Работу устройства поясним, используя рисунок из предыдущего поста. В качестве рабочей среды применяется водяной пар, который поступает в сходящееся коническое сопло слева. При движении в сходящемся коническом сопле скорость его движения возрастает, а давление и температура падают. Режим подбирается таким, чтобы перед входом в цилиндрическую часть сопла пар переходил в насыщенное состояние, и в результате конденсации образовывались капли воды.

Зарядка обеспечивается за счет коронного разряда между иглой 2 и кольцевым электродом 3 при подаче постоянного напряжения на иглу. Положительные ионы во внешней области коронного разряда осаждаются на каплях и на выходе цилиндрической части устройства формируется поток заряженного аэрозоля.

Правая часть сопловой системы профилируется таким образом, чтобы избежать накопления объемного заряда на выходе (скорость потока должна быть больше 15-20 м/с) и обеспечить отсутствия разрядов между струей заряженного аэрозоля и заземленными частями оборудования вблизи выхода генератора.

Основной характеристикой генераторов заряженного аэрозоля является ток выноса, который измеряется в цепи сетчатого коллектора, размещенного на выходе генератора. Современные генераторы обеспечивают ток выноса до 200 мкА.

ЭГД-генераторы

Схема простейшего варианта ЭГД-генератора представлена на рис. 1. Это устройство служит для преобразования энергии газового потока в электрическую энергию. Работает устройство следующим образом.

Высокоскоростной газовый поток (V_пот ≥ 50 м/с) содержащий мелко дисперсные частицы (2а ≈ 0,1-0,7 мкм) поступает в зарядное устройство, образованное коронирующим (сетка с иглами) и заземленным (сетка) электродами. Частица заряжается во внешней зоне коронного разряда. Если на электрод 3 (рис. 1) подано постоянное напряжение положительной полярности, то частицы приобретают положительный заряд.

Далее заряженные частицы с потоком поступают в рабочий промежуток между электродами 4 и 5. Коллектор 5 состоит из параллельных рядов металлической сетки для того, чтобы заряженные частицы, сталкиваясь с поверхностью коллектора, отдавали ему свой заряд.

Таким образом на коллекторе накапливается заряд Q_к и он приобретает потенциал U_к относительно заземленных электродов. Если R_н представляет собой сопротивление нагрузки, то под действием напряжения U_к через него будет протекать ток.

Рис.1. Схема ЭГД-генератора
1 — канал с диэлектрическими стенками;
2 — газовый поток;
3 — коронирующий электрод зарядного
устройства;
4 — заземленный электрод-сетка;
5 — коллектор; R_н – нагрузка.

В рабочем промежутке на частицы действует электрическая сила F_q=Eq, обусловленная напряжением на коллекторе, и противоположно действующая гидродинамическая сила, увлекающая частицы с потоком. Накопление заряда на коллекторе и, следовательно, увеличение напряжения U_кол будет происходить до тех пор, пока газодинамическая сила будет превосходить тормозящую электрическую силу. Другой возможный предельный случай определяется пробоем из-за увеличения напряженности в рабочем промежутке.

В качестве характерных параметров ЭГД-генераторов можно указать напряжение на коллекторе ≈100 кВ и ток в цепи нагрузки ≈100 мкА при напряжении на зарядном устройстве ≈10 кВ и примерно том же значении тока. Таким образом, выигрыш в получаемой мощности соответствует соотношению между напряжением на коллекторе и напряжением на зарядном устройстве.

Комментарии запрещены.