Главная - Литература

0 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

в качестве источника тепловой энергии могут быть использованы пропан, бензин, керосин, дизельные топлива и некоторые другие виды жидких топлив.

Принцип работы термоэлектрогенераторов заключается в следующем. Для заполнения топливом бака 7 удаляется насос 2; после чего бак заполняется, и насос устанавливается на место. Далее с помощью насоса вбаке создается некоторое избыточное давление.

Рис. 133. Конструкция термоэлектрогенератора, предназначенного для работы на жидком топливе.

/ - жидкое топливо; 2 - топливный насос; 3 - кожух; 4-выхлопное отверстие; 5 - крышка; 6 - токоотводы; 7-топливная емкость; 8 - запальное устройство; 9 - клапан; 10 - опоры; - отверстие для входа воздуха; 12 - отверстия для выхода воздуха; /3 -конфузор; /4-выхлопной патрубок; 15 - фланец; /6 - обечайка корпуса; /7 -канал для прохода топлива; 18-регулирующий клапан; 19-эжек-циоиные каналы; 20 - днище смесительной камеры; 21 - воздушная полость; 22-ребра жесткости; 23 -кольцевой топливопровод; 24-поверхность охлаждения; 25 - термобатареи; 26- поверхность нагрева; 27 - обечайка камеры сгорания; 28-профилированный конус; 29-запал; 30-канал для прохода воздуха; 31-топливопровод; 32-эжектор; 35 -жиклер; 34-осевой топливный канал; 35 - радиальные топливные каналы; 36-днище камеры сгорания; 37 - камера сгорания; 38 - смесительная камера


Запал 8 устанавливается в держатель, и запальное устройство вставляется в гнездо так, чтобы запал через отверстие вошел в камеру сгорания 37. Подача топлива осуществляется по топливному трубопроводу 31 через регулирующий клапан в смесительную камеру, где образуется газовоздушная смесь. Благодаря испарению топлива происходит подсос воздуха. Газовоздушная смесь поступает в камеру сгорания 37, где воспламеняется от запального устройства. Горячие газы, отдавая тепло ребрам 26, попадают в выхлопной патрубок 14 и далее через отверстие 4 выбрасываются в атмосферу.

Циркуляция охлаждающего воздуха осуществляется за счет разности давлений в каналах и 12, которая образуется вследствие некоторого понижения давления в каналах 4 благодаря эжекционному воздействию потока уходящих газов.



АВТОНОМНЫЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ С РАДИОИЗОТОПНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ЭНЕРГИИ

Термоэлектрические установки, предназначенные для генерирования электроэнергии и работающие в сочетании с радиоизотопными источниками теплоты, представляют собой весьма удачное сочетание элементов, обеспечивающих создание простых и компактных источников питания. Значительным преимуществом таких установок является отсутствие теплоносителя и возможность передачи теплоты к горячим спаям теплопроводностью. Отвод теплоты может осуществляться различными способами: конвекцией, излучением или одновременно и тем и другим способом [104], [106], [107].

Эти преимущества термоэлектрических установок с радиоизотопными источниками энергии в целом ряде случаев позволяют считать их использование наиболее целесообразным.

Однако несмотря на возможность создания компактных устройств, позволяющих без вмешательства человека эксплуатировать их годами, термоэлектрические установки рассматриваемого типа могут найти применение лишь как источники питания небольшой мощности (от нескольких до сотен ватт). Это объясняется относительно небольшой энергоемкостью и высокой стоимостью радиоизотопных источников тепла [123], [164]. Однако в отдельных случаях подобные устройства незаменимы, тем более что в диапазоне малых мощностей ядерные реакторы, критическая масса топлива которых исключает возможность их применения на мощности меньше некоторой определенной величины, оказываются неприемлемыми. Вышеизложенное позволяет понять те причины, по которым радиоизотопные термоэлектрические установки нашли применение в качестве бортовых электроэнергетических станций спутников Земли и других космических объектов. Однако они представляют несомненный интерес и как источники энергии для питания приборов автоматических метеорологических станций, радиомаяков, гидрографического оборудования, а также судовой навигационной аппаратуры.

Одна из первых установок такого типа - отечественная установка «Бета-3», где источником тепловой энергии служил Р-радио-активный изотоп Ce**, предназначалась для питания автоматической метеорологической станции с помощью накопителей, обеспечивающих электроэнергией радиопередатчик мощностью около 150 вт.

В настоящее время в мире успешно эксплуатируется несколько десятков радиоизотопных термоэлектрических установок мощностью от нескольких до сотен ватт. Особенности этих устройств хорошо видны на схеме типовой конструкции, показанной на



рис. 134, и могут быть рассмотрены также на примере устройства SNAP-3*, разработанного в США (рис. 135) [44, 45], [81].

В качестве источника тепловой энергии в установке использовался изотоп Ро", имеющий период полураспада 138 дней. Выбор этого источника определился достаточно приемлемой плотностью энерговыделения. Радиоактивный изотоп помещался в капсулы из нержавеющей стали, которые устанавливались в нагре-


£1

Рис. 134. Конструкция термоэлектрогенератора с радиоизотопным источником энергии.

Рис. 135. Общий вид экспериментального образца термоэлектрической установки SNAP-3

/-тепловая изоляция; 2-«горячая» коммутационная пластина; 3 - обечайка; 4 - термоэлементы; 5 - цилиндр с радиоизотопным источником; 6 - уплотнительная изоляционная прокладка; 7 - сферическое днище; 8 - пружина; 9-«холодная» коммутационная втулка; 10 - теплоэлектро-изоляционные кольца; - радиоизотопный источник

вательном цилиндре. Последний закрывался резьбовой крышкой, привариваемой к корпусу после заполнения капсулами.

Между наружным корпусом и нагревательным цилиндром были размещены термоэлементы, имеющие одинаковую длину (25,4 мм) и диаметры: 5,3 мм - ветвь п-типа и 5,7 мм - ветвь р-типа. 27 термоэлементов располагались радиально в шести вертикальных рядах. Коммутация по горячей стороне осуществлялась прижимом термоэлементов к коммутационному кольцу, внутренняя поверхность которого была покрыта двуокисью алюминия, примененного в качестве электроизоляции. Прижимное усилие каждой ветви термоэлемента составляло около 1 кГ и обеспечивалось пружиной и регулировочным винтом. В. качестве изоляции на холодных спаях было применено оксидное покрытие, нанесенное

* SNAP-System for Nuclear Auxiliary Power - системы вспомогательных источников энергии. Нечетные номера присваиваются системам с радиоизотопными, четные - системам с ядерными источниками тепловой энергии [142, 143], [156], [166-168].

2005 197



0 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



0.001