Пылеэлектрический генератор

В 1936 году известный советский историк техники В. Данилевский в статье «История техники как один из факторов технического прогресса» настойчиво обращал внимание специалистов на удивительную пароэлектрическую машину Армстронга. «Сейчас, — писал он, — необходимо изучение принципа машины Армстронга советскими электротехниками с целью установить возможность нового оформления этого же принципа...»

<="" p="" style="font-size: 11px; margin-top: 10px; margin-right: 5px; margin-bottom: 10px; margin-left: 5px; text-align: justify; ">

По описаниям удалось установить, что эта машина давала максимальное напряжение в несколько сот тысяч вольт и была, несомненно, самой мощной электрической машиной своего времени. Но расчеты дали также ответ и на вопрос, почему столь любопытная и эффектная идея была предана забвению: к.п.д. машины составлял всего 0,01%! Ничтожность этой цифры надолго отбила у электротехников желание заниматься пароэлектрическими машинами.

Лишь в 1930-х годах, по-видимому, под впечатлением успешной работы электростатических очистителей дыма специалисты снова вернулись к этой идее. Действительно, электростатический очиститель нетрудно превратить в электростатический генератор. Для этого нужно лишь обратить его: с помощью воздушной струи прогонять заряженные в коронном разряде пылинки сквозь электрод-коллектор. В 1930-х годах французские и бельгийские электротехники построили такой «пылеэлектрический» генератор. Война прервала эти работы, и они возобновились лишь 30 лет спустя.

Ученые обратили внимание на то, что в таких установках заряженные твердые частицы транспортируются газом. Изменения, претерпеваемые им, могут быть описаны с помощью давно и хорошо изученных термодинамических циклов. Так родилась идея электрогазодинамического генератора для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую.

Основной элемент такого генератора — «турбина» — канал, в котором газ расширяется и совершает работу над заряженными частицами, заставляя их преодолевать сопротивление электрического поля и двигаться к электроду с высоким потенциалом. Тот же самый элемент, к которому электричество подводится и, заставляя заряженные частицы ускоряться, сжимает газ, становится «компрессором». Компонуя турбину и компрессор с нагревателями и охладителями, можно получить электрические подобия широко известных тепловых двигателей — дизелей, газовых турбин, двигателей Стирлинга, Эриксона и т. д.

В настоящее время нет ни одного электрогазодинамического генератора, работающего по какому-либо из этих циклов. Пока идет отработка лишь одного элемента — турбины. Существующие опытные образцы таких турбин еще очень несовершенны. Их к.п.д. не превышает 15—20%, в то время как к.п.д. современных паровых и газовых турбин достигает 90—95%. Однако термодинамика подсказывает пути повышения к.п.д. электрогазодинамических турбин: их, как паровые и газовые, надо делать многоступенчатыми.

Правда, на первый взгляд сравнение получается не в пользу новинки. Там, где газовой турбине достаточно лишь 10—20 ступеней, электрогазодинамической нужно около 200! Но следует ясно представлять, насколько эти ступени проще — в сущности, каждая из них не более чем участок трубопровода.

Предварительные исследования показали: канал диаметром 50 мм с 200 турбинными и 200 компрессорными ступенями развивает мощность в 50 квт. Для того чтобы получить, к примеру, мощность в 50 тыс. квт, надо 1000 таких каналов соединить параллельно.

Большое влияние на к.п.д. электрогазодинамических турбин и компрессоров оказывают также скорость движения пылегазовой смеси, размер пылевых частиц, давление и т. д. Если в результате учета всех этих мер к.п.д. таких устройств будет доведен до 80—90%, то общий термический к.п.д. электрогазодинамической установки, работающей по циклу Эриксона, станет равным 46— 56%. То есть сопоставимым с к.п.д. современных электростанций...

На схеме:

Электростатический генератор с резиновой лентой. А — электростатическая индукция. A1 — схема генератора Ван де Граафа: 1 — электрод высокого напряжения; 2 — электрод-коллектор; 3 — движущаяся лента; 4 — изолятор; 5 — заряжающая система с коронным разрядом.

Электростатический генератор с диэлектрической жидкостью. Б — схема сообщения электрического заряда жидкости: 1 — лезвие — катод; 2 — сетка — анод; 3 — отрицательно заряженные ионы; 4 — направление потока жидкости. Б1 — схема жидкостного генератора: 1 — инжектор; 2 — конфузор коллектора; 3 — коллектор.

Электростатический генератор с пылегазовым рабочим телом. В — пароэлектрическая машина Армстронга: 1 — поток пара; 2 — деревянный цилиндр с отверстиями; 3 — коллектор; 4 — электрод. B1 — схема одноступенчатого и многоступенчатого электрогазодинамического генераторов: 1 — электрод высокого напряжения; 2 — коллектор: 3 — зона преобразования; 4 — инжектор с коронным разрядом; 5 — нейтрализатор заряда; 6 — вентилятор.

Дата добавления: 2014-01-06