Просмотр сведений о научной статье


Обложка номера

№3 2017

Заголовок

Гидродинамические термоэмиссионные преобразователи энергетических установок космических аппаратов со сверхдлительным сроком активного существования

Авторы

А.В. Колычев, В.А. Керножицкий

Организация

Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова
г. Санкт-Петербург, Российская Федерация

Аннотация

Описано устройство гидродинамического термоэмиссионного преобразователя тепловой энергии в электрическую. Данное устройство заключается в том, что в его активной зоне организуется течение потоков слабоионизированной плазмы с высокими скоростями (0,5–7,0 км/с и выше). Это позволяет располагать рабочие поверхности катода и анода гидродинамического термоэмиссионного преобразователя на расстояниях, много больше характерных для классических термоэлектрических преобразователей величин в 0,3–0,5 мм. Таким образом, повышается надежность гидродинамического термоэмиссионного преобразователя за счет отсутствия необходимости поддержания малого зазора и сведения к минимуму негативных последствий изменения формы активной поверхности катода. Наличие слабоионизированной плазмы обуславливает перенос электронов за счет её движения, что приводит к ликвидации пространственного заряда над поверхностью эмиссии, что также позволяет поддерживать достаточно большой зазор (до 5 см и выше) между катодом и анодом при тех же и лучших теплоэлектрофизических характеристиках преобразования по сравнению с классическими термоэлектрическими преобразователями. При этом функционирование гидродинамического термоэмиссионного преобразователя не зависит от формы электродов, которая может меняться в течение всего срока существования, и отсутствует потребность в дистанциаторах. Это приводит к существенному повышению надежности и долговечности системы преобразования при применении любого источника тепловой энергии, обеспечивая ресурс в 15–20 лет и более непрерывной работы. При движении слабоионизированной плазмы над поверхностью катода происходит снос пространственного заряда по направлению её движения, что снижает потери напряжения между катодом и анодом и обуславливает рост КПД преобразования. По предварительным оценкам суммарный КПД преобразования может составлять 30–35 %. Вклад в данное значение вносит передача кинетической энергии движения слабоионизированной плазмы электронам эмиссии.

Ключевые слова

термоэлектронная эмиссия, гидродинамический термоэмиссионный преобразователь, высокоскоростные потоки слабоионизированной плазмы

Список литературы

[1] Квасников Л. А., Кайбышев В. З., Каландаришвили А. Г. Рабочие процессы в термоэмиссионных преобразователях ядерных энергетических установок. М. : МАИ, 2001. 240 с.

[2] Цанев С. В., Буров В. Д., Ремезов А. Н. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций : учеб. пособие для вузов / под ред. С. В. Цанева. 3-е изд., стереотип. М. : Издательский дом МЭИ, 2009. 584 с.: ил.

[3] Бреев В. В., Губарев А. В. Панченко В. П. Сверхзвуковые МГД-генераторы. М. : Энергоатомиздат, 1988. 240 с.

[4] Патент РФ № 2538768 МПК G21C 3/40. Термоэмиссионный электрогенерирующий канал. Заявка № 2013143069/07 от 20.09.2013 / Керножицкий В. А., Колычев А. В., Атамасов В. Д., Романов А. В., Шаталов И. В., Бюл., 2015. № 1.

[5] Патент РФ № 139811 МПК G21C 3/40. Термоэмиссионный электрогенерирующий канал. Заявка № 2013145364/07 от 09.10.2013 / Керножицкий В. А., Колычев А. В., Ипатов О. С., Бюл., 2014. № 12.



Цитирование данной статьи

Колычев А.В., Керножицкий В.А. Гидродинамические термоэмиссионные преобразователи энергетических установок космических аппаратов со сверхдлительным сроком активного существования // Исследования наукограда. 2017. Т. 1. № 3. С. 126-129.