Содержание материала

Итак, рождение МГД-генератора состоялось. Но пока он совсем еще младенец, пользы не приносит, а расходов требует немалых. Но так ведь бывает со всяким младенцем, прежде чем он вырастет и начнет помогать своим родителям и всему обществу. Пока растет младенец и набирает силы, окружающие и близкие с любопытством и надеждой присматриваются к нему — что- то из него получится? Какое же будущее сулят МГД-генератору инженеры и ученые различных стран, работающие над этой проблемой?
В зависимости от рода источника тепла МГД-генераторы предполагается создавать двух типов: генератор, работающий по открытому циклу и предназначенный для преобразования тепла, получающегося при сгорании обычных сортов жидкого, газообразного или твердого топлива, и генератор, действующий по замкнутому циклу. Этот генератор будет служить для превращения в электроэнергию тепла, выделяющегося в атомных реакторах.
В свою очередь, МГД-генераторы открытого цикла могут разделяться на две основные разновидности. Первая— «чистые» МГД-генераторы, в которых электроэнергия получается только за счет МГД-процесса. Такие генераторы вряд ли будут применяться на практике. Ведь выходящая из МГД-генератора струя газа имеет температуру более 1000° К и, кроме того, обладает значительным запасом кинетической энергии, так как газы выходят из генератора с большой скоростью.
Схема энергетической установки с МГД-генератором
Рис. 6. Схема энергетической установки с МГД-генератором:
1—двигатель-генератор, служащий для запуска компрессора, а затем для выработки электроэнергии; 2—газовая турбина; 3 — компрессор; 4 — подогреватель воздуха; 5 — МГД-генератор; 6 — камера сгорания; 7 — электроды МГД-генератора; 8 — диффузор
Бросать такие богатства на ветер — непростительное расточительство!
Вторая разновидность — энергетические установки, в которых газы, выходящие из МГД-генератора, используются для получения электроэнергии или производства полезной работы при помощи тех или иных способов. В этом случае МГД-генератор служит своего рода высокотемпературной приставкой, позволяющей увеличить экономичность всей установки в целом.
Выходящие из МГД-генератора газы можно использовать для дополнительной выработки электроэнергии с помощью обычного генератора, соединенного с паровой турбиной. Пар для работы турбины будет получаться в котле, вода в котором нагревается горячими газами. В другом случае газы могут непосредственно поступать в газовую турбину, также соединенную с генератором электроэнергии. Примерная схема такой установки показана на рис. 6. Наконец, выходящие из МГД-генератора газы можно использовать для создания тяги, необходимой для движения какого-либо космического или обычного корабля. Правда, тут правильнее говорить об использовании части энергии струи газа реактивного двигателя для получения электроэнергии МГД-способом. У такого двигателя вся струя или часть ее будет проходить через магнитное поле и генерировать МГД-способом электроэнергию, необходимую для обеспечения работы многочисленных устройств корабля. При этом основная доля энергии будет, конечно, расходоваться на создание тяги.
Несколько слов об МГД-генератор ах, работающих по замкнутому циклу. В таких генераторах можно обойтись без различных «хвостовых» частей, так как газы, выходящие из генератора, снова возвращаются в камеру, где они нагреваются теплом, получаемым от атомного реактора. Кроме того, при замкнутом цикле будет значительная экономия присадок, ионизирующих газ. Эти присадки, или добавки, в реакциях не участвуют и поэтому практически не будут расходоваться. Применение в качестве рабочего тела инертных газов (неона или аргона) с добавкой цезия, позволяющей обеспечить частичную ионизацию газа и получить необходимую его проводимость при не столь высоких температурах, дает возможность решить и температурную проблему.
Каковы же перспективы МГД-способа получения электроэнергии? Из опубликованных в печати материалов следует, что такой метод прежде всего может быть применен в качестве «высокотемпературной добавки» к обычным электростанциям и другим энергетическим установкам. Такая «добавка» усложнит, конечно, всю установку, но зато позволит увеличить ее экономичность.

Рис. 7. Схема МГД-электростанции, работающей на угольной пыли:
Схема МГД-электростанции, работающей на угольной пыли
1 — бункер с размолотым углем; 2 — камера сгорания; 3 — электроды в канале МГД-генератора (магнитное поле направлено перпендикулярно к рисунку); 4—подогреватель воздуха; 5 — пароперегреватель; 6 — промежуточный перегреватель пара; 7 — испарительный участок; 8 — выхлоп газов; 9 — турбина среднего давления; 10 — турбина высокого давления; 11 — воздушный компрессор; 12 — турбина низкого давления; 13 — конденсатный насос; 14 — главный конденсатор; 15 — дополнительный генератор обычного типа; 16 — преобразователь постоянного тока в переменный

На рис. 7 дана примерная схема американской МГД- электростанции, работающей на продуктах сгорания угля. В такой установке размолотый уголь поступает в бункер, откуда при помощи специального устройства попадает в камеру сгорания, где сгорает в нагретом предварительно воздухе. Продукты сгорания имеют температуру около 3200° К. Нагретый до высокой температуры газ, являющийся продуктом сгорания угольной пыли, поступает в МГД-генератор. При этом для увеличения проводимости газа в него вводятся добавки.
Горячий газ проходит через МГД-генератор, развивая мощность в режиме постоянного тока около 360 000 квт. Горячий газ выходит из МГД-генератора при температуре около 2590° К и подогревает воздух, поступающий в камеру сгорания генератора. Далее газ направляют в паровой котел, состоящий из нескольких секций. Первоначально газ проходит пароперегреватель, затем — через секцию, в которой осуществляется промежуточный перегрев пара, и после этого проходит через испарительный пучок парового котла.
Примерный баланс мощности такой установки в киловаттах будет следующим:
Мощность МГД-генератора............................................................... 365 000
Мощность паротурбинного генератора............................................. 97 000
Итого . . . 462 000
Потери................................................................................................... 15 000
Затраты на создание магнитного          поля...................................... 18 000
Затраты на собственные нужды станции......................................... 10000
Итого ... 43 000
Таким образом, полезная мощность станции будет равна 419 000 кет.
Удельный расход тепла при этом составит около 6530 кдж/квт-ч, что примерно на 25% ниже расхода тепла у наиболее экономичных электростанций с установками, работающими по обычной схеме. Повышение экономичности установки достигнуто прежде всего благодаря увеличению начальной температуры цикла Τ1 путем использования МГД-генератора.
Сегодня еще нельзя построить такую электростанцию. Но уже в ближайшем будущем, накопив экспериментальный материал и проведя дополнительные теоретические исследования, можно будет приступить к этой работе.

До сих пор речь шла о получении постоянного тока. Но ведь в современной технике наибольшее распространение получил переменный ток. Можно ли получить его с помощью МГД-генератора?
Да, такая возможность существует. Для этого можно, во-первых, создать переменное магнитное поле в МГД-генераторе. Тогда ток, который снимается с электродов, будет изменяться по тому же закону, что и магнитное поле. Во-вторых, можно сделать прерывистой струю газов. Однако более выгодно вырабатывать в МГД-генераторе постоянный ток и затем с помощью преобразователя превращать его в переменный.