CH392673A

CH392673A - Générateur de courant électrique du type magnétohydrodynamique

Info

Publication number: CH392673A
Application number: CH275562A
Authority: CH
Inventors: Klein Georges
Original assignee: Comp Generale Electricite
Priority date: 1961-05-10
Filing date: 1962-03-06
Publication date: 1965-05-31
Also published as: US3320443A; GB974951A; FR1296700A

Description


  Générateur de courant électrique du type magnétohydrodynamique    La présente invention concerne un générateur de  courant électrique du type magnétohydrodynamique.  



  On sait que de tels générateurs comportent une  chambre de combustion     dans    laquelle on porte un gaz  à haute température, une tuyère à la sortie de la dite  chambre, par laquelle le gaz en question s'échappe et  est projeté dans un conduit entre deux électrodes pa  rallèles disposées dans un champ magnétique, et des  moyens pour recueillir la tension qui se développe  entre lesdites électrodes du fait de l'interaction du gaz  chaud ionisé et du champ magnétique.  



  Si l'on appelle     Wa    la puissance électrique absor  bée par l'enroulement d'excitation du circuit dans le  quel se développe le champ magnétique, et     W,    la  puissance électrique qu'il est possible de recueillir  entre les deux électrodes, il va de soi que le rapport  
EMI0001.0004     
    doit être aussi faible que possible, pour que le ren  dement du générateur soit acceptable ; ce rapport doit  être par exemple de 5 %.  



  On sait d'autre part que, pour des générateurs  homothétiques, la puissance électrique recueillie     W,     varie proportionnellement au volume du conduit du  générateur et au carré de l'induction magnétique dans  ledit conduit. Si l'on appelle S la section du conduit,  L sa longueur, et B l'induction, on a donc       We    =     aB-SL          cz    étant un     coefficient    constant.  



  D'autre part, la puissance W" absorbée par le cir  cuit d'excitation est proportionnelle au périmètre Pa  du bobinage inducteur, à la résistivité     p    du métal con  stituant ledit bobinage, et au carré de l'induction B.  On a donc       Wt          (IP,teBe       Par conséquent  
EMI0001.0013     
    est sensiblement constant pour tous les générateurs  (il est en général voisin de 2), de sorte que l'on peut  écrire  
EMI0001.0014     
    étant une constante.  



  Par ailleurs, la puissance thermique     W,1,    du gaz  chaud à l'entrée du conduit du générateur est propor  tionnelle à la section S de ce conduit, de sorte que  l'on peut écrire finalement  
EMI0001.0016     
    On voit donc que, pour diminuer le rapport  
EMI0001.0017     
    sans augmenter la puissance thermique fournie au gaz  chaud, il faut diminuer la résistivité     p    du métal con  stituant le bobinage d'excitation.  



  D'autre part, on appelle  rendement électrique  d'extraction  le rapport  
EMI0001.0019     
    comme     W,.    est proportionnel à     B2LS    et     W,1,    est  proportionnel à S,     r,    est proportionnel à     B=L.     



  Il est évident que ce rapport doit être aussi grand  que possible ; or on ne peut pas augmenter la lon  gueur L, car on doit conserver des valeurs modérées  aux pertes thermiques et aux pertes de charge du flux  de gaz chaud. On a donc intérêt à augmenter l'induc  tion B ; mais on est rapidement limité dans cette voie      par le poids et l'encombrement du circuit magnéti  que: au-delà d'une induction de 2 teslas environ, le  poids des circuits magnétiques à noyau de fer devient  prohibitif, et l'on est obligé d'utiliser des circuits sans  fer, mais on doit alors évidemment employer, pour  obtenir une même induction, une puissance d'excita  tion     Wd    au moins dix fois plus élevée que pour un  circuit magnétique à fer.  



  Or, puisque, comme on l'a vu plus haut,  
EMI0002.0002     
  
   
EMI0002.0003     
    acceptable,     augmenter    considérablement la puissance  thermique     Wtz    du générateur, si     o    demeure constant.  



  On ne pouvait donc envisager de réaliser jusqu'à  maintenant que des générateurs de très grande puis  sance. En pratique, même en se contentant d'un rap-  
EMI0002.0007     
  
     de 10 %, c'est-à-dire relativement élevé, on ne pou  vait réaliser de façon rentable des générateurs de  puissance thermique inférieure à 400 mégawatts. A  titre d'exemple, un générateur de technique classique  d'une puissance thermique de 800 mégawatts ne per  met de recueillir qu'une puissance électrique utile       W,,    de 200 mégawatts, une puissance     W"    de 20 mé  gawatts étant absorbée dans le circuit d'excitation.  



  La présente invention permet de s'affranchir de  cette sujétion, et elle permet soit d'augmenter le ren  dement d'un générateur de puissance thermique don  née, soit de réaliser des générateurs de puissance  thermique plus faible qu'il n'était possible jusqu'alors,  avec un même rapport  
EMI0002.0010     
    Le générateur magnétohydrodynamique selon  l'invention, qui permet d'obtenir ces résultats, com  porte des moyens pour faire passer un flux de gaz  chaud ionisé, issu d'une chambre de combustion,  entre des électrodes disposées dans un champ magné  tique créé par le passage d'un courant électrique dans  un bobinage, et est caractérisé par le fait que le bobi  nage est refroidi par un fluide à très basse tempéra  ture, en vue d'en diminuer la résistivité,

   ledit fluide  étant fourni par une installation de liquéfaction d'air  que comprend le générateur et qui est destinée à ali  menter en oxygène la chambre de combustion en vue  d'assurer l'entretien de la combustion.  



  II est déjà connu de refroidir des circuits électri  ques au moyen d'un fluide à très basse température,  tel qu'un gaz liquéfié, en vue d'en diminuer la résis  tance ; on a également proposé de refroidir de cette  manière des bobines de circuits magnétiques, mais    non des bobines de générateurs magnétohydrodyna  miques, où il apporte des avantages inattendus et sur  prenants.  



  Le fluide à très basse température peut être un  gaz liquéfié, tel que de l'azote ou de l'air.  



  La résistivité du métal constituant le bobinage  peut ainsi être réduite dans un rapport de l'ordre de  8 (pour un conducteur de cuivre refroidi par de l'azo  te liquide).  



  Il y a lieu toutefois de prendre en considération la  puissance dépensée dans l'installation qui produit le  fluide à très basse température, puisque ce dernier  est liquéfié sur place. Compte tenu de celle-ci, on  peut obtenir une réduction de la puissance totale in  stallée dans un rapport allant de 10 à 100 avec des  bobinages non supraconducteurs portés à une tem  pérature d'environ     30o    K, et de 1000 à 100 000 avec  des bobinages supraconducteurs portés à environ       4o    K.  



  Dans le cas de l'utilisation d'azote liquide comme  fluide de réfrigération, le générateur décrit est parti  culièrement avantageux puisque ce fluide est déjà  fourni pour d'autres besoins dans le générateur.  



  En effet, puisque pour assurer l'entretien de la  combustion dans la chambre de combustion du géné  rateur, on utilise de l'oxygène obtenu sur place par  liquéfaction de l'air on peut utiliser alors pour le re  froidissement du bobinage l'azote liquide constituant  le résidu de cette liquéfaction d'air.  



  Dans ces conditions, le générateur cité plus haut  à titre d'exemple, d'une puissance thermique de 800  mégawatts, fournit une puissance électrique utile de  <B>197,5</B> mégawatts, au lieu de 180, soit un gain d'envi  ron 10 %. D'autre part, on peut réaliser ainsi, dans  des conditions économiques rentables, des généra  teurs dont la puissance thermique peut n'être pas su  périeure à 100 mégawatts.

Claims

REVENDICATION Générateur de courant électrique du type magné tohydrodynamique, comportant des moyens pour faire passer un flux de gaz chaud ionisé, issu d'une cham bre de combustion, entre des électrodes disposées dans un champ magnétique créé par le passage d'un courant électrique dans un bobinage, caractérisé par le fait que le bobinage est refroidi par un fluide à très basse température, en vue d'en diminuer la résistivité, ledit fluide étant fourni par une installation de liqué faction d'air que comprend le générateur et qui est destinée à alimenter en oxygène la chambre de com bustion en vue d'assurer l'entretien de la combustion. SOUS-REVENDICATIONS 1. Générateur de courant électrique selon la re vendication, caractérisé par le fait que ledit fluide est un gaz liquéfié. 2.

Générateur de courant électrique selon la sous- revendication 1, caractérisé par le fait que le gaz li quéfié est de l'air ou de l'azote liquéfié.