[發明專利]一種水冷電極磁流體發電通道裝置

在審

• 申請號: 202210354528.3
• 申請日: 2022-04-06
• 公開（公告）號: CN114710003A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 李益文;陳戈;李玉琴;化為卓;張浦幼森;樊津鈺
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: H02K44/10
• 分類號: H02K44/10;H02K44/12;H02K9/19
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 康進興

本發明涉及一種水冷電極磁流體發電通道裝置，主要由電極、通道、側板、端部、絕緣塊、連接件、平臺組成。通道為長方體形空心結構，兩端開口，在通道側壁設置有與電極相匹配的電極通孔，電極通孔相對通道對稱設置；通道由高溫結構陶瓷材料制成；電極成對分別位于通道兩側，側板位于端部和電極所在的通道兩側，電極穿過側板，在通道兩側的絕緣塊的外側；平臺由絕緣材料制成，位于電極、側板、端部、絕緣塊、磁極的下側。該裝置提高了通道壽命，實現了長時間開展磁流體發電實驗研究；電極單獨通過冷卻水進行冷卻，提高了電極的冷卻效果。

技術領域

本發明屬于磁流體動力技術領域，具體涉及一種水冷電極磁流體發電通道裝置。

背景技術

磁流體發電技術就是用燃料直接加熱成易于電離的氣體，使之在2000℃的高溫下電離成導電的離子流，然后讓其在磁場中高速流動時，切割磁力線，產生感應電動勢，即由熱能直接轉換成電能，由于無需經過機械轉換環節，所以稱之為直接發電，其燃料利用率得到顯著提高。

導電流體在通道中橫越磁場流過時，由于電磁感應而在垂直于磁場和流速的方向上感生出一個電場，如把導電流體與外負載相接，導電流體中的能量就可直接轉換成電能，向外輸出，省去普通發電機組中某些能量轉換的中間過程，在這種發電裝置中主要部件是發電通道、電極和磁場。

磁流體發電無需運動部件，結構緊湊，起動迅速，環境污染小，可以直接從導電流體中進行能量提取。它的基本原理是法拉第電磁感應定律，即導電流體在通道中切割磁感線產生感應電動勢，對電能進行提取并輸出。磁流體發電在高超聲速飛行器機載供電技術領域具有廣闊的應用前景，進行相關的地面試驗研究具有重要意義。

磁流體發電通道是磁流體發電的核心機構，其中的熱電磁轉換過程就發生在該機構內。在不同的應用領域，磁流體發電通道的結構與運行原理也不盡相同，目前，針對磁流體發電通道的研制工作主要集中在結構簡單、原理清晰、效率較高的直線型磁流體通道。根據原理的不同，直線型磁流體發電通道又分為連續電極型、分段法拉第型、霍爾型和對角線型。分段法拉第型磁流體發電通道由于原理清晰、結構簡單、穩定性好，被廣泛應用到霍爾參數和通道尺寸都比較小的磁流體發電系統中。

開展磁流體發電實驗研究首先要產生導電流體，對于空氣，在2000K才開始微弱電離，在4000K以上才能產生滿足開展磁流體發電實驗的導電流體。開展磁流體技術實驗時，通常采用向高溫燃氣中注入電離種子的方式來獲得磁流體發電工質。這種情況下，流經發電通道的流體溫度一般在2000K以上，在高溫條件下長時間穩定工作成為了磁流體發電通道設計的主要技術難題，高溫會給發電通道帶來諸如壁面燒蝕，電極表面氧化，通道熱變形等問題。

目前，磁流體發電裝置經常采用熱沉式結構，該方式雖然可以降低發電通道的設計要求，但是由于高溫氣流的燒蝕，該類裝置的通道工作壽命較短。

發明內容

為了克服磁流體發電裝置中通道工作壽命短的不足，本發明提出了一種水冷電極磁流體發電通道裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種水冷電極磁流體發電通道裝置主要由電極、通道、側板、端部、絕緣塊、連接件、平臺組成。

所述通道為長方體形空心結構，兩端開口，在通道側壁設置有與所述電極相匹配的電極通孔，所述電極通孔相對所述通道對稱設置；所述通道穿過所述端部，與所述端部配合相接；所述通道由高溫結構陶瓷材料制成；所述電極成對分別位于所述通道兩側。

所述側板位于所述端部和所述電極所在的通道兩側，所述電極穿過所述側板，在所述通道兩側的所述絕緣塊的外側。所述連接件通過所述端部使兩側板、端部固定連接。所述側板位于所述平臺上；側板的兩端分別設有4個螺桿孔，用于固定側板和端部，側板的螺桿孔與端部的螺桿孔相對應。

所述絕緣塊由絕緣材料制成，相對所述通道對稱放置，位于所述電極所在的通道的兩側，且位于通道同一側的所述電極之間，所述絕緣塊在通道和側板之間。