|
Воспользуйтесь формой поиска по сайту, чтобы найти реферат, курсовую или дипломную работу по вашей теме.
Термоэмиссионные преобразователи энергииФизика
1. Основные сведения о термоэмиссионных преобразователях.
Различные типы ТЭП разрабатываются для питания систем и оборудования КЛА, в особенности КЛА с ядерными АЭУ. При электрической мощности АЭУ порядка 0, 1 - 1 кВт целесообразно применение РИТЭП и СТЭП. При мощностях более 1 кВт предпочтительны ЯРТЭП, которые наиболее перспективны для космических АЭУ длительного действия. Достоинства ТЭП - большой ресурс, относительно высокий КПД и хорошие удельные энергетические, а также массогабаритные показатели. В настоящее время выполняют ЯРТЭП по интегральной схеме совместно с ТВЭЛ ядерного реактора, при этом ТЭП-ТВЭЛ образуют конструкцию реактора-генератора. Возможно и раздельное исполнение реактора т ТЭП, в котором ТЭП вынесены из активной зоны реактора.
Недостатки ТЭП состоят в нестабильности характеристик и изменении межэлектродных размеров вследствие ползучести (свеллинга), а также в технологических затруднениях при выполнении малых зазоров между электродами, необходимости компенсации объемного заряда электронов в межэлектродном зазоре.
Совмещенные с ТВЭЛ цилиндрические элементарные ТЭП последовательно соединяются в гирлянду, образующую электрогенерирующий канал (ЭГК), размещаемый в активной зоне ректора. Уменьшение объема активной хоны ядерного реактора и массы радиационной защиты достигается при вынесении ЭГК из реактора. При раздельном исполнении ТВЭЛ и ТЭП энергия к ТЭП от ТВЭЛ может подводиться тепловыми трубами. Последние представляют собой устройства для передачи тепла от нагревателя к потребителю (или холодильнику) посредством использования для поглощения и выделения тепла фазовых (газожидкостных) переходов рабочего тела. перемещение рабочего тела осуществляется капиллярными силами (при наличии «фитиля» или пористого элемента конструкции тепловой трубы), центробежными и электромагнитными силами в зависимости от конкретного устройства тепловой трубы.
Для получения необходимых параметров АЭУ (мощности и напряжения) ЭГК соединяют по последовательно-паралелльным схемам. Различают вакуумные и газонаполненные ТЭП, причем газонаполненные ТЭП с парами цезия имеют лучшие показатели. Их характеризуют удельная масса ЭГК G* = 3 10 кг/кВт, поверхностная плотность мощности Р* = 100 200 кВт/м2 (на единицу площади, эмитирующей электроны), плотность тока
эмиттера J = 5 8 A/cм2, КПД преобразования тепла в электроэнергию = 0, 15 0, 25, рабочий ресурс - более 104 ч (до 5 лет). Вакуумные ТЭП в настоящее время применяются сравнительно мало вследствие сложности технологии изготовления межэлектродных зазоров порядка 10-2 мм, при которых возможны удовлетворительные эксплуатационные показатели преобразователей.
2. Физические основы работы термоэмиссионных преобразователей.
Работа основана на явлении термоэлектронной эмиссии (эффекте Эдисона) - испускании электронов нагретым металлическим катодом (эмиттером). Физическими аналогами вакуумных и газонаполненных ТЭП могут служить электронные лампы - вакуумные диоды и газотроны. В отдельных случаях вследствие упрощения эксплуатации целесообразно использовать вакуумные ТЭП, но лучшие характеристики имеют, как указывалось, ТЭП, наполненные парами легкоионизирующегося металла - цезия (Сs). Различают межэлектродные газовые промежутки ТЭП с частичной и полной ионизацией. Последние принадлежат к плазменным ТЭП, которые можно относить к контактным преобразователям.
Процесс преобразования энергии в ТЭП рассмотрим вначале на примере анализа плоской вакуумной модели элементарного генератора (рис. 1.) Промежуток между металлическими электродами - катодом (эмиттером) 1 и анодом (коллектором) 2, заключенными в вакуумный сосуд 3, откачан до давления 0, 133 мПа (примерно 10-6 мм рт. ст.). Электроды и их выводы 4 изолированы от стенок сосуда. К эмиттеру подводится тепловая энергия Q1, и он нагревается до температуры Т1 2000К. Коллектор поддерживается при температуре Т2 0, то вероятность наличия у электрона энергии уровня Ферми всегда равна 0, 5. Вплоть до точки плавления металла уровень Ферми мало зависит от Т.
Рис. 1. Расчетная электростатическая модель ТЭП
2. Батареи термоэммисионых элементов
Вертикальные гирляндные ЭГК образуют батарею ТЭП - электрогенерирующий блок (ЭГБ) реактора. Например, в серийных генераторах «Топас» (СССР) содержится по 79 ТЭП с суммарной электрической мощностью ЭГБ до 10 кВт. Верхяя чсть ЭГК патрубком соединена с термостатом с жидким цезием при Т 600 К, испаряющимся вследствие низкого давления внутри ТЭП. Для поступления паров Сs отдельные ТЭВ в ЭГК сообщены каналами. Цезий имеет наиболее низкий поценциал ионизации Ц =3, 9 В, причем Ц
Описание предмета: «Физика»Физика (От греч.Physis – природа) - наука, изучающая наиболее общие свойства материального мира.
По изучаемым объектам физика подразделяется:
- на физику элементарных частиц;
- на физику атомных ядер;
- на физику твердого тела;
- на физику плазмы и т.д.
В физике различают несколько разделов:
Атомная физика - раздел физики, в котором изучают строение и состояние атомов. Теоретической основой атомной
физики является квантовая механика. Основными разделами атомной физики являются: теория атома, атомная
спектроскопия, рентгеновская спектроскопия, радиоспектроскопия, физика атомных и ионных столкновений.
Биофизика - научная дисциплина, изучающая:
- физические и физико-химические процессы в живых организмах; а также
- физическую структуру биологических систем на всех уровнях их организации.
Геофизика (Geophysics от греч.Ge - земля + Physice - основы естествознания) - комплекс наук о Земле, изучающих
внутреннее строение, физические свойства и процессы, происходящие в ее геосферах. Соответственно в составе
геофизики выделяют физику твердой Земли, физику атмосферы, гидрофизику.
Агрофизика - раздел физики, изучающий:
- процессы в почве и растениях;
- методы и средства регулирования физических условий жизни сельскохозяйственных культур для ускорения их
созревания и повышения урожайности.
Гидрофизика - наука, изучающая физические свойства и процессы, происходящие в гидросфере
Метафизика - противоположный диалектике метод мышления и познания рассматривающий предметы и явления в
состоянии покоя.
Молекулярная физика - раздел физики, изучающий физические свойства тел, особенности агрегатных состояний
вещества и процессы фазовых переходов в зависимости от молекулярного строения тел, сил межмолекулярного
взаимодействия и характера теплового движения частиц.
Радиофизика - раздел физики, изучающий физические процессы, происходящие в элементах и системах
радиоэлектроники:
- колебания и волны в электрических цепях;
- электронные процессы в различных средах;
- распространение радиоволн.
Социальная физика - направление в социальной философии, рассматривающее общество как часть природы, а законы
социального мира как аналоги законов естествознания.
Статистическая физика - раздел физики, изучающий поведение систем с очень большим числом частиц в состоянии
локального равновесия.
Статистическая физика:
- изучает закономерности, присущие всей совокупности частиц, с помощью вероятностных методов;
- истолковывает физические свойства макросистем, непосредственно наблюдаемые на опыте и проявляющиеся как
усредненный результат действия отдельных частиц;
- базируется на основных положениях молекулярно-кинетической теории.
Физика атмосферы - наука, изучающая физические свойства и процессы, происходящие в атмосфере.
Физика твердой Земли - наука, изучающая физические свойства и процессы, происходящие в литосфере, мантии и ядре
Земли.
Ядерная физика - раздел физики, изучающий структуру и свойства атомных ядер, а также их столкновения (ядерные
реакции).
Литература - В.В. Бушуев, В.С. Голубев, А.М. Тарко. Индикаторы социоприродного развития российских регионов. – М.: Энергия, 2004. – 96 с.
- О.Д. Гольдберг, С.П. Хелемская. Электромеханика. – М.: Академия, 2010. – 512 с.
- А. да Роза. Возобновляемые источники энергии. Физико-технические основы. – М.: Интеллект, МЭИ, 2010. – 704 с.
- Физические основы термоэмиссионного преобразования энергии. – М.: Атомиздат, 1973. – 373 с.
- Физика и техника мощных импульсных систем. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 352 с.
- А.П. Кашкаров. Ветрогенераторы, солнечные батареи и другие полезные конструкции. – М.: ДМК Пресс, 2011. – 144 с.
- А.П. Епифанов. Электромеханические преобразователи энергии. – СПб.: Лань, 2004. – 208 с.
- Ф.Р. Исмагилов, И.Х. Хайруллин, Н.Л. Бабикова. Электромеханические преобразователи энергии нетрадиционных конструкций. – М.: Машиностроение, 2014. – 244 с.
- Алексей Холопкин, Василий Романько und Сергей Нестеров. Высокоэффективные наноструктурированные термоэлектрические материалы. – М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2012. – 144 с.
- Андрей Вадимович Каган. Математические модели электромеханических преобразователей энергии. – М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2014. – 84 с.
- Андрей Вадимович Каган. Развитие конструкций электромеханических преобразователей энергии. – М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2013. – 84 с.
- Энергосбережение в системах промышленного электроснабжения. – М.: Теплоэнергетик, Интехэнерго-Издат, 2014. – 304 с.
- Сергей Владимирович Уханов. Теплогенерирующий электромеханический комплекс. – М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2011. – 188 с.
- Андрей Попов und Виталий Попов. Моделирование электронных возбуждений. – М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2012. – 128 с.
- Константин Ким und Сергей Иванов. Электромеханические генераторы тепловой энергии. – М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2011. – 360 с.
- Николай Никулин. Электропривод. – М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2012. – 152 с.
- В.В. Жуловян. Электрические машины: электромеханическое преобразование энергии. Учебное пособие. – М.: Юрайт, 2017. – 424 с.
Образцы работ
Задайте свой вопрос по вашей проблеме
Внимание!
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ содержит тексты, предназначенные
только для ознакомления. Если Вы хотите каким-либо образом использовать
указанные материалы, Вам следует обратиться к автору работы. Администрация
сайта комментариев к работам, размещенным в банке рефератов, и разрешения
на использование текстов целиком или каких-либо их частей не дает.
Мы не являемся авторами данных текстов, не пользуемся ими в своей деятельности
и не продаем данные материалы за деньги. Мы принимаем претензии от авторов,
чьи работы были добавлены в наш банк рефератов посетителями сайта без указания
авторства текстов, и удаляем данные материалы по первому требованию.
|
