Главная >  Продольные короткозамкнутые термоэлементы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 [ 68 ] 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126

отражателя на внутренней поверхности 1200° С, на внешней 1000° С. Тепловая мощность реактора 40 кВт. Термобатарея изготовлена из термоэлементов из Ge-Si (15% Ge), закрепленных в стальном цилиндрическом корпусе.


Рис. Х.44. Схема установки Ромашка :

/ - ребро излучателя; 2 - термоэлементы; 3 - регулирующий стержень; 4 - корпус установки; 5 - верхний отражатель; 6 - активная зона; 7 -= боковой отражатель [48].

Термоэлементы разделены на четыре группы, в каждой по четыре параллельные цепи. Остановлена слабая зависимость свойств Ge-Si от нейтронного облучения, имевшего место в генераторе. Контакт горячих спаев гермоэлементов с реакторным отражателем обеспечивался снльфонами с внертным газом. Установка была пущена в работу в августе 1964 г.. электрический ток полезной нагрузки достигал 88 А. Генератор без существенных изменений электрической мощности проработал до апреля 1966 г. [48].

Установка СНАП-10 несколько меньшей мощности разработана в США. В ней использован реактор на тепловых нейтронах мощностью 15 кВт. Схема генератора приведена на рнс. Х.45. Топливо реактора уран-235 с замедлителем - гидридом циркония Твэлы цилиндрические, плоские; между ними размещены диски из бериллии для отвода тепла из активной зоны, отражатели также берил-лиевые. Две половины реактора перед пуском отделены друг от друга, при выводе генератора на заданную орбиту они сближаются, реактор запускается и переводится в режим саморегулирования. Термоэлементы вмонтированы к отражателю; п-тип изготовлен из РЬТе.р-тип -из GeBiTe. Батарея из 768 элементов при температуре горячих спаев 538° С и холодных 344° С развивает мощность 250- 300 Вт [50]. Расчетная масса установки с защитой 272 кг. Работы по изготовлению СНАП-10 не были завершены.

Термогенератор СНАП-10А изготовлен фирмой Atom о Internation (США). В нем применен реакгор на эпнтепловых нейтронах тепловой мощностью 34 кВт. В реакторе использовано 4.8 кг урана-235 в циркониевой матрице. Топливо изготовлено из 37 элементов, помещенных в активную зону, которая размещена в корпусе из нержавеющей стали

Рис. Х.45. Генератор СНАП-10: / - теплопроводящая пластина; 2 - горючее; 3 - бе-риллиевый отражатель; 4 - термобатарея; 5 - ребра излучателя [73].

и окружена бериллиевым отражателем. Регулировка реактора производилась четырьмя полуцилиндрическими секциями, поворот которых увеличивал или уменьшал утечку нейтронов из реактора. Двумя секциями реактор выводился в рабочий режим, поворотом еще двух регулировалась его мощность.

Реактор и термобатарея разделены, тепло от реактора переносилось к батарее жидким теплоносителем нз эвтектики NaK. прокачка производилась электромагнитным насосом. Термоэлементы диаметром 12,7 мм и длиной 10 мм изготовлены из сплава Ge-Si, добротность Z = 0,58 ЮК- . Термоэлементы собраны на теп-лоносящей трубке (на каждой трубке по три модуля из 72 элементов), каждый элемент отделен от трубки тонким диском нз окиси алюминия (рис. Х.46). Коммутация по горячей стороне произведена медными шинами, а по холодной - алюминиевыми пластинами-излучателями. Всего изготовлено 120 модулей, включенных в последовательно-параллельную схему. При такой ком.чутацин достигается 99%-ная надежность работы после запуска ракеты. Всего в термобатарее 2880 элементов, развивающих мощность 500 Вт при напряжении 28,5 В. При температурах горячего спая 485° С, холодного 315° С тепловая мощность через термобатарею 30 кВт, КПД преобразования 1,6%. В генераторе применена защита от нейтронов и V-радиацин Ь виде пластин гидрида лития массой 98 кг. Масса установки 435 кг, высота 347 см, диаметр основания 132 см. Генератор был выведен на орбиту (на высоту около 1300 км), проработал 43 дня




в заданном режиме, после чего из-за неисправности регулятора напряжения был автоматически отключен.

В США разрабатывался реактор СНАИ-Ь для Ра° ° q.,


Рис Х46. Термоэлектрический модуль СНАП-ЮА:


Рис. Х.47. Реакторный термогенератор с передачей тепла излучением: , пама- 4-стержни крепления UCT-e-pJoVr ишиС%боло,ка-ите.ь; 7 -внутренняя оболочка - приемник излучения.

Рис. Х.48. Проект термогенератора мощностью 50 кВт глубинного подводного использования:

Гкомпеисатор объема; 2 - -Р-----=р т-Г пластина системы Регулирования мощностиj*a

-i. оды-иГрЖПТпГн .теплоизоляция; -

шаровой бак.

I ЖИДКИМ теплоносителем. Электрическая мощность генератора 5-20 кВт, срок службы 3-5 лет.

На основе конструкции СНАП-ЮА и СНАП-8 разработаны проекты термоэлектрических установок для обитаемых космических орбитальных станций и подводных установок [50, 63, 82].

Разработан также проект генератора с реакторами тепла на быстрых нейтронах, в котором передача тепла термобатарее осуществляется излучением [20, 50]. Реактор в виде шара диаметром 60 см помещается в центре сферической оболочки и удерживается там 16 стержнями. Топливо реактора - карбид урана (рис. Х.47). Между внутренней и внешней оболочками размещены термоэлементы нз РЬТе. Внутренняя оболочка поглощает Н-члученне реактора, преобразует его в -тепловую энергию и разогревает горячие спаи термоэлементов; внешня-я оболочка - тепло-отводящая, площадью 14,8 м, предназначена для эффективного рассеяния тепла . Температура в центре реактора 1970° С, на его поверхности 1245° С, температура горячих спаев термоэлементов 700° С, холодных спаев 493° С. Диаметр генератора

Рис. Х.49. Проект термогенератора мощностью 100 кВт:



/ - термобатарея; 2 - верхний корпус дав-I ления; - трубопровод теплоносителя; 4~ I активная зона реактора; 5 - нижний корпус давления; 6 - опорная конструкция

228 СМ, диаметр rt-ветви термоэлементов 0,71 см, р-ветви 0,57 см, длина 0,63 см. Рассчитанные параметры генератора приведены

Проект генератора для работы под водой представлен на рис. Х.48. Цилиндрическая активная зона содержит 110 твэлов из смеси обогащенного урана и гидрида циркония (929-6). Тепло нз активной I зоны уносится жидким теплоносителем к термобатарее. Тепловая I мощность реактора 1000 кВт. Термобатарея-из РЬТе, количество (Термоэлементов 20 тыс.; при температуре горячих спаев 288° С и холодных 10° С электрическая мощность 50 кВт, КПД преобразования 5%. Размеры корпуса давления: высота - 4,57 м, диаметр - 0,81 м [50].

Фирма МагИп разработала проект генератора мощностью 100 кВт [77] (рис. Х.49). Реактор на топливе UO2. Максимальная температура твэлов 1080° С, средняя температура поверхнссти топлива 346° С, тепловая мощность 2500 кВт. Тепло к термобатарее переносится теплоносителем. Термоэлементы каскадные: п-ветвь в горячей части из РЬТе, в холодной - из BiSeTe, р-ветвь в горячей



части из EiSiiTe, в холодной - из BiSeTe-PhSeTe; высота термоэлементов 9,6 мм, площадь поперечного сечения 20 см . В термобатарее 3570 элементов; при температуре горячих спаев 285° С, холодных 60° С развиваемое напряжение 40 В, ток 3300 А. Высота генератора 5,5 м, диаметр 3,05 м, масса 45,4 т, глубина погружения до 5600 м, срок работы до 4 лет.

Эта же фирма разработала проект реакторного генератора мощностью 100 кВт, в котором в качестве теплоносителя используются пары фосфида серы P4S3, которые конденсируются на горячих спаях термоэлементов. Жидкий фосфид серы возвращается обратно в реактор [88]. В литературе описаны и другие аналогичные проекты.

ЛИТЕРАТУРА

ДбдуллаевГ. Б., Кулиев А. 3., Малевский Ю- П., Файзиев П. Р. Полупроводниковый термоэлектрический трансформатор тепловой энергии.- Гелиотехника, 1967, № 6, с, 3-8.

Абдуллаев Г. Б., Кулиев А. 3., Файзиев П. Р., Охотин А. С. Полупроводниковый солнечный термоэлектрогенератор с разновысокими термоэлементами- Гелиотехника, 1968, № 5, с. 3-7.

Акрамов X. Т. Коэффициент полезного действия т рмогенератора при неравномерном нагреве.-В кн.: Использование солнечной энергии в народном хозяйстве СССр. М., 1965, с. 5-10.

Акрамов X. Т. Обзор термоэлектрических свойств материалов, пригодных для создания солнечных установок.-В кн.: Использование солнечной энергии в народном хозяйстве СССР. М.. 1965, с. 11-18.

Акрамов X. Т., Малевский Ю- Н. Оптимизчция весовых и энергетических характеристик солнечного термогенератора с естественным охлаждением.-Гелиотехника. 1966, № 3, с. 6-10.

6. Акрамов X. Т., Маков Н. В. Коэффициент полезного действия термогенера-тора с полостным приемником солнечной энергии.-Гелиотехн ика, 1970, №2, Q 32 40

7. Алатырцев Г. А., Баум В. А., Малевский Ю- Н., Охотин А. С. Солнечный термогенератор мощностью 10 Вт.-Теплоэнергетика, 1961, № 3, с. 73-81. Алатырцев Г. А., Баум В. А., Малевский Ю- П., Милевская Н. Г. Экспериментальный солнечный термоэлектрогенератор.-В кн.: Преобразователи солнечной энергии на полупроводниках. М., 1968, с. 7-12.

9. Алексеев Г. ff - Непосредственное превращение различных видов энергии в электрическую и механическую.- М.; Л.: ГосэнергоизДат, 1963.-336 с.

10. Аннаев А. Н. Концентратор солнечного излучения с улучшенной равномерностью распределения энергии по плоскому приемнику.- Изв. АН ТССР. Сер. физ.-техи. и геол. иаук, 1962, Дй! 3, с. 12-19.

11. Апариси Р. Р., Гарф Б. А. Использование солнечной энергии.- М.: Изд-во АН СССР, 1958.-60 с.

12. Апариси Р. Р. -Зеркальные отражатели солнечных полупроводниковых генераторов.-Теплоэнергетика, 1961, № 3, с. 13-20.

13. Арашедов Б. Изучение работы солнечного термоэлектрогеиератора при различных плотностях лучистого потока.- Изв. АН ТССР. Сер. физ.-техи., хим. и геол. иаук, 1962, № 2. с. 19-25.

И.Аразмедов Б. Некоторые вопросы расчета эффективности солнечного термогенератора.-Изв. АН ТССР. Сер. физ.-техи., хим. и геол. наук, 1962, № 1, с. 16-23.

15. АраэмедовБ. Оптимальный режим работы солнечного термоэлектрогенератора прн наличии тепловых контактов.-Гелиотехника. 1969, № 2, с. 3-8.

16. Арифов У. Л., Кулагин А. И. Термоэлектрические преобразователи тепловой энергии в электрическую.-Гелиотехника, 1965, № I, с. 6-15.

17. Арифов У. А-. Акрамов X. Т., Джалилов Б. Н. и др. Солнечный термогене-ратор с цилиндрическим гелиоприемником.-Гелиотехника, 1967, №3, с.З-Ь.

18. Арифов У. А., Кулагин А. И. Некоторые вопросы гелиоэнергетики в СССР.- Гелиотехника, 1968, № 3, с. 5-14.

19. Баранов В. И., Мучкин Г.Ф., Грушевский С. И. Исследования высокотемпературных приемников и тепловых аккумуляторов солнечной энергии.-- В ки . Преобразователи солнечной энергии иа полупроводниках. М., 1968, с. 176-183.

20. Бармат М. Непосредственное преобразование энергии с использованием ядерных источнмков тепла.-В кн.: Термоэлектрические материалы и преобразователи. М., 1964, с. 289-332.

л. Баум В. Л., Ооттин Л. С. Результаты испытаний опытных солнечных термо-электрогеиераторов.- Теплоэнергетика, 1957, 8 с. 68-70

22. Баум В. А., Охотмн А. С. тгоцкка расчета солнечных термоэлектрических . генераторов.- ИФЖ, 1959,2, № И, с. 29-34.

23. Баум В. А., Боровикова Р. И., Охотин А. С. Использование солнечной энергии для выработки электроэнергии путем иепосредствениого трансформирования с помощью термоэлектрических конвертеров и эмиссионных фотоэлементов. Доклад 35/5/12.- В кн. Материалы конф. ООН по новым источникам энергии. Рим, 1961.

24. Баум В. А., Бяшимов М. Массообмен в камерах солнечных печей - Гелиотехника, 1967, № 1, с. 43-48.

25. Баум В. А., Миллионщиков М. Д. Новые источннкн н методы производства электроэнергии.- В кн.: VII Мировая энергет. коиф., Москва 20-24 авг. 1968 г. М., 1968, генер. докл. № 7, 22 с.

26. Бернштейн А. С. Термоэлектрические генераторы.-М.; Л.: Госэиергоиздат, 19о6.-.48 с.

27. Бернштейн А. С. Термоэлектричество.-М. Гостехиздат, 1957 56 с-

28. Брынских Н. А. Влияние неравномерного нагрева термоэлементов батареи на

ее коэффициент полезного действия Изв. АН УзССР. Сер. физ.-мат. наук,

1962, Ml I, С. 84--86,

29. Владимирова Л. Н., Гарф Б. А., Шеклеин А. В- Применение селективных покрытий в солнечных термоэлектрогенераторах.- В кн.1 Преобразователи солнечной энергии на полупроводниках. М-. 1968, с. 199 -204.

30. Воронин А. Н. Полупроводниковые термоэлектрогенераторы. - Л.1 ЛДНТП. 1957.-46 с. *

31. Воронин А. Н. А. с. 123378 (СССР). Солнечный термоэлектрогенератор.- Опубл. 30.06.58. f V

32. Воронин А. Н., Гвердцитеди И. г., Гринберг Р. 3. и др. Термоэлектрические генераторы с изотопным источником тепла.- Докл. № р/318 СССР пред-ставл. на 111 МежДунар. коиф. по мнр. использ. атом, энергии. Женева 1*964.- 18 с.

33. Гайбназаров М., Малевский Ю. Н., Резголь И. А. Энергетические характеристики солнечного термоэлектрогенератора.- В кн.: Преобразователи солнечной энергии на полупроводниках. М., 1968, с. 12-17.

84. Даниель-Бек В. С, Рогинская Н. С. Термоэлектрогенераторы.- М.: Связь-издат, 1961.-54 с.

35. Дикамп X. М., Балент Р., Уэтч Д. Р. Непосредственные реакторные конвертеры.-ДокЛ; № р/218, представл. на III Междунар. конф. ООН по использ. атом, энергии в мир. целях. Женева, 1964.-37 с.

36. Захидов Р. А., Тепляков Д. И. Тепловые режимы цилиндрических полостных приемников высокотемпературных преобразователей солнечной энергии.-

- ?2б з°*Р°° солнечной энергии на полупроводниках. М., 1968,

37. Иорданишвили Е. К. Термоэлектрические источники питания.- М.: Сов. радио, 1968.-183 с.

38. Использование солнечной энергии прн космических исследованиях.- М.! Мир, Г968.-415 с. 1.,

38. Кампайна Р., Роус Дж. Предварительная разработка конструкций н оценка характеристик солнечного термоэлектрического плоского генератора.- В кн.! Энергетические установки для космических аппаратов. М., 1964, с. 131-147.

40. Кесельман Г. С. Применение термоэлектрогенераторов для катодной защиты подземных металлических сооружений.- М.: ЦНИИТЭнефтегаз, 1964.-20 с.

41. Козлов В. Ф., Трошкин Ю. С. Справочник по радиационной безопасности.- М.: Атомиздат, 1967.-276 с.

42. Корлисс У., Харви Д. Источники энергии на радиоактивных изотопах.-М.; Мир, 1967.-414 с.

43. Крошко 4- Н. Источники тока в системах связи магистральных трубопроводов.-М.! Недра, 1974.-47 с.

44. Кулагин А. И., Мрков Н. В. Использование солнечной энергии для кондиционирования воздуха с применением полупроводников.-Гелиотехника, 1967, № 6, с. 21-25.

Лэнг Р., Любин Б. Соответствие экспериментальных и теоретических характеристик единичного блока солнечной энергетической установки с термоэлектрическим преобразователем.- В кн.: Исп шьзование солнечной энергии прн космических исследованиях. М., 1964, с. 281-306.

Малевский Ю. Н., Смирнова А. И., Тарнижевский Б. В. Исследование фототермоэлектрического преобразователя солнечной энергии.- Гелиотехника 1968, МЬ 3, с. 26-29.

Малевский Ю- Я., Милевская Н. Г. Влияние линейного распределения теплового потока иа эффективность термоэлектрогенератора.- В кн.; Преобразователи солнечной энергии на полупроводниках. М., 1968, с. 18-25.




1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 [ 68 ] 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126