'invention ressortira clairement de la description détaillée d'une forme d'exécution préférée donnée ci-après, à titre d'exemple, avec référence au dessin annexé dans lequel: la Fig. 1 est une vue en perspective d'une partie d'un conduit générateur hydromagnétique à réchauffage continu suivant l'invention; la Fig. 2 est une coupe longitudinale du conduit re-. présenté sur la Fig. 1; 

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 la Fig. 3 est une coupe transversale d'une lame d'in- jection utilisée dans le conduit de la Fig. 1; et, la Fig.   4   est une coupe transversale d'une variante de lame d'injection qui peut être utilisée dans le conduit de la 
Fig. 1. 



   La Fig. 1 représente un conduit générateur hydromagné- tique 10 pour lequel des moyens produisant un flux magnétique appropriés (non représentés) sont prévus. Les moyens produisant le flux magnétique qui peuvent, par exemple, comprendre un ai-      mant allongé placé autour du conduit 10 et comportant des enroule- ments magnétiques qui s'étendent le long de ce dernier, ne font pas partie de la présente invention et ne seront donc pas décrits en détail. 



   Quoique les conduits générateurs hydromagnétiques puis- sent être annulaires ou d'autres formes, le conduit   10   est représenté comme étant de forme en substance rectangulaire en coupe et comprend des parois extérieures de construction métalli- . que (non représentées) qui peuvent être convenablement refroidies. 



   Des parois intérieures formant une garniture 12 qui est de préfé- rence fabriquée en céramique ou une matière isolante à haute température telle que du zircone tapissent intérieurement les parois extérieures du conduit. 



   Les électrodes   14,   fabriquées en une matière telle que du borure de zirconium, sont convenablement fixées sur des parois extérieures opposées du conduit 10 de manière à être placées l'une en face de l'autre dans le passage de circulation de fluide 16 qui s'étend dans le sens de l'axe de référence X. L'intervalle entre les électrodes se mesure donc dans le sens de l'axe de référence      
Y perpendiculairement au sens de la circulation du fluide. De plus, ' un flux magnétique, indiqué par le chiffre 18, est produit par les moyens producteurs de flux mentionnés plus haut dans le sens de l'axe de référence Z perpendiculairement au sens de la circulation 

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 du fluide et à l'intervalle entre les électrodes. 



   Les électrodes 14 sont ou bien continues tout le long du conduit comme le montre le dessin ou bien formées d'éléments espacés (non représentés) répartis le long du conduit. Des conne-   xions   appropriées peuvent être effectuées entre les électrodes ,   14   et des bornes de circuit extérieures lorsque du courant est      produit pendant le fonctionnement du conduit générateur 10. 



   Le fluide de travail ou gaz ionisé comprend un mélange de fluide primaire comprenant des produits de combustion et un excès d'agent de combustion, convenablement transporté de la chambre de combustion précitée vers une partie d'extrémité d'entrée   24   du conduit 10 avec une vitesse et une température d'entrée convenant pour produire du courant dans le conduit 10. Afin d'augmenter l'ef- ficacité de production de courant du conduit 10' on prolonge la combustion tout le long du conduit et, à cet effet, on injecte 
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 IL.ent de combustion additionnel dans le courant en circulation, au mot,-.de lames d'injection 26.

   L'agent additionnel est un 1 combustible1 que de l'acétylène ou du charbon pulvérisé en- traîné par   l'air     @   les produits de combustion si le fluide de travail d'entrée contient un excès d'oxygène comme agent de com- bustion ainsi que par les produits de combustion primaires ou il s'agit d'un oxydant tel que de l'air chaud si le fluide de tra- vail d'entrée   contientun   excès de combustible comme agent de      combustion. 



   Dans la réalisation représentée sur la Fige 3, la lame d'injection 26 comprend une plaque métallique intérieure 28 comportant une chambre d'agent de refroidissement 30 dans laquelle de l'eau ou un autre fluide peut être   convenableent   mis en circu- lation à des fins de refroidissement. Une garniture en céramique 32 est placée autour de la plaque métallique 28 et peut être faite par exemple de blocs   34   et 36 en matière réfractaire et électrique- ment isolante telle que du zircone. Des saillies 38 sur la plaque 

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 métallique 28 peuvent être utilisées pour maintenir les blocs   34   et 36 en place par rapport à la plaque 28.. 



   Un collecteur   40   est prévu près du bord aval de chaque lame 26 et fait de préférence partie intégrante de la plaque 28. 



   De plus, le collecteur 40 s'étend de préférence en substance sur toute la longueur de la lame 26 de sorte qu'un agent de combustion transporté dans la chambre   42   de la lame est déchargé en substance uniformément en travers du passage 16 du conduit (dans le sens de   l'axe   de référence Z) par un ou de préférence plusieurs orifices d'injection allongés 44. 



   Dans la forme d'exécution de la Fig. 4, la lame 26 comprend plusieurs tubes métalliques   46,   48 et 50 dans lesquels de l'eau ou un autre fluide est mis en circulation à des fins de refroidissement. une garniture en céramique ou des blocs de céramique 52 sont placés autour des tubes de refroidissement 46,   48   et 50 pour résister à la chaleur et isoler les tubes électrique- ment comme dans le cas de la réalisation de la Fig. 3. Le col- lecteur   54   est également prévu près du bord aval de la lame 26 de la Fig.   4   et fait de préférence partie intégrante du tube 50. 



   Un agent de combustion transporté dans la chambre 56 du   collec-   teur 54 est donc déchargé dans le passage 16 du conduit par un ou de préférence plusieurs orifices d'injection 58 et, pour assurer l'uniformité de l'injection, il est préférable que les orifices 
58 et la chambre 56 s'étendent en substance sur toute la longueur de la lame 26 de la Fig.   4.   



   En supposant que le courant de fluide primaire comprend dans son mélange un excès d'air ou d'oxydant, on introduit du ' combustible dans les chambres   42   ou 56 des lames d'injection et on le décharge dans le passage 16 du conduit par des orifices   44   ou 58 de manière à former un mélange homogène ou presque homogène du combustible avec le fluide primaire. Le fait que les orifices de décharge ou d'injection   44   ou 58 dans chaque lame 26 sont dis- 

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 posés angulairement les uns par rapport aux autres contribue à produire ce mélange.

   Comme le   mélange   de fluide primaire et de combustible s'écoule vers l'aval, la combustion se produit en substance dans la totalité du passage du conduit jusqu'à ce que le combustible ou l'oxydant soit épuisé par la combustion pendant ' l'écoulement vers   l'aval.   



   Si le courant de fluide primaire entrant est riche en combustible au lieu   d'oxydant, on   introduit.un oxydant tel que de l'air chaud dans les chambres   42   ou 56 des lames d'injection et la combustion se produit vers l'aval ou dans le sens de l'axe de référence X dans le passage 16 du conduit d'une façon semblable à celle décrite plus haut lorsque l'agent de combustion injecté est du combustible. En tout cas, on obtient une conductibilité amé- liorée dans le passage 16 par le mélange de fluide conducteur grâce au maintien de la température du fluide assuré par la com- bustion et grâce au fait que les zones du passage du conduit où la combustion se produit présentent une conductibilité exception- nellement élevée, comme décrit plus haut. 



   Les lames 26 sont montées près de l'extrémité d'entrée 
60 du conduit 10 comme indiqué par le chiffre de référencé 61 et   1)sont   espacées en substance parallèlement de manière à s'étendre dans le sens de l'axe de référence Z entre les parois 62 et 64 du conduit 10. Comme mentionné haut, c'est également le sens . du champ ma,gnétique 18.. L'écartement entre les lames 26 est ainsi établi dans le sens de l'intervalle entre les électrodes et cet écartement ainsi que les dimënsions des lames 26 y compris ,leur largeur W et leur longueur L sont calculés de manière à offrir un obstacle minimum au passage du fluide tout en réalisant d'autres buts tels qu'une injection en substance uniforme de l'agent de combustion utilisé.. 



   S'il le faut, les lames extérieures 26 peuvent être . légèrement inclinées pour   réduira    ?au   minimum   l'obstacle     offert..   

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 au passage du fluide et pour obtenir une uniformité d'injection générale en particulier si le passage d'amont 62 présente   une.sec-   tion supérieure à celle du passage 16 du conduit. Comme les   lames ,!   26 sont prolongées dans le sens du champ magnétique ou transver- salement à l'intervalle entre les électrodes, les trajets de fui- te tels que le trajet 66 passant entre les électrodes 14 sont    interrompus et le courant de fuite d'extrémité est ainsi en interrompus et le courant de fuite d'extrémité est ainsi en   substance contenu ou éliminé..

   Il est intéressant de noter que ces courants de fuite tendent à s'écouler entre les extrémités des électrodes   14   en réponse à la tension produite sur ces électrodes et entraînent ainsi une perte interne du générateur à moins qu'ils soient éliminés. 



   En résumé, on obtient un meilleur rendement ou une meilleure efficacité du générateur hydromagnétique au moyen du réchauffage continu ou de la combustion dans le passage 16 du conduit. On améliore également le générateur en éliminant ou en diminuant les courants de fuite d'extrémité entre les électrodes 14 grâce à la mise en place des lames d'injection 26. 



   .REVENDICATIONS. 
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**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims

1. Générateur hydromagnétique, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit comprenant un passage allongé, des électrodes placées dans le passage et espacées l'une de l'autre dans un sens latéral, des moyens pour établir un champ magnétique dans le passage dans un autre sens latéral transversal à l'intervalle entre les électrodes, et un dispositif d'alimentation pour intro- duire un fluide de travail dans le passage, ce dispositif d'alimen- tation comprenant des lames d'injection qui s'étendent transver- salement dans le passage dans l'autre sens latéral et qui sont espacées les unes des autres dans le sens de l'intervalle entre les électrodes, chaque lame d'injection comportant des orifices d'in- jection formés sur au moins une partie substantielle de sa longueur <Desc/Clms Page number 10> dans l'autre sens latéral.

2. Générateur hydromagnétique suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les lames d'injection sont de forme en substance planes et sont disposées dans le passage de manière à offrir une résistance minimum à l'écoulement du fluide de tra- vail dans le passage. , .

3. Générateur hydromagnétique suivant la revendication 1 ou 2., caractérisé en ce que les orifices d'injection dans chaque lame sont inclinés les uns par rapport aux autres.

4. Générateur hydromagnétique suivant la revendication le 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque lame comprend une plaque allongée comportant une' chambré d'agent de refroidissement formée dans cette plaque et comprenant un collecteur dans lequel, les crifices d'injection sont formés et une garniture extérieure en matière réfractaire et électriquement isolante placée sur la plaque.

5, Générateur hydromagnétique suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque lame comprend un organe en, matière réfractaire et électriquement isolante, plusieurs tubes de circulation d'agent de refroidissement noyés dans la matière réfrac- taire et électriquement isolante et un collecteur dans lequel les orifices d'injection sont formés.

6. Générateur hydromagnétique en substance comme décrit avec référence au dessin annexé.