Жидкометаллическое рабочее тело

Жидкометаллические рабочие тела удовлетворяют этому требованию термодинамики лучше, чем вода. Для ртути, например, критическая температура равна 1400 С, т.е. более чем в три раза выше, чем для воды.
Схема установки с.| Схема МГДГ с конденсацией пзровои ( рэзы. МГДГ с жидкометаллическими рабочими телами процесс разгона жидкого металла осуществляется с его частичным парообразованием. Это относится к схемам с одно - и двухкомпонент-ным рабочими телами.
Индукционные магнитогидродинамические машины с жидкометаллическим рабочим телом находят все более широкое применение в качестве электромагнитных насосов для жидких металлов. Разрабатываются также индукционные магнитогидродинамические генераторы.
Устройство кондукционной маг-нитогидродинамической машины. Недостатками кондукционных МГД-машин с жидкометаллическим рабочим телом являются: большая величина рабочего тока ( десятки и даже сотни тысяч ампер) при малом рабочем напряжении ( до 1 - 2 в); необходимость применения токопроводящих металлических стенок каналов, что возможно только для ограниченного числа жидких металлов; трудности в подводе больших токов к жидкому металлу, имеющему высокую температуру.
Значение кратности Л / ( 4) определяет температуру жидкометаллического рабочего тела Т & на выходе из подогревателя, которая находится из теплового баланса зоны подогрева.
Изменение массового фактора U цикла МГДП и относительного расхода жидкометаллического рабочего тела в контуре источника тепла g1 в зависимости от начальной тем пературы и паросодержания а представлены на фиг. С ростом этих параметров U возрастает, а так как при заданных параметрах ПТУ кратность М - const, то g1 ( 5) падает и снижает необходимое количество жидкого металла.
В данной статье приводится термодинамический анализ бинарного цикла для стационарной АЭС с МГДП при использовании жидкометаллического рабочего тела. Как показали эксперименты [5], сталь ЭИ-695Р выдерживает 700 С при давлении водяного пара 225 атм. С учетом соотношений сопряженных параметров при давлении жидкометаллического рабочего тела 5 - 7 атм возможно рассмотрение МГД-преобразовательной установки с начальной температурой термодинамического цикла 800 - 850 С.
Выше на основе работ автора данной книги были рассмотрены главнейшие вопросы теории индукционных МГД-ма-шин с жидкометаллическим рабочим телом. Приведем здесь краткий обзор работ по другим вопросам теории и проектирования этих машин.
Жидкометаллический выключатель. Принцип действия жидкометаллических коммутационных аппаратов состоит в том, что замыкание и размыкание твердотельных контактов ( электродов) осуществляются жидкометаллическим рабочим телом. При этом для перемещения твердотельных контактов или жидкометал-лического рабочего тела используется электромагнитный, электродинамический, индукционный, гидравлический, пневматический, взрывной и аналогичные приводы.
С не может быть достигнуто из-за свойств рабочего тела. В связи с этим жидкометаллическое рабочее тело более чем какое-либо другое отвечает возможности применения высоких температур на АЭС. Так как в ряде работ [1-3] указывается на перспективность использования в атомной энергетике реактора на быстрых нейтронах, охлаждаемого жидким металлом, то целесообразно изучение возможности использования жидкого металла одновременно в качестве теплоносителя в реакторе и рабочего тела в цикле.
Тем не менее в мощных генераторах ( порядка 1 млн. кВт) возможно получение приемлемых технико-экономических показателей. Разрабатываются также МГД генераторы с жидкометаллическим рабочим телом.
Однако жидкие металлы обладают целым рядом серьезных недостатков: требуют больших затрат мощности на прокачку ( в сочетании с низким КПД электромагнитных насосов это существенно снижает эффективный КПД ПТУ); оказывают сильное эрозионное и коррозионное воздействие на элементы установки, в связи с чем затрудняется выбор материалов конструкции, усложняется изготовление отдельных элементов ( уплотнений, лопаток турбин и др.) и сокращается ресурс оборудования; являются токсичными и взрывоопасными. Указанные причины значительно тормозят развитие и совершенствование ПТУ с жидкометаллическими рабочими телами.

Таким образом, значение 7 s T jT при заданном паро-содержании xi является невыгодным как с термодинамической точки зрения, так и из-за увеличения расхода жидкого металла в цикле МГДП. Повышение значения TlS относительно величины по ( 12), найденной методом последовательных приближений, приведет к снижению электрической мощности станции и повысит стоимость электроэнергии, однако уменьшит расход жидкометаллического рабочего тела.
В данной статье приводится термодинамический анализ бинарного цикла для стационарной АЭС с МГДП при использовании жидкометаллического рабочего тела. Как показали эксперименты [5], сталь ЭИ-695Р выдерживает 700 С при давлении водяного пара 225 атм. С учетом соотношений сопряженных параметров при давлении жидкометаллического рабочего тела 5 - 7 атм возможно рассмотрение МГД-преобразовательной установки с начальной температурой термодинамического цикла 800 - 850 С.
Можно представить себе, что винтовая индукционная машина получается из нормального асинхронного двигателя следующим образом: ротор двигателя закрепляется в неподвижном положении, его зубцовый слой вместе со вторичной обмоткой срезается и взамен его на цилиндрическую поверхность неподвижного ротора наматывается спиралевидный, или винтовой, канал с жидким металлом. При включении обмотки статора в трехфазную сеть возникает вращающееся магнитное поле, которое индуктирует в жидком металле вторичные токи. В результате машина может работать в двигательном ( насосном) и генераторном режимах точно так же, как нормальная асинхронная машина и линейные плоские и цилиндрические индукционные МГД-машины с жидкометаллическим рабочим телом. Машины рассматриваемого вида называются также спиральными.
Принципиальная схема бинарной установки при использовании в верхней ступени МГД-преобразователя с конденсацией паровой фазы жидко-металлического рабочего тела смешением представлена на фиг. Для наглядности изображения процесса передачи тепла в бинарном цикле линия, представляющая на фиг. Контур парогенератора в бинарном цикле ( охладителя для цикла МГДП) обеспечивает перенос тепла, воспринятого в камере смешения инжектора жидкометаллическим рабочим телом при нижней температуре Т2, [ К ] цикла МГДП, к рабочему телу цикла ПТУ. Давление насыщения металла, соответствующее температуре Тг отвода тепла от верхнего цикла или температуре раздела бинарного цикла, должно быть приемлемым для стационарных установок.