电流体动力学理论主要应用于电气体发电装置、电流体泵以及电流体动力工艺和动力检测等。
电气体发电装置 电气体发电是利用气流的动能将其中的离子从低电势区推向高电势区,从而直接将热能转换成电能。电气体发电装置主要由绝缘通道、离子源和电荷收集极组成(见图)。绝缘通道是发电装置的主要部分,其作用是限定气流的运动。离子源由绝缘气流、电晕极和吸引极组成,它可使绝缘气流中产生单极性电荷。收集极将电荷积聚起来,作为发电机的输出端。由于单个通道值下降极小,即气体中释放出来的热能很少,因此必须串联大量通道。这样,当工作温度为1000℃时,发电效率可达50%以上。尽管从原理上讲,电气体发电可用于大功率民用发电,但由于技术上的困难,其实现前景远不如磁流体发电明朗。电气体发电装置作为中、小功率的高压电源,可用于静电喷涂、静电除尘、电子束焊机等装置,特别在航天飞行器中,可作供电的随航装置或作为静电火箭发动机的电源。
电气体发电装置和磁流体发电装置的异同可列表如下:
气体发电装置和磁流体发电装置的比较
电气体发电装置 |
磁流体发电装置 |
|
使用情况 |
代替普通蒸汽循环 |
在普通蒸汽循环前联合运行 |
最低热源 |
无 |
大于1600℃ |
磁场 |
不需要 |
需要(一般多用超导体磁铁) |
输出功率 |
高压(10~10伏) |
低压 |
功率密度 |
约为10000千瓦/米 |
约为10000千瓦/米 |
电流体泵(离子对流泵) 工作过程是电气体发电的逆过程。其优点是没有运动部件和回转力矩,噪声小,结构简单。利用电流体泵的工作原理可以制造飞行器的电气体动力推进器。在地球大气层中,电气体动力推进器不如其他类型的推进器,但在某些含有高绝缘强度高压气体的行星大气层中,这种电气体动力推进器会显示出优越性。
电流体动力学还可应用于电流体动力工艺(如着色、材料电镀、作物授粉和撒药、熏制生产、臭氧生产以及净化和分离,等等)、电流体动力检测(如通过测量压力变化可确定发动机润滑油中出现的微量金属粒子,从而掌握发动机的磨损程度)以及生物和医学中的一些领域。