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invention
Fédération de Russie Patent RU2066516

Way pour déplacer la flamme de gaz MÉLANGE

Way pour déplacer la flamme de gaz MÉLANGE

Nom de l'inventeur:. Irdyncheev LA; Astakhov VI. Kirpichenko VY. Kolomeytsev LF
Le nom du titulaire du brevet: Institut de recherche Joint Stock Company of Steel
Adresse de correspondance:
Date de début du brevet: 05.01.1994

Utilisation: Déplacer mélange gaz-plasma dans les canaux droite et courbes dans les centrifugeuses, etc. L'invention converti en un plasma et ensuite déplacée seulement une mince couche du mélange de gaz en contact avec une surface qui entraîne par friction le mélange gazeux. L'état de plasma d'un support de couche mobile des courants de Foucault qui se posent dans la répulsion de la couche de plasma à partir de la surface de contact du «coussin» magnétique. La différence de vitesse entre la couche plasma et le mélange gazeux ne dépasse pas une vitesse critique du gaz utilisé.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

La présente invention concerne le domaine de la technologie plasma et est destiné à la formation et le mouvement de la flamme dans un mélange d'objet en mouvement courbe et droit-canaux dans les centrifugeuses, et dans un milieu continu de gaz stationnaire.

formation plasma et le mouvement du mélange gaz-plasma est généralement effectué en trois étapes:

  1. l'obtention de plasma dans la torche à plasma.
  2. l'accélération du plasma dans les accélérateurs.
  3. mouvement (transport) dans un plasma linéaire spécial ou les systèmes à plasma-optique incurvées.

méthode connue consistant à former et à déplacer le mélange de plasma gazeux, dans lequel le mélange gazeux est converti en un plasma, placé dans un champ magnétique et ensuite déplacé, en faisant passer un courant électrique à travers elle.

La force agissant sur le plasma (conducteur) dans un champ magnétique est:

FB · l · I [H] (1)

où: F la force agissant sur le conducteur transportant du courant, H;

induction magnétique B, T;

I conducteur longueur, m;

l le courant dans le conducteur A.

Education, l'accélération et le mouvement du plasma entièrement et partiellement ionisé dans les champs électriques et magnétiques croisés sont exposés dans [IS Abramov, "Accélérateurs Plasma et moteurs à réaction électrique» (Lectures) Leningrad Institut électrotechnique, Leningrad, 1978] prototype.

Les inconvénients de cette méthode de Voyage sont: lors du déplacement d'un plasma entièrement ionisé, et ses grains ont une grande différence dans les vitesses; lors du déplacement d'un plasma partiellement ionisé il y a une présence d'une vitesse critique entre les couches individuelles et le contact avec le visage, par exemple, des parois de la chambre dans laquelle il se trouve, ce qui empêche la production d'un mouvement à grande vitesse du mélange de gaz et de plasma [ceci est dû au fait que l'approche de la vitesse critique toute l'énergie d'entrée est consacré à l'ionisation des atomes neutres (Alfvén H. Rev. moderne Phys. 1960, Vol. 32. p. 710)]

La présente invention vise à pallier les limitations de vitesse critique entre le mélange de gaz plasma et la surface en contact avec lui, tout en assurant un strictement fixe prédéterminé de sa vitesse de déplacement.

L'objectif est atteint par le fait que le mélange gazeux est converti en le plasma ionisé, placé dans un champ magnétique et se déplace par rapport à la surface de contact en faisant passer un courant électrique à travers elle, tandis que le plasma est converti et est ensuite déplacée seulement une couche périphérique mince du mélange de gaz en contact avec la surface, qui entraîne par friction le mélange gazeux, la différence de vitesse entre la couche plasma et le mélange gazeux ne dépasse pas une vitesse critique du gaz. L'état de plasma de déplacer le support de la couche périphérique des courants de Foucault qui se produisent lorsque la répulsion magnétique "coussin" de la couche de plasma à partir de la surface en contact.

Dans le même temps, la contribution des courants de Foucault dans la température de la couche de plasma en mouvement est définie par la formule:

T £ 2.5 · 29 Octobre · E t / N poison (2)

où T ^ contribution à la température de la feuille de plasma provoquée par des courants de Foucault, K;

E -à- dire l'énergie dépensée sur le freinage magnétique, W;

N empoisonner le nombre de noyaux dans la feuille de plasma.

Ainsi, une couche de plasma complètement ionisé sépare la surface de contact du gaz ionisé et supprime la limitation de la vitesse critique Alfvén pour le gaz partiellement ionisé par rapport à la surface en contact avec lui. Dans le même temps, l'interface entre le plasma et le gaz des frontières qui limitent est, donc quand donner du plasma à partir de la surface au-dessus de la vitesse critique tout le volume à contacter sa partie ionisé et gaz neutre se déplace comme un corps rigide [Korobtsev TS.V. non ionisée Rusanov VD "Centrifugeuse plasma plasma réacteur chimique d'un type nouveau." Le Comité d'Etat pour l'énergie atomique de l'URSS, Moscou, 1988, p. 29]

Considérons une méthode pour déplacer le mélange de plasma de gaz de mélange de plasma gazeux Exemple rotation dans la centrifugeuse.

La densité de la force centrifuge par unité de surface du cylindre est égale à:

Fp m 2 · V / (R .S b [N / m 2] (3)

où: F i force centrifuge par unité de surface, N / m 2;

m la masse d'hydrogène par unité de longueur du cylindre, en kg / m;

S = 2 · 6 · R · l latérale de surface de l'unité de cylindre d' une longueur de 2 m;

le rayon de cylindre R, en mètres;

L hauteur du cylindre, m;

V vitesse linéaire de rotation, m / c.

Le champ magnétique qui est nécessaire pour créer une force centrifuge pour compenser le mélange de rotation peut être déterminé par la formule:

F l = B 2 / 0 = F n (4)

d'où

(5)

où: F n densité (par unité de surface) de la force de lévitation, N / m 2;

F u force centrifuge, N / m 2;

0 magnétique constant, B · c / A · m.

Le champ magnétique peut compenser la force centrifuge est que la couche pariétale de gaz transformé en plasma.

L'une des caractéristiques importantes du plasma au cours de son interaction avec le champ magnétique est sa conductivité électrique, qui est déterminée par la formule:

(6)

dans lequel: G conductivité du plasma, 1 / ohm · m;

à la constante de Boltzmann, J / K;

température du plasma T, K;

0 la constante électrique, F / m;

la charge d'ions à plasma Z;

e la charge élémentaire, o K;

Coulomb logarithme L (L ~ 15);

m e est la masse de l' électron, kg.

Lorsque le plasma circule sur le champ magnétique des forces de freinage se présentent, qui doit être compensée par une force de traction d'un moteur à plasma. Émergente force de freinage peut être déterminé par la formule:

F t F = l / (0,5 · 0 · v · G · h) (7)

où: F t force de freinage électromagnétique densité, N / m 2;

F force de lévitation L densité, N / m 2;

0 la constante magnétique, B · c / A · m;

la vitesse V du plasma, m / c;

G conductivité du plasma, 1 / ohm · m;

h est l'épaisseur de la couche de plasma, m.

Comme on le voit à partir de la formule (7), la force de freinage de l'impact de quatre paramètres: la densité de la force de lévitation, la vitesse du plasma, la conductivité du plasma et l'épaisseur de la couche de plasma.

La densité de la lévitation et le mouvement vitesse de la puissance du plasma sont liés entre eux à chaque cas ont des valeurs bien définies, qui dépendent des tâches expérimentales. L'épaisseur de la couche de plasma, en raison des grandes forces centrifuges peuvent être importants (plus de 10 fois) a augmenté plus que sa taille est réglée automatiquement, en fonction de l'énergie dépensée pour surmonter le frein électromagnétique, par conséquent, de réduire la force de freinage qu'en augmentant conductivité du plasma.

Considérez le travail du processus de rotation du mélange gaz-plasma à l'exemple de rotation d'hydrogène.

Les résultats des calculs de plasma elektroppovodimosti et de freinage électromagnétique d'hydrogène, avec une vitesse de déplacement de 1,5 x 10 5 m / s, porté par les formules (6) et (7) pour différentes valeurs de la température sont présentés dans le tableau. 1.

Des données sur la température de la couche de plasma plasma d'hydrogène obtenu à partir de la formule (2), sous la condition que toute l'énergie dépensée pour vaincre la force de freinage est consommée pour le chauffage du plasma sont indiquées dans la dernière colonne du tableau (formule 2 obtenu à partir de la formule 3.7).

Dans les calculs , on suppose que la caméra est un cylindre de rayon R 2 m de longueur infinie, à l' intérieur duquel tourne une masse volumique d'hydrogène de 5 10 20 poison / m 3, c. E. A 1 mètre de longueur de la chambre est de 0,01 gramme d'hydrogène, tandis que la couche de l'épaisseur de paroi d 0,02 m hydrogène est dans l'état de plasma.

Présenté dans le tableau. 1 données, les conclusions suivantes:

  • la force de freinage avec l'augmentation de température du plasma tombe;
  • un processus constant de rotation de la température de flamme du mélange de la couche de plasma, due à l' échauffement par les courants de Foucault, est inférieure ou égale à 10 8 degrés Kelvin, car à un plasma à conductivité thermique plus faible des courants de Foucault tombe à croître et à la température de la couche de plasma est augmenté et , lorsque le chauffage du plasma par des courants de Foucault de plus de 10 8 degrés Kelvin sa conductivité augmente jusqu'à un degré tel que l'apport d'énergie dans le plasma des courants de Foucault ne sera pas suffisante et sa température diminue. Par conséquent, définir la couche d'auto-cohérent plasma d'état stable à une température T = 10 6 -10 8 K, et est pris en charge uniquement par le chauffage du plasma par des courants de Foucault.

Way pour déplacer la flamme de gaz MÉLANGE

Présenté dans le tableau. 1 données nous permettent d'estimer les coûts de l'énergie pour la rotation du mélange flamme:

P r = F r · S · V · 6 t (8)

où: P -à- dire l'énergie dépensée sur le freinage électromagnétique, MWh;

F r> densité de force de freinage électromagnétique, N / m 2;

S bSurface cylindrique, m 2;

V Vitesse de rotation du plasma, p.

Les calculs ont été effectués pour un atome d' hydrogène lorsqu'il tourne dans le rayon de la chambre cylindrique 2 à une vitesse linéaire de 1,5 x 10 5 m / c à des températures proches de la paroi de la couche de plasma est de 10 5, 10 6 et 10 7 K. Le volume de la zone considérée du cylindre est de 12,6 m 3 la surface latérale est de 2 12,6 m, une teneur en hydrogène de 0,01 g pour 1 mètre linéaire du cylindre.

Pour ces conditions, une rotation d'hydrogène pendant 1 heure , l' énergie consommée égale à 5400 MW, à une température de plasma de 10 5 K et la force d' amortissement 2,870 N / m 2, dont l'énergie est égale à 170 MW , alors que la température du plasma Juin 10 K et la force d' amortissement 91 N / m 2, et 5,4 mW à 10 7 K et la force de freinage de 2,9 n / m 2.

Ces données suggèrent que l'énergie reçue ne peut pas être un obstacle à la mise en œuvre de la méthode parce que le plasma de gaz de mélange de rotation, dans ce dernier cas, par exemple, un bloc de 1000 MW NPP peut fournir près de 200 de ces unités de travail.

Si créer une surface de paroi de la couche de plasma, et une poussée magnétique et électromagnétique "coussin" positionné le long de l'axe longitudinal du canal, le mélange de gaz plasma est déplacé le long de l'axe longitudinal du canal et supérieure à la vitesse critique, sera nettement plus faible dans ce champ magnétique, créant ainsi la lévitation de plasma que rotation du plasma, car dans ce cas il n'y a pas de forces centrifuges qui pressent le plasma aux parois de la chambre.

Si la surface extérieure de la nacelle, par exemple dirigeable générer le plasma et une poussée électromagnétique magnétique "coussin" le long de son axe longitudinal, le mélange de gaz plasma pour être déplacé le long de son axe longitudinal et à créer une poussée du jet.

Le procédé peut être utilisé pour créer des centrifugeuses à gaz plasma et d'autres appareils nécessitant une grande vitesse et il n'y a pas de frottement entre le gaz et avec elle la surface en contact.

REVENDICATIONS

Procédé de déplacement du mélange de plasma de gaz réside dans le fait que le mélange gazeux est converti en le plasma ionisé, placé dans un champ magnétique et se déplace par rapport à la surface de contact en faisant passer un courant électrique à travers elle, caractérisée en ce que le plasma est transformé et est ensuite déplacée seulement une couche périphérique mince du mélange gazeux , en contact avec la surface qui entraîne le mélange gazeux, la différence de vitesse entre la couche plasma et le mélange gazeux ne dépasse pas une vitesse critique pour le gaz, dans lequel l'état de plasma du support mobile de la couche périphérique des courants de Foucault, qui apparaissent dans la répulsion magnétique "coussin" la couche de plasma à partir de la surface en contact.

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Date de publication 15.02.2007gg