高断熱効率を有する非平衡ファラデー型MHD発電機の開発

高绝热效率非平衡法拉第型磁流体发生器的研制

基本信息

批准号：
08780468
负责人：
末包哲也
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

セシウムを添加したアルゴンを作動気体に用いて、10.2%のエンタルピー抽出率を実証した、衝撃波管駆動のファラデー型MHD発電実験装置を用いて実験を行った。衝撃波管装置によって澱み点圧力0.4MPa、澱み点温度2000Kの超音速ガス流を約1ms流すことができる。発電機の発電流路入口に相当する部分に放電のための電極を3対設置し、高繰り返しパルス発生装置によって放電を行いプラズマの発生を試みた。断熱効率の計測には、澱み点圧力の計測が不可欠であり、澱み点圧力の損失メカニズムを明らかにするために、新たに澱み点圧測定用のピト-管を設置し、計測を行った。はじめに、断熱効率と発電機入口出口断面積比の理論的指摘を確認するために、流路断面積比、出口マッハ数、断熱効率の関係について調べた。作動流体にはアルゴン、ヘリウムを用い、それぞれの作動流体に対して、理論的に予測される値とよく一致した実験結果が得られた。また、ヘリウムを用いた場合、アルゴンに比べ高い負荷率での運転が可能であることが分かり、14.1%のエンタルピー抽出率と42.2%の断熱効率を実証した。次に、予備電離による性能向上の可能性を探る実験を行った。予備電離に必要な高繰り返し放電のための装置を試作し、試験を行った。その結果、シ-ドした作動流体がノズル内にある場合、良好な放電特性を得た。これを用いて、予備電離をした場合としていない場合を比較した実験を行った。放電構造の一様化が観察され、低負荷抵抗時の発電流路入り口付近での発電性能の向上か見られた。なお、予備電離の実験についてはシ-ド率の変化による影響も指摘されており、今後、より詳細な検討が必要であることが分かった。

该实验是使用冲击管驱动的Faraday MHD发电实验装置进行的，该实验装置是用作工作气体的，表明焓提取率为10.2％。冲击管设备可以以0.4 MPa的停滞点压力流动超音速气流，而停滞点温度为2000 K约1 ms。将三对放电电极安装在对应于发电机电流生成路径的入口的零件中，并使用高重复脉冲发生器放电以尝试产生等离子体。停滞点压力的测量对于测量绝缘效率至关重要，为了阐明停滞点压力损失的机理，安装了停滞点压力并进行测量的新坑管。首先，为了确认热绝缘效率的理论点以及发电机入口和出口的横截面面积比，我们研究了流动路径的横截面面积比，出口马赫的数量和绝缘效率之间的关系。将氩气和氦气用作工作流体，并获得了与每种工作流体的理论预测值非常吻合的实验结果。此外，当使用氦气时，发现以高负载速率运行，其焓提取率为14.1％，热绝缘效率为42.2％。接下来，我们进行了一项实验，以探索通过预电之前改善绩效的可能性。原型并测试了用于预电之前的高度重复排放的设备。结果，当座椅工作流体位于喷嘴内时，获得了良好的排放特性。使用此过程，进行了一个实验，以比较进行预取离的情况。观察到排放结构的均匀性，并观察到在低负载电阻下电流路径的入口附近，发电性能得到了改善。此外，座椅率变化的影响在离子化实验中也指出，并且已经发现将来需要更详细的检查。