CH382842A - Verfahren zum Betrieb eines magnetogasdynamischen Generators mit halboffenem Kreislauf - Google Patents

Description

  Verfahren zum Betrieb eines     magnetogasdynamischen        Generators     mit     halboffenem    Kreislauf    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb  eines     magnetogasdynamischen        Generators    mit     halb-          offenem    Kreislauf zur Erzeugung elektrischer Ener  gie, durch dessen in einem Magnetfeld liegenden  Kanal heisses Arbeitsgas mit hoher Geschwindigkeit  strömt, welches beim Eintritt in den Kanal zur Er  langung hoher elektrischer Leitfähigkeit durch Bei  mischung von Stoffen zusätzlich ionisiert wird.  



  Aus der Literatur sind für     magnetogasdynamische     Generatoren zwei Ausführungsformen bekannt, näm  lich mit geschlossenem und mit offenem Kreislauf.  



  Beim geschlossenen Kreislauf wird das Arbeitsgas  mit dem     Zusatzstoff    in ständigem Umlauf durch den  Generator geführt, wobei nichts     verlorengeht.    Bei der  Wahl des Arbeitsgases und des Zusatzstoffes spielen  daher wirtschaftliche Überlegungen nur eine unter  geordnete Rolle; man wird sich also von physikali  schen und chemischen Gesichtspunkten leiten lassen.  Zur Vermeidung der Korrosionsgefahr, die bei den  auftretenden hohen Temperaturen besonders gross ist,  wählt man als Arbeitsgas ein     inertes    Gas, vorzugs  weise ein Edelgas.

   Als     Zusatzstoff    käme theoretisch  jedes Element der ersten bis dritten Gruppe des  Periodischen Systems in Frage, doch ist die Ver  wendung von Cäsium wegen seines kleinen     lonisie-          rungspotentials    und auch noch aus anderen Gründen       naheliegend.    Bei den Projekten wird heute dem  Cäsium der Vorzug gegeben. Der Nachteil des Gene  rators mit geschlossenem Kreislauf liegt darin,     dass     die Wärmezufuhr zum Arbeitsgas über Wärmetau  scher oder mit Atomenergie an der Stelle der höch  sten Temperatur erfolgen     muss    und daher technisch  schwierig durchzuführen ist.  



  Beim offenen Kreislauf wird durch Verbrennung  ständig neues Arbeitsgas erzeugt und dem Generator  zugeführt. Zusammen mit den Abgasen     verlässt    auch    der     Zusatzstoff    die Anlage. Die Möglichkeit,     dass     sich der     Zusatzstoff    an den nachgeschalteten Wärme  tauschern ablagert, wurde bereits in Betracht gezogen,  doch sind die so gewonnenen Mengen zweifellos ge  ring. Es ergibt sich somit die Notwendigkeit, bei der  Wahl des Zusatzstoffes auf äusserste Wirtschaftlich  keit zu sehen. Dies führt zur Verwendung von       Kaliumverbindungen,    die schon bei verhältnismässig  kleiner Konzentration eine hohe Leitfähigkeit des  Gases bewirken.

   Andere Zusatzstoffe sind bisher  nicht vorgeschlagen worden, da entweder ihre Ein  heitspreise zu hoch sind oder sie in sehr grosser  Menge verwendet werden müssen, was neben der  Verteuerung oftmals auch noch andere Nachteile mit  sich bringt. Der Nachteil des     Generators    mit offenem  Kreislauf besteht darin,     dass    die Zusatzstoffe verloren  sind und sie daher möglichst sparsam eingesetzt wer  den müssen, wodurch die erreichte elektrische Leit  fähigkeit unterhalb des physikalisch möglichen Maxi  mums bleibt.  



  Die Erfindung bezweckt die Vereinigung der  Vorteile der     magnetogasdynamischen    Generatoren  mit geschlossenem und mit offenem Kreislauf unter  Vermeidung der beiderseitigen Nachteile. Dieses Ziel  wird dadurch erreicht,     dass    zur     Ionisierung    ein Ele  ment der ersten bis dritten Gruppe des Periodischen  Systems in reiner Form oder als Verbindung ver  wendet wird<B>'</B> das nach dem Durchströmen des Gene  rators aus dem Arbeitsgas zurückgewonnen wird,  während das Abgas in die Atmosphäre entweicht.  



  An Hand der einzigen Figur der Zeichnung wird  im folgenden eine beispielsweise Ausführung der Er  findung erläutert. Bei<B>1</B> strömt das durch Ver  brennung erzeugte hochtemperierte Arbeitsgas zum  Generator, dem bei 2 ein     Zusatzstoff    zur Erhöhung  der elektrischen Leitfähigkeit beigemischt wird. Nach-      dem das Arbeitsgas unter Energieabgabe den Kanal<B>3</B>  des     Generators    durchflossen hat, wird es in einem  Wärmetauscher 4 möglichst weit abgekühlt. Dieser  Wärmetauscher kann ein Teil einer     Dampfturbinen-          anlage,    z.

   B. deren Dampferzeuger, sein oder zur       Vorwärmung    des Brennstoffes und der Verbren  nungsluft für den Generator selbst dienen, aber auch  zu einem beliebigen anderen Nutzsystem gehören.  Anschliessend durchströmt das Arbeitsgas einen Gas  wäscher<B>5,</B> der eine     Gasreinigungsanlage    bekannter  Art sein kann. Bei<B>6</B> wird das nötige Spülwasser zu  geführt. Auf diese Weise wird der Zusatzstoff vom  Arbeitsgas getrennt und sammelt sich als     wässrige     Lösung im Sumpf<B>7.</B> Mit der     Absprühanlage   <B>8</B> wird  der Wärmetauscher 4 periodisch gereinigt; auch diese  Lösung sammelt sich im Sumpf<B>7.</B> Die gereinigten  Abgase entweichen bei<B>9</B> in die Atmosphäre.  



  Die hier beschriebene nasse Gasreinigung hat  gegenüber dem elektrischen     Gasfiltersystem    den Vor  teil, die hygroskopische Eigenschaft vieler Zusatz  stoffe auszunützen. Die angenähert gesättigte Lösung  des Zusatzstoffes wird durch einfache Filtration von  Verbrennungsrückständen und anderen unlöslichen  Verunreinigungen gesäubert und bei 2 dem Arbeits  gas in fester Form wieder zugeführt oder als     wässrige     Lösung eingespritzt. Auch eine Einbringung gemein  sam mit dem Brennstoff oder der Verbrennungsluft  ist möglich.  



  In Anlehnung an die Systematik des     Gasturbinen-          baues    wird der beschriebene Vorgang als     halboffener     Kreislauf bezeichnet, weil das Arbeitsgas in einmali  gem Durchgang durch den     magnetogasdynamischen     Generator geführt wird, während der     Zusatzstoff     nach dem Durchgang durch den Generator mit Hilfe  einer     Gasreinigungsanlage    vom Arbeitsgas getrennt  und neuerlich frischem Arbeitsgas beigemischt wird,  also einen geschlossenen Kreislauf beschreibt.  



  Durch die Rückgewinnung sind die unvermeid  lichen Verluste an     Zusatzstoff    nur gering. Somit  spielen wirtschaftliche     überlegungen    nur noch eine  untergeordnete Rolle, und es kann daher jeder be  liebige     Zusatzstoff   <B>-</B> es kommen dafür nur die Ele  mente der ersten bis dritten Gruppe des Periodischen  Systems in Frage<B>-</B> in der Menge eingesetzt werden,  die zur Erreichung der optimalen Leitfähigkeit nötig  ist.

   Es können das sowohl die bisher ausschliesslich  vorgesehenen Cäsium- und     Kaliumverbindungen    sein,  die nun in erhöhter Konzentration verwendet werden  können, als auch Stoffe, die sich durch bessere  Korrosionseigenschaften auszeichnen, die aber bisher  nicht in Betracht gezogen wurden, weil ihr     Ionisie-          rungspotential    höher liegt als jenes von Cäsium oder    Kalium und die daher dem Arbeitsgas in grossen  Mengen zugesetzt werden müssen.  



  Der     magnetogasdynamische    Generator mit     halb-          offenem    Kreislauf ist im Aufbau dem Generator mit  offenem Kreislauf ähnlich, umschliesst jedoch auch  die     Vortelle    des     Generators    mit geschlossenem Kreis  lauf. Bei der Wahl des Zusatzstoffes steht nicht mehr  die Kostenfrage im Vordergrund; es können in er  höhtem Masse sowohl seine physikalischen als auch  seine chemischen Eigenschaften berücksichtigt wer  den, und die gesamte Anlage kann nach neuen Ge  sichtspunkten ausgelegt werden, wodurch die Er  reichung des Optimums in greifbare Nähe rückt.

   So  stellt sich der Generator mit     halboffenem    Kreislauf  den beiden bekannten Ausführungen nicht nur als  ebenbürtig zur Seite, sondern erweist sich ihnen auf  Grund der genannten Vorteile als überlegen.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Verfahren zum Betrieb eines magnetogasdyna- mischen Generators mit halboffenem Kreislauf zur Erzeugung elektrischer Energie, durch dessen in einem Magnetfeld liegenden Kanal heisses Arbeitsgas mit hoher Geschwindigkeit strömt, welches beim Ein tritt in den Kanal zur Erlangung hoher elektrischer Leitfähigkeit durch Beimischung von Stoffen zusätz lich ionisiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ionisierung ein Element der erstenbis dritten Gruppe des Periodischen Systems in reiner Form oder als Verbindung verwendet wird,

   das nach dem Durch strömen des Generators aus dem Arbeitsgas zurück gewonnen wird, während das Abgas in die Atmo sphäre entweicht. <B>11.</B> Magnetogasdynamischer Generator zur Durch führung des Verfahrens nach Patentanspruch<B>1,</B> ge kennzeichnet durch eine Gasreinigungsanlage zur Rückgewinnung des Zusatzstoffes. <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zur lonisierung des Arbeitsgases ein Zusatzstoff mit hygroskopischen Eigenschaften ausgewählt wird. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Rückgewinnung des Zu satzstoffes das Arbeitsgas noch weiter abgekühlt wird. <B>3.</B> Verfahren nach Patentanspruch<B>1,</B> dadurch gekennzeichnet, dass der zurückgewonnene Zusatz stoff dem Arbeitsgas neuerlich zugeführt wird. 4. Generator nach Patentanspruch<B>11,</B> gekenn zeichnet durch einen Gaswäscher zur Rückgewinnung des Zusatzstoffes.