16. Магнитогидродинамические машины постоянного тока

Магнитная гидродинамика (МГД) является областью науки, изучающей зако­номерности физических явлений в электропроводящих жидких и газовых средах при их движении в магнитном поле. На этих явлениях основан принцип действия различных магнитогидродинамических (МГД) машин постоянного и переменного тока. Некоторые МГД машины начинают в последнее время находить применение в различных областях техники, а другие имеют значительные перспективы при­менения в будущем. Ниже кратко рассматриваются принципы устройства и дей­ствия МГД машин постоянного тока.

Электромагнитные насосы для жидких металлов.

В насосе постоянного тока (рис. 32) канал 2 с жидким металлом помещается между полюсами электро­магнита 1 и с помощью электродов 3, приваренных к стенкам канала, через жидкий металл пропускается постоянный ток от внешнего источника. Так как ток к жидкому металлу в данном случае подводится кондуктивным путем, то такие насосы называются также кондукционными.

При взаимодействии поля полюсов с током в жидком металле на частицы металла действуют электромагнитные силы, развивается напор и жидкий металл приходит в движение. Токи в жидком металле искажают поле полюсов («реакция якоря»), что приводит к снижению эффективности насоса. Поэтому в мощных насосах между полюсными наконечниками и каналом помещаются шины («компенса­ционная обмотка»), которые включаются последовательно в цепь тока канала во встречном направлении. Обмотка возбуждения электромагнита (на рис. 32 не показана) обычно включается последовательно в цепь тока канала и имеет при этом только 1—2 витка.

Применение кондукционных насосов возможно для малоагрессивных жидких металлов и при таких температурах, когда стенки канала можно изготовить из жаропрочных металлов (немагнитные нержавеющие стали и т. д.). В противном случае более подходящими являются индукцион­ные насосы переменного тока.­

Насосы описанного типа стали находить приме­нение около 1950 г. в исследовательских целях и в таких установках с ядерными реакторами, в кото­рых для отвода тепла из реакторов используются жидкометаллические теплоносители: натрий, калий, их сплавы, висмут и др. Температура жидкого металла в насосах при этом составляет 200—600 °С, а в некоторых случаях до 800 °С. Один из выпол­ненных насосов для натрия имеет следующие расчетные данные: температура 800 °С, напор 3,9 кгс/см², расход 3670 м³/ч, полезная гидра­влическая мощность 390 кВт, потребляемый ток 250 000 А, напряжение 2,5 В, потребляемая мощ­ность 625 кВт, к. п. д. 62,5%. Другие характерные данные этого насоса: сечение канала 53 X 15,2 см², скорость течения в канале 12,4 м/сек, активная длина канала 76 см.

Преимущество электромагнитных насосов состоит в том, что ни не имеют движущихся частей и тракт жидкого металла может быть герметизирован.

Насосы постоянного тока требуют для питания источников с большой силой тока и малым напряжением. Для питания мощных насосов выпрямительные уста­новки малопригодны, так как они получаются громоздкими и с малым к. п. д. Более подходящими в этом случае являются униполярные генераторы.

Рис. 32. Принцип уст­ройства электромагнит­ного насоса постоянного тока