Электродинамический нагнетатель и его канал (варианты)

Электродинамический нагнетатель и его канал (варианты)

Реферат

 

Использование: в машиностроении при проектировании электродинамических нагнетателей. Сущность изобретения: в корпусе из диэлектрического материала выполнено несколько каналов, в которых по ходу потока расположены электроды, поочередно подключенные к разноименным полюсам источника высокого напряжения и выполняющие одновременно функции эмиттера и коллектора, либо могут иметь соответственно указанному чередованию разную конструкцию для выполнения этих функций порознь. Имеющие одинаковые по ходу потока порядковые номера электроды ближайших друг к другу каналов подключены к разноименным полюсам источника. В канале по одному из вариантов в протоках электродов симметрично относительно стенок размещены электрически соединенные с ними деионизаторы с зарядообразовательными частями. В другом варианте зарядообразовательные части имеются у эмиттера. Причем каждый канал может иметь только одну ступень, содержащую два разнополярных электрода. 3 с. и 19 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретения относятся к электрогазодинамическим или электрогидродинамическим (ЭГД) преобразователям и могут быть использованы для сжатия, нагнетания или подачи рабочего тела (рабочей среды) - газа, жидкости, двухфазной среды (пар-жидкость, смесь газа с дисперсными твердыми или жидкими частицами или паром) - в холодильной и криогенной технике и энергетике, компрессоростроении и насосостроении.

Простейший электродинамический нагнетатель [1, с. 150] имеет один канал, ограниченный диэлектрическими стенками, внутри которого установлены электрически изолированно друг от друга эмиттерный с заостренной зарядообразовательной частью и коллекторный электроды, между которыми подключен источник высокого напряжения (ИВН).

Такой одноканальный электродинамической нагнетатель, имеющий только одну ступень преобразования электрической энергии в энергию рабочей среды (то есть только одну пару электродов), имеет малую производимую полезную мощность, характеризуемую произведением развиваемого перепада давления P или напора H на массовый m или объемный Q расход рабочего тела (PQ или Hm). Низок и КПД преобразования, что объясняется, в частности, потерями на перемещение зарядов и увлекаемых ими вследствие вязкостного взаимодействия нейтральных частиц рабочей среды в направлениях, отличных от направления вектора скорости потока, то есть продольной оси канала. Перемещение же зарядов в указанных направлениях обусловлено тем, что силовые линии электрического поля между электродами не имеют преимущественной осевой ориентации.

Поэтому было предложено [2] выполнять нагнетатель из нескольких параллельных каналов для увеличения расхода Q, а каналы - из нескольких последовательных ступеней для увеличения напора H.

Однако установка одинаковых ступеней в параллельно-последовательный ряд приводит к наложению и взаимному негативному влиянию друг на друга электрических полей ступеней соседних каналов. В результате наложения электрических полей ступеней соседних каналов, имеющих в межэлектродных промежутках объемный заряд одного и то же знака, увеличивается "запирающее" действие электрического поля объемного заряда на выход очередных заряженных частиц в зону преобразования. В итоге мощность каждого канала в многоканальной конструкции оказывается ниже, чем в отдельно работающем канале. КПД такого нагнетателя также остается низким, так как причины его снижения не устранены.

Выполнение каналов из нескольких последовательных ступеней также приводит к ухудшению условий работы каждой ступени по сравнению с теми, которые имеют место в одноступенчатой конструкции. Это объясняется, во-первых, причиной, аналогичной описанной выше, то есть взаимным влиянием электрических полей соседних последовательно расположенных ступеней. Во-вторых, вследствие неполной рекомбинации зарядов на коллекторном электроде данной ступени часть из них "проскакивает" в зону действия следующей ступени и препятствует выходу одноименных зарядов, создаваемых зарядообразовательной частью эмиттерного электрода этой следующей ступени. Поскольку "проскакивающие" заряды тормозятся полем эмиттера следующей ступени, вследствие вязкостного взаимодействия с ними нейтральных частиц последние тоже тормозятся, что в итоге снижает среднюю скорость потока и уменьшает КПД.

Обе названные причины обусловливают понижение пробивного напряжения между электродами в канале с последовательными ступенями по сравнению с отдельно работающей ступенью. В многоканальной конструкции отмеченное выше взаимное наложение электрических полей приводит к еще большему понижению пробивного напряжения. Поэтому негативное влияние описанных факторов, снижающих мощность, приходящуюся на каждый канал в многоканальной конструкции, по сравнению с отдельно работающим каналом или мощность, приходящуюся на одну ступень многоступенчатого канала, по сравнению с отдельно работающей ступенью, нельзя компенсировать повышением рабочего напряжения, подводимого от ИВН, это напряжение для предотвращения пробоя, наоборот, приходится уменьшать.

Кроме того, выполнение полностью идентичных ступеней с одинаковыми размерами в многоступенчатом ЭГД-нагнетателе приводит при работе на сжимаемой газовой рабочей среде к постепенному уменьшению скорости потока от ступени к ступени. Это, в свою очередь, приводит к увеличению объемного заряда в рабочих зонах ступеней и возрастанию негативного влияния поля объемного заряда на работу ступеней. Увеличиваются потери мощности ИВН на преодоление поля объемного заряда при выходе очередных зарядов в рабочую зону и потери с утечками зарядов на стенки каналов, что дополнительно снижает КПД ЭГД-нагнетателя.

Известны также попытки улучшить показатели электродинамического нагнетателя путем совершенствования конструкции ступеней, составляющих канал, в частности выполнением эмиттерного электрода многоигольчатым, то есть имеющим несколько зарядообразовательных частей [1, с. 150]. Такое выполнение эмиттерного электрода преследует цель увеличить конвективный электроток, однако этому препятствует взаимное негативное влияние друг на друга электрических полей, создаваемых между каждой иглой и общим коллекторным электродом, а также возрастающее "запирающее" действие объемного заряда, возникающего возле общего коллекторного электрода: оно пропорционально суммарной величине этого заряда, а не доле его, соответствующей отдельной зарядообразовательной части, как в конструкции с эмиттерным электродом, имеющим только одну такую часть.

Для преодоления данного недостатка в конструкции канала электродинамического нагнетателя, описанной в [3], эмиттерный электрод имеет несколько зарядообразовательных частей с заострениями, обращенными в сторону движения потока, а коллекторный электрод - несколько протоков - по числу зарядообразовательных частей эмиттерного электрода.

Это, однако, не исключает негативного влияния объемных зарядов, образующихся на входе каждого из протоков коллекторного электрода, на интенсивность (темп) выхода заряженных частиц в зоны действия как данного, так и соседних протоков.

Описанный в [3] канал электродинамического нагнетателя может содержать несколько последовательных ступеней.

Ему присущи отмеченные выше недостатки, обусловленные взаимным наложением электрических полей соседних ступеней, неполной рекомбинацией с "проскакиванием" зарядов и связанными с этими факторами, уменьшением пробивного напряжения. Такому каналу присущ и отмеченный выше недостаток, проявляющийся при работе на сжимаемой газовой среде, обусловленный постоянством размеров ступеней и уменьшением вследствие этого скорости потока от ступени к ступени.

Описанный в [3] электродинамический нагнетатель имеет параллельные каналы, выполненные в диэлектрическом корпусе. В каждом канале по ходу потока расположены эмиттерные и коллекторные электроды, поочередно подключенные к выводам разной полярности источника высокого напряжения.

С точки зрения негативного влияния соседних каналов друг на друга, не позволяющего получить результат, соответствующий хотя бы сумме результатов от независимо работающих каналов, этому многоканальному нагнетателю присущи все отмеченные выше недостатки.

Предлагаемые изобретения относятся к электродинамическому нагнетателю и двум вариантам выполнения его каналов, которые могут быть использованы также самостоятельно как одноканальные нагнетатели или в составе других нагнетателей, имеющих несколько каналов.

К предлагаемому электродинамическому нагнетателю наиболее близок нагнетатель, описанный в [3].

Изобретением, относящимся к электродинамическому нагнетателю, решается задача получения технического результата, который заключается как в устранении негативных последствий взаимного наложения электрических полей соседних ступеней, принадлежащих разным каналам, так и в создании более благоприятных по сравнению с независимо работающими каналами условий для выхода заряженных частиц в зону ЭГД - преобразования (зону действия), увеличении конвективного электротока благодаря этому, а также благодаря повышению рабочего напряжения, которое становится возможным вследствие повышения пробивного напряжения. Следствием названных видов технического результата является повышение как развиваемой мощности, так и КПД нагнетателя.

К предлагаемым изобретениям, относящимся к вариантам выполнения каналов электродинамического нагнетателя, наиболее близок канал, описанный в [3], в том числе и при выполнении его эмиттерных электродов только с одной зарядообразовательной частью, а коллекторных - только с одним протоком.

Этими изобретениями решается задача получения технического результата, заключающегося в повышении выхода заряженных частиц из зоны действия зарядообразовательных частей эмиттерных электродов, улучшения условий рекомбинации зарядов на коллекторных электродах, что вместе с появляющейся возможностью повысить рабочее напряжение (благодаря повышению пробивного напряжения) способствует увеличению развиваемой мощности и КПД.

Для достижения указанного технического результата в изобретении, относящегося к электродинамическому нагнетателю, электродинамический нагнетатель имеет, как и известный, выполненные в диэлектрическом корпусе каналы, в которых расположены по ходу потока поочередно подключенные к разноименным полюсам источника высокого напряжения электроды, имеющие зарядообразовательные части с заострениями, обращенными в сторону движения потока, и электроды, выполненные с протоками, имеющими расположенные по ходу потока сужающуюся и расширяющуюся части. Стенки протоков симметричны относительно заострений зарядообразовательных частей электродов.

В отличие от известного, в предлагаемом электродинамическом нагнетателе электроды разных каналов, имеющие одинаковые по ходу потока порядковые номера, в ближайших друг к другу каналах подключены к разноименным полюсам одного и того же или разных источников высокого напряжения.

Благодаря такому подключению электродов соседних каналов обеспечивается взаимная нейтрализация влияния электрических полей объемных зарядов, возникающих в ближайших друг к другу рабочих зонах соседних каналов.

Электродинамический нагнетатель может иметь, в частности, каналы, выполненные в соответствии с первым вариантом изобретения, относящегося к каналу. В этом случае все электроды, имеющие протоки, являются коллекторными и снабжены расположенными в протоках деионизаторами-элементами с проводящей поверхностью, симметричными в продольном и поперечном сечениях, размещенными симметрично относительно стенок протоков в их сужающейся и расширяющейся частях и электрически соединенными с ними. При этом передние по ходу потока точки поверхности деионизаторов (то есть точки, первыми встречающие набегающий поток) находятся между входными и наиболее узкими сечениями протоков. В частном случае каналы электродинамического нагнетателя могут иметь только одну ступень, содержащую эмиттерный и коллекторный электроды.

Предпочтительным является выполнение предлагаемого электродинамического нагнетателя с использованием в нем каналов, выполненных в соответствии со вторым вариантом изобретения, относящегося к каналу. В этом случае каждый электрод одновременно является эмиттерным по отношению к следующему за ним по ходу потока электроду и коллекторным по отношению к предшествующему ему электроду, для чего эмиттерные электроды снабжены протоками по числу зарядообразовательных частей, выполненными и расположенными относительно стенок канала так же, как протоки следующих за ними коллекторных электродов, а коллекторные электроды снабжены зарядообразовательными частями по числу протоков. Кроме того, все электроды снабжены деионизаторами - элементами с проводящей поверхностью, симметричными в продольном и поперечном сечениях, размещенными симметрично относительно стенок протоков в их сужающейся и расширяющейся частях и электрически соединенными с ними, причем передние по ходу потока точки поверхности деионизаторов находятся между входными и наиболее узкими сечениями протоков, а зарядообразовательные части всех электродов установлены на деионизаторах со стороны, обращенной к следующему по ходу потока электроду.

При любом выполнении каналов электродинамического нагнетателя наилучшая взаимная нейтрализация влияния электрических полей объемных зарядов рабочих зон соседних каналов достигается при расположении электродов разных каналов, имеющих по ходу потока одинаковые порядковые номера, без взаимного смещения в продольном направлении или со смещением, меньшим расстояния между входными сечениями следующих друг за другом по ходу потока электродов одного и того же канала.

Если электродинамический нагнетатель предназначен для работы на сжимаемой газовой среде, то предпочтительно выполнение как каналов в промежутках между электродами, так и протоков в электродах сужающимися от ступени к ступени. Это позволяет избежать уменьшения скорости потока от ступени к ступени и его негативных последствий - увеличения объемного заряда в рабочей зоне, увеличения потерь мощности ИВН на преодоление поля объемного заряда при выходе очередных зарядов в рабочую зону и так далее, благодаря чему в конечном итоге повышается КПД по сравнению с выполнением канала в целом и протоков в электродах с постоянным сечением.

Для уменьшения гидравлического сопротивления при высоких скоростях потока и повышения КПД, а также для обеспечения возможности достижения околозвуковых и сверхзвуковых скоростей движения рабочей среды в протоках электродов закон изменения по длине протока площади проходного поперечного сечения между его стенками и поверхностью деионизатора одинаков с законом изменения поперечного сечения в сопле Лаваля, длина которого равна длине протока.

Электродинамический нагнетатель может быть выполнен из состыкованных друг с другом расположенных параллельно или последовательно по ходу потока модулей, каждый из которых содержит один или несколько каналов, имеющих одну или более ступеней.

Этим обеспечивается возможность создания электродинамического нагнетателя с требуемыми в конкретных случаях показателями из унифицированных элементов.

Для достижения указанного технического результата в изобретении, относящемся к каналу электродинамического нагнетателя, в первом из предлагаемых вариантов канал электродинамического нагнетателя, как и известный, выполнен в диэлектрическом корпусе и имеет по меньшей мере одну пару расположенных по ходу потока электродов, поочередно подключенных к разноименным полюсам источника высокого напряжения. При этом электроды, подключенные к одному из полюсов источника высокого напряжения, являются эмиттерными и имеют зарядообразовательные части с заострениями, обращенными в сторону движения потока, а электроды, подключенные к другому полюсу источника высокого напряжения, являющиеся коллекторными, выполнены с протоками, имеющими расположенные по ходу потока сужающуюся и расширяющуюся части. Стенки протоков симметричны относительно заострений зарядообразовательных частей предшествующих эмиттерных электродов.

Предлагаемый канал электродинамического нагнетателя по первому варианту изобретения отличается от известного тем, что коллекторные электроды снабжены деионизаторами - элементами с проводящей поверхностью, симметричными в продольном и поперечном сечениях, размещенными симметрично относительно стенок протоков в их сужающейся и расширяющейся частях и электрически соединенными с ними, причем передние точки поверхности деионизаторов находятся между входными и наиболее узкими сечениями протоков.

В частном случае выполнения канала электродинамического нагнетателя по первому варианту изобретения канал имеет форму тела вращения, зарядообразовательная часть эмиттерных электродов выполнена в виде иглы, расположенной по оси канала, коллекторные электроды имеют один проток и один деионизатор, выполненные в виде тел вращения с осью симметрии, совпадающей с осью канала.

В другом частном случае выполнения канала по первому варианту изобретения эмиттерные электроды выполнены в виде решетки, расположенной перпендикулярно к оси канала, в узлах которой установлены зарядообразовательные части в виде игл, а коллекторные электроды выполнены в виде решетки протоков, имеющих форму тел вращения, соосных с соответствующими зарядообразовательными частями предшествующего по ходу потока эмиттерного электрода, причем деионизатор, также имеющий форму тела вращения, находится в каждом протоке на его оси.

В следующем частном случае выполнение канала электродинамического нагнетателя по первому варианту изобретения эмиттерные электроды имеют зарядообразовательные части в виде равноотстоящих параллельных друг другу и оси канала лезвий, протоки коллекторных электродов выполнены в виде соответствующего числа линейных щелей, а деионизаторы - в виде расположенных в щелях симметрично между их стенками пластин.

В еще одном частном случае выполнения канала электродинамического нагнетателя по первому варианту изобретения эмиттерные электроды имеют зарядообразовательные части в виде соосных друг с другом и каналом тонкостенных (то есть имеющих стенки, толщина которых весьма мала по сравнению с диаметром) цилиндров, протоки коллекторных электродов выполнены в виде круговых щелей, а деионизаторы - в виде расположенных в этих щелях симметрично между их стенками пустотелых цилиндров.

В изобретении по второму предлагаемому варианту канал электродинамического нагнетателя, как и известный, выполнен в диэлектрическом корпусе и имеет расположенные по ходу потока и поочередно подключенные к разноименным полюсам источника высокого напряжения электроды, содержащие зарядообразовательные части с заострениями, обращенными в сторону движения потока, и электроды, в которых выполнены протоки, имеющие расположенные по ходу потока сужающуюся и расширяющуюся части, расположенные за зарядообразовательными частями предшествующих электродов. Стенки протоков симметричны относительно заострений этих зарядообразовательных частей.

В отличие от известного, в предлагаемом канале электродинамического нагнетателя по второму варианту изобретения электроды, имеющие зарядообразовательные части, снабжены протоками по числу таких частей, выполненными и расположенными относительно стенок канала так же, как протоки следующих по ходу потока электродов; электроды, имеющие протоки, снабжены зарядообразовательными частями по числу протоков. Кроме того, все электроды снабжены деионизаторами-элементами с проводящей поверхностью, симметричными в продольном и поперечном сечениях, размещенными симметрично относительно стенок протоков в их сужающейся и расширяющейся частях и электрически соединенными с ними. При этом передние по ходу потока точки поверхности деионизаторов находятся между входными и наиболее узкими сечениями протоков, а зарядообразовательные части всех электродов установлены на деионизаторах со стороны, обращенной к следующему по ходу потока электроду.

В частном случае выполнения канала электродинамического нагнетателя по второму варианту изобретения канал имеет форму тела вращения, каждый электрод имеет один проток, который, как и размещенный в нем деионизатор, выполнен в виде тела вращения с осью симметрии, совпадающей с осью канала, а зарядообразовательная часть выполнена в виде иглы, расположенной по оси канала.

Возможно также выполнение канала электродинамического нагнетателя по второму варианту изобретения с электродами, имеющими вид решетки протоков с размещенными в них деионизаторами, на которых установлены зарядообразовательные части. Кроме того, электроды могут быть выполнены с протоками в виде линейных либо круговых щелей и размещением в этих щелях деионизаторов, на которых установлены зарядообразовательные части соответственно в виде лезвий либо тонкостенных цилиндров.

Канал электродинамического нагнетателя по второму варианту изобретения может быть выполнен также из расположенных параллельно прямолинейных участков, соединенных друг с другом изогнутыми участками таким образом, чтобы обеспечить возможность движения потока в любых двух ближайших друг к другу прямолинейных участках в противоположных направлениях. При этом электроды расположены только в прямолинейных участках и образуют группы, содержащие по одному электроду из каждого прямолинейного участка, протоки которых расположены без взаимного смещения в продольном направлении или со смещением, меньшим расстояния между входными сечениями следующих друг за другом по ходу потока электродов одного и того же прямолинейного участка. Все электроды одной и той же группы подключены к одному и тому же полюсу источника высокого напряжения (а электроды двух любых соседних групп - к разноименным полюсам, что обусловлено подключением к разноименным полюсам любых двух соседних электродов в каждом прямолинейном участке).

Такое выполнение канала может оказаться целесообразным не только с точки зрения удобства компоновки, но и благодаря происходящей при его работе взаимной компоновки, но и благодаря происходящей при его работе взаимной нейтрализации влияния электрических полей объемных зарядов, возникающих в ближайших друг к другу рабочих зонах соседних параллельных участков. Предпочтительно выполнение канала в данном частном случае без упомянутого взаимного смещения протоков электродов. При этом каждая из названных групп электродов может быть выполнена в виде одного блока.

В обоих вариантах выполнения изобретения, относящегося к каналу электродинамического нагнетателя, заострения зарядообразовательных частей могут находиться на срезе или внутри протоков, следующих по ходу потока электродов. Этим достигается уменьшение взаимовлияния полей объемных зарядов, создаваемых разными зарядообразовательными частями.

Если канал электродинамического нагнетателя предназначен для работы на сжимаемой газовой среде, то в обоих предлагаемых вариантах предпочтительно выполнение канала в промежутках между электродами и протоков в электродах сужающимися от ступени к ступени. Это, как уже отмечено при описании одного из частных случаев выполнения многоканального нагнетателя, позволяет избежать уменьшения скорости потока от ступени к ступени и его негативных последствий - увеличения объемного заряда в рабочей зоне, увеличения потерь мощности ИВН на преодоление поля объемного заряда при выходе очередных зарядов в рабочую зону и так далее. Благодаря этому повышается КПД по сравнению с выполнением канала и протоков в электродах с неизменным по длине канала сечением.

В обоих предлагаемых вариантах изобретения, относящегося к каналу электродинамического нагнетателя, протоки в электродах и размещенные в них деионизаторы могут быть выполнены таким образом, что закон изменения по длине протока площади проходного поперечного сечения между его стенками и поверхностью деионизатора одинаков с законом изменения поперечного сечения в сопле Лаваля, длина которого равна длине протока.

На фиг. 1 показан в продольном разрезе трехканальный электродинамический нагнетатель, каждый из каналов которого выполнен известным образом.

На фиг. 2 показан в продольном разрезе трехканальный электродинамический нагнетатель, каналы которого выполнены в соответствии со вторым из двух предлагаемых вариантов изобретения, относящегося к каналу.

На фиг. 3 и 4 показаны в поперечном разрезе электродинамические нагнетатели, собранные из одноканальных модулей, соответственно, квадратной и 6-гранной формы.

Фиг. 5 иллюстрирует частный случай выполнения предлагаемого канала электродинамического нагнетателя по первому варианту изобретения, имеющего форму тела вращения, с эмиттерными электродами, обладающими одной зарядообразовательной частью в виде иглы, и коллекторными электродами, имеющими один проток с расположенным в нем деионизатором.

На фиг. 6 показан в продольном разрезе канал электродинамического нагнетателя по первому варианту изобретения в частном случае, соответствующем выполнению зарядообразовательных частей эмиттерного электрода в виде игл, установленных в узлах решетки, и коллекторного электрода с решеткой протоков, в которых размещены деионизаторы.

На фиг. 7 и 8 показаны, соответственно, тот же канал в поперечном разрезе и продольный разрез зоны коллекторного электрода в более крупном, чем на фиг. 6, масштабе.

На фиг. 9 изображен продольный разрез канала электродинамического нагнетателя по первому варианту изобретения с зарядообразовательными частями эмиттерных электродов в виде лезвий и протоками коллекторных электродов в виде линейных щелей, в которых установлены деионизаторы.

На фиг. 10 тот же канал показан в поперечном разрезе, а на фиг. 11 изображено продольное сечение канала плоскостью, проходящей через зарядообразовательную часть и деионизатор.

На фиг. 12 изображен продольный разрез канала электродинамического нагнетателя по первому варианту изобретения при выполнении зарядообразовательных частей эмиттерных электродов в виде соосных тонкостенных цилиндров, а протоков коллекторных электродов - в виде круговых щелей с размещенными в них деионизаторами.

На фиг. 13 показан вид того же канала в поперечном разрезе со стороны входа эмиттерного электрода, а на фиг. 14 - со стороны выхода. Фиг. 15 иллюстрирует выполнение канала электродинамического нагнетателя по второму варианту изобретения в случае, когда канал, протоки электродов и деионизаторы имеют форму тел вращения.

На фиг. 16 показан в продольном разрезе канал электродинамического нагнетателя с конструкцией электродов, соответствующей второму варианту изобретения, при выполнении его из 4 параллельных участков, соединенных последовательно с помощью изогнутых участков.

На фиг. 17 показано поперечное сечение такого канала при расположении параллельных участков не в один, а в несколько "слоев", с иллюстрацией требуемых направлений потока в участках.

Показанный на фиг. 1 электродинамический нагнетатель имеет каналы 1 круглого, прямоугольного или иного сечения с диэлектрическими стенками 2, в которых находятся последовательные ступени преобразования. Каждая ступень (на фиг. 1 показаны 3 ступени в каждом из трех каналов) содержит два электрода: эмиттерный 3 с зарядообразовательной частью 4 и коллекторный 5 с протоком 6, имеющим стенки 7. Проток имеет расположенные друг за другом по ходу потока (на фиг. 1 - слева направо) сужающуюся и расширяющуюся части. Зарядообразовательная часть 4 эмиттерного электрода 3 имеет заострение, обращенное по ходу потока (на фиг. 1 - направо), то есть в сторону следующего (коллекторного) электрода, и электрически соединена с остальной поверхностью эмиттерного электрода, прилегающей к стенкам канала. Проток 6 коллекторного электрода 5 имеет стенки 7, симметричные относительно заострения зарядообразовательной части 4 эмиттерного электрода 3. В разрезе, показанном на фиг. 1, зарядообразовательная часть 4 имеет ось симметрии (при канале в виде тела вращения) или плоскость симметрии (при прямоугольном канале), совпадающую, соответственно, с осью или плоскостью симметрии канала, а любой точке 8 стенки 7 протока 6 на верхней половине разреза соответствует расположенная в том же поперечном сечении точка 9 на нижней половине разреза, находящаяся на таком же расстоянии от заострения 10 зарядообразовательной части эмиттерного электрода.

Электроды могут иметь и более сложные формы выполнения, например, эмиттерные - с несколькими зарядообразовательными частями, а коллекторные - с соответствующим числом протоков, в том числе и с размещением в них деионизаторов, согласно описываемым ниже частным случаям осуществления первого варианта изобретения, относящегося к каналу электродинамического нагнетателя.

В каждом канале электроды поочередно подключены к противоположным полюсам источника высокого напряжения, то есть эмиттерные электроды - к одному полюсу, а коллекторные - к другому. При этом электроды, имеющие одинаковые по ходу потока порядковые номера, в любых двух ближайших друг к другу каналах подключены к разноименным полюсам источника высокого напряжения. На фиг. 1 такими каналами являются (попарно) верхний и средний, средний и нижний. Поэтому в нижнем канале все эмиттерные электроды подключены к положительному полюсу источника 11.1 высокого напряжения, коллекторные - к отрицательному полюсу того же источника, а в среднем канале, наоборот, эмиттерные электроды подключены к отрицательному полюсу, а коллекторные - к положительному полюсу источника 11.1. Электроды верхнего канала подключены аналогично электродам нижнего: эмиттерные - к положительному полюсу источника 11.2 высокого напряжения, а коллекторные - к отрицательному полюсу этого источника. Возможно также подключение электродов всех каналов к одному и тому же источнику или, наоборот, электродов каждого канала к собственному источнику, электродов разных ступеней к разным источникам, и т.п. - в зависимости от мощности имеющихся в расположении источников и других обстоятельств.

Каналы 1 выполняются с постоянным поперечным сечением, если нагнетатель предназначен для работы с жидкой рабочей средой, или суживающимися от ступени к ступени, если нагнетатель предназначен для работы со сжимаемой газовой средой.

Электродинамический нагнетатель работает следующим образом.

Рабочие каналы 1 с диэлектрическими стенками 2 заполняются диэлектрической (слабопроводящей) рабочей средой (телом), в качестве которой могут быть использованы газ, жидкость, смесь газа с дисперсными твердыми или жидкими частицами или паром, а также среды в двухфазном состоянии: пар-жидкость-влажный пар.

Между эмиттерными 3 и коллекторными 5 электродами от источников высокого напряжения подается напряжение. При напряжении выше начального напряжения разряда в зонах между зарядообразовательными частями 4 эмиттерных электродов 3 и стенками 7 потоков 6 коллекторных электродов 5 образуется униполярный объемный заряд 12 с полярностью в зависимости от подключения электродов: в верхнем и нижнем каналах - положительный, в среднем канале - отрицательный.

Образовавшийся возле всех зарядообразовательных частей униполярный объемный заряд под действием сил электрического поля начинает двигаться вдоль силовых линий к стенкам протоков 6 коллекторных электродов 5 во всех каналах. В результате вязкостного взаимодействия между заряженными частицами - ионами и нейтральными молекулами вся рабочая среда приходит в движение в этой зоне в направлении движения зарядов и вдоль осей каналов.

При этом, чем больше образуется объемного заряда возле зарядообразовательных частей, тем больше вязкостное взаимодействие зарядов с нейтральными молекулами и тем выше развивается скорость и напор рабочей среды на выходе коллекторных электродов.

При достижении заряженными частицами-ионами поверхностей 7 протоков 6 коллекторных электродов 5 заряды рекомбинируют, и нейтральная рабочая среда далее направляется в последующие ступени или рабочую линию.

В результате процессов образования униполярного объемного заряда возле зарядообразовательных частей эмиттерных электродов, движения заряженных частиц-ионов и их вязкостного взаимодействия с нейтральными молекулами рабочей среды в зоне ЭГД-преобразования, нейтрализации (рекомбинации) зарядов на поверхностях коллекторных электродов затрачиваемая электрическая энергия от источника высокого напряжения, характеризуемая произведением образуемого конвективного электротока и напряжения ИВН, преобразуется частично или полностью, в зависимости от КПД перечисленных процессов ЭГД-преобразования, в кинетическую и потенциальную энергии потока, характеризуемые развиваемым перепадом давления P (напором H) и объемным Q (массовым m) расходом рабочей среды. Давление P_k и температура T_k на выходе из ЭГД-преобразователя повышаются и становятся больше по величине, чем давление P₀ и температура T₀ на входе.

Для достижения заданных значений P_k и T_k устанавливают необходимое число последовательных ступеней; для достижения требуемого расхода Q - необходимое число каналов и/или выполняют их, как уже было отмечено, с эмиттерными электродами, имеющими несколько зарядообразовательных частей, а коллекторными - соответствующее число протоков, в том числе с размещением в последних деионизаторов согласно первому варианту заявляемого изобретения, относящегося к каналу электродинамического нагнетателя.

Для поддержания эффективной работы всех последовательно установленных ступеней при работе на газе (или паре) необходимо, чтобы оптимальная средняя скорость потока во всех ступенях была примерно одинаковой. С этой целью канал и протоки в электродах выполняются от ступени к ступени суживающимися.

Как отмечалось выше при описании известного многоканального электродинамического нагнетателя, электрические поля возникающих объемных зарядов препятствуют образованию новых зарядов и выходу их в зону преобразования, причем этот эффект усиливается вследствие взаимного наложения полей объемных зарядов соседних каналов. В нагнетателе по фиг. 1, наоборот, происходит взаимное ослабление влияния полей объемных зарядов соседних каналов, поскольку знаки этих зарядов противоположны. Взаимное ослабление (а не суммирование, как в известном многоканальном нагнетателе) приводит к тому, что негативное влияние объемного заряда на выход новых заряженных частиц в описываемом нагнетателе уменьшается даже по сравнению с тем, которое имеет место в отдельно работающем канале. Благодаря взаимной нейтрализации электрических полей наличие соседнего канала не только не приводит к понижению пробивного напряжения в данном канале, но даже, наоборот, повышает его. Это дает возможность повысить рабочее напряжение, дополнительно увеличив конвективный электроток и мощность нагнетателя.

Эффект взаимной нейтрализации максимален при изображенном на фиг. 1 взаимном расположении электродов разных каналов, при котором электроды, имеющие одинаковые по ходу потока порядковые номера, расположены без взаимного смещения в продольном направлении и образуют показанные на фиг. 1 параллельные вертикальные ряды. Этот эффект проявляется достаточно сильно и при наличии взаимного смещения электродов разных каналов вдоль их осей, если оно не превышает расстояния между входными сечениями соседних эмиттерного и коллекторного электродов одного и того же канала. Однако он сохраняется и при большем смещении благодаря тому, что объемные заряды в ближайших друг к другу каналах, в отличие от известного нагнетателя, имеют противоположные знаки.

При выполнении каналов в соответствии с описываемым ниже первым вариан