Термоэмиссионные преобразователи энергии
Физические основы работы термоэмиссионных преобразователей. Батареи термоэммисионых элементов. Суть термоэлектронной эмиссии или эффекта Эдисона (испускания электронов нагретым металлическим катодом). Физические аналоги вакуумных и газонаполненных ТЭП.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.08.2013 |
| Размер файла | 30,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Термоэмиссионные преобразователи энергии
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
термоэмиссионный преобразователь эмиссия электрон
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 < Т1 вследствие отвода от него тепловой энергии Q2. Распределение электронов по энергиям в металле электрода зависит от его химической природы и определяется среднестатистическим уровнем Ферми. Это тот (наименьший) уровень, на котором располагались бы все электроны при температуре Т=0. Если Т>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
3. 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 < K . При соударении с горячей поверхностью катода атомы Сs отдают катоду электрон. Положительные ионы Сs+ нейтролизуют объемный заряд электронов в зазоре . в диапазне давления паров Cs до 100 Па при температуре Т1 < 1800 К достигается бесстолкновительный (квазивакуумный) режим ТЭП. Изменение (х) в для этого режима близко к линейному закону. При 0,1 мм эффективность ТЭП повышается, если совместно вводятся пары цезия и бария. Адсорбируясь преимущественно на аноде с Т2 < Т1, они снижают его работу выхода.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Вакуум - состояние газа при давлении, меньшем атмосферного. Открытие Эдисоном явления, получившего название термоэлектронной эмиссии. Явление термоэлектронной эмиссии и его применение. Появление электронных ламп разнообразных устройств. Вакуумный триод.
реферат [219,1 K], добавлен 19.12.2008Формирование интенсивного электронного потока в вакуумном промежутке при переходе автоэлектронной эмиссии в режим взрывной электронной эмиссии. Изучение принципа работы ионно-литиевого аккумулятора, основанного на суперионной проводимости диэлектрика.
статья [715,3 K], добавлен 29.08.2012Физические основы ультразвука — упругих колебаний, частота которых превышает 20 КГц , распространяющихся в форме продольных волн в различных средах. Явление обратного пьезоэлектрического эффекта. Медицинские области применения ультразвуковых исследований.
контрольная работа [88,0 K], добавлен 06.01.2015Роль затравочных электронов лавины. Набор энергии электроном в осциллирующем поле. Пороги пробоя и зависимость от давления. Физические представления об оптическом пробое идеальных диэлектриков. Его тепловой механизм. Влияние первичных электронов.
реферат [547,2 K], добавлен 26.08.2015Вакуум - состояние газа при давлении меньше атмосферного. Поток электронов в вакууме как разновидность электрического тока. Явление термоэлектронной эмиссии, его применение. Вакуумный диод (двухэлектродная лампа). Вольтамперная характеристика диода.
реферат [187,2 K], добавлен 24.10.2008Объединение изолированных атомов в кристалл. Схема локальных энергетических уровней электронов. Основные элементы зонной теории. Особенность состояний электронов в кристаллах. Уменьшение сопротивления металлов. Физические основы квантовой электроники.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 09.01.2012Физические основы фотоэлектрического метода, р-п перехода в полупроводниках. Диоды и триоды. Структура для термовольтаических преобразователей. Расчет распределения примеси при одностадийной и двухстадийная диффузии. Расчет глубины залегания р-п перехода.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 24.09.2010Основные законы оптических явлений. Законы прямолинейного распространения, отражения и преломления света, независимости световых пучков. Физические принципы применения лазеров. Физические явления и принципы квантового генератора когерентного света.
презентация [125,6 K], добавлен 18.04.2014Физические процессы, лежащие в основе электронной оже-спектроскопии (ЭОС). Механизмы ЭОС, область ее применения. Относительная вероятность проявления оже-эффекта. Глубина выхода оже-электронов. Анализ тонких пленок, преимущества ионного распыления.
реферат [755,3 K], добавлен 17.12.2013Что изучает физика? Зарождение физических представлений. Физические концепции эпохи античности. Специфика первых систем теоретического физического знания. Физические концепции средневековья. Физические концепции эпохи. Возрождения физические концепций.
реферат [144,7 K], добавлен 08.04.2003Разработка радиоизотопных, кремниевых источников питания. Изучение двух ступенчатых преобразователей. Описание различных полупроводниковых материалов для бетавольтаических преобразователей. Анализ энергии потерь электронов в полупроводниковой структуре.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 19.05.2015История развития электромеханических преобразователей. Электромеханические преобразователи постоянного тока. Серводвигатели и мотор-ролики. Синхронные и асинхронные двигатели. Сопоставление достоинств и недостатков электромеханических преобразователей.
реферат [786,6 K], добавлен 07.03.2012Природа звука, физические характеристики и основы звуковых методов исследования в клинике. Частный случай механических колебаний и волн. Звуковой удар и кратковременное звуковое воздействие. Звуковые измерения: ультразвук, инфразвук, вибрация и ощущения.
реферат [24,5 K], добавлен 09.11.2011Описание полупроводников, характеристика их основных свойств. Физические основы электронной проводимости. Строение кристалла кремния. Направленное движение электронов и дырок под действием электрического поля, p-n переход. Устройство транзисторов.
презентация [2,4 M], добавлен 20.04.2016Физические основы ядерной реакции: энергия связи нуклонов и деление ядер. Высвобождение ядерной энергии. Особенности применениея энергии, выделяющейся при делении тяжёлых ядер, на атомных электростанциях, атомных ледоколах, авианосцах и подводных лодках.
презентация [1,0 M], добавлен 05.04.2015Направления применения плазмы в технике и технологии. Управляемые термоядерные реакции, основные пути их осуществления. Принцип извлечения энергии из ядер легких элементов. Лазерный термояд. Получение электроэнергии из тепловой энергии плазменного потока.
реферат [90,4 K], добавлен 15.07.2014Физические основы различных распылений: ионного, катодного, магнетронного, высокочастотного. Получение покрытий распылением в несамостоятельном газовом разряде. Методы контроля параметров осаждения покрытий. Вакуумная металлизация полимерных материалов.
курсовая работа [457,3 K], добавлен 19.01.2011Сущность и физическое обоснование явления люминесценции как свечения вещества, возникающего после поглощения им энергии возбуждения, основные факторы, оказывающие на него непосредственное влияние. Люминесцентные источники света - газоразрядные лампы.
реферат [149,4 K], добавлен 25.04.2014Классификация углеродных нанотрубок, их получение, структурные свойства и возможные применения. Основные принципы работы солнечных батарей. Преобразователи солнечной энергии. Фотоэлектрические преобразователи, гелиоэлектростанции, солнечный коллектор.
реферат [492,8 K], добавлен 25.05.2014Рассмотрение этапов процесса познания: созерцания, наблюдения, опыта и эксперимента. Классификация величин: реальные и идеальные; физические, нефизические и математические; измеряемые и оцениваемые. Теория измерений: эмпирический мир и образ в сознании.
презентация [183,7 K], добавлен 02.08.2012
