Генератор пара цезия для термоэмиссионного преобразования Советский патент 1993 года по МПК H01J45/00 

Изобретение относится к источникам рабочего тела, преимущественно в виде пара щелочного металла и может быть использовано при создании источников пара цезия для термоэмиссионных преобразователей

(тэп):.

Известен генератор пара с циркуляцией рабочего тела (РТ) в виде тепловой трубы. Он содержит цезиевую Тепловую трубу (ТТ) с зонами испарения, конденсации РТ и адиабатическую, пароотвоД5 Щий патрубок в зоне испарения, диафрагмы с отверстиями между зонами, канал возврата жидкого цезия из зоны конденсации в зону испарения в виде фитиля ТТ и устройство для подсоединения к вакуумной системе. Этот источник за счет циркуляции рабочего тела осуществляют не только подачу пара цезия в ТЭП. но и удаление из ТЭП газообразных примесей.

Основной недостаток - низкие эффективность и ресурсоспособность из-за окисления в процессе циркуляции рабочего тела,

в результате чего на поверхности жидкого РТ в зоне испарения появляются пленки из высокотемпературных окислов, которую трудно разрушить термическим способом. Это снижает эффективность (качество подачи цезйевогЬ..пара определённого давления в ТЭП) и ресурс генератора.

В качестве прототипа примем генератор пара цезия с циркуляцией рабочего тела для ТЭП в виде газорегулируемой цезиевой тепловой трубы (ГРТТ). Он содержит корпус с зонами испарения и конденсации рабочего тела, паровой канал и канал возврата жидкого рабочего тела из зоны конденсации в зону испарения, узел отвода пара из зоны испарения и газовый резервуар. Этот генератор за счет циркуляции цезия обеспечивает как поДачу1 пара потребителю (ТЭП), так и удаление газов из ТЭП.

Основной недостаток тот же - из-за окисления цезия в процессе циркуляции в зону испарения попадают окислы цезия, пленка которых закрывает зеркало жидкого

&

fe

цезия, что изменяет давление упругости пара и, следовательно, снижает эффективность генератора, а через некоторое время, в особенности при высоком газовыделении, прекращает функционировать как источник пара цезия.

Целью настоящего изобретения является устранение указанного недостатка, а именно: повышение эффективности и ре- сурсоспособностй термоэмиссионного пре- обр;азсгвателя за счет обеспечения возможности очШтки циркулирующего рабочего тела от его окислов.

Указанная цель достигается предложенным генератором пара для ТЭП (ГПЦРТ), содержащим корпус с зоной испарения цезия, снабжённый нагревателем и зоной конденсаций цезия, канал возврата цезий из зон У конденсаций в зону испарения и узел отвода пара цезия ТЭП, отличающийся тем, что на начальном участке в каналег возврата цезия, выполнен фильтр окислов цезия, выполненный в виде трубки из спрёссОЁ(айн&хЬтрёзковволйко1и нержавеющей стали; ; s; ;: v,

На чертеже приведена схема предлага- емого генератора; ; ; ,. ; .;,

ТГТЦРТ выполнен в виде TT.KOtopafl содержит корпус 1, внутри которого размещен фитиль 2. Часть 3 корпуса 1, называемая зоной испарения, обогревается с помощью нагревателя 4, часть 5 корпуса 1, называё-; мая зоной конденсаций, охлаждается систе - мой охлаждения 6, например, за счет циркуляции воды или воздуха. Между зона ми испарения 3 и конденсации 5 расположенатак называемая адиабатическая зона 7, в которой обычно располагают узел 8 бтеоД а пара потребителю (ТЭП). Фитиль 2 является канйлом возврата сконденсировавшегося жидкого рабочего тела из зоны конденсаций 5 в ёону испарения 3. Канал возврата может быть вьШб лнён не только в виде фитиля; но и Щёцйа ль ного тракта, например, трубки, соединяющей место сбора сконденсировавшегося в зоне конденсации 5 РТ с нижней частью зоны испарения 3. В начале возврата, например, фитиле 2, установлен фильтр 9 окислов рабочего тела. Применительно к цезию в качестве фильтра может быть использована прессованная трубка из тонких (20-30 мкм) волокон нержавеющей стали, фильтр 9 целесообразно устанавлй- ва°ть в начале канала возврата, или при наличии в специальном узле сбора жидкого РТ зоны испарения, например, в виде воронки, Объем фильтра 9 рассчитывается исходя из его фильтрую щих способностей и ожидаемого количества окислов (и других соединений) РТ за полный ресурс работы ГПЦРТ.

Генератор работает следующим образом. После сборки ГПЦРТ его заполняют

цезием путем вакуумной перегонки с конденсацией пара в зоне испарения 3. После подсоединения через узел 8 к потребителю (ТЭП) и узла 10 к вакуумной системе (или газовому резервуару-накопителю) с помощью нагревателя 4 повышают температуру зоны испарения 3. С поверхности 11 жидкого РТ происходит испарение, часть пара через узел 8 идет к потребителю, часть пара через паровой канал внутри корпуса 1

попадает в зону конденсации 5, которая охлаждается системой 6. Пар конденсируется и по каналу возврата 2 возвращается в зону испарения 3. При работе потребителя выделяются газы, в том числе кислород, которые

диффузионным путем попадают через узел 8 внутрь ГПЦРТ. Газы потоком пара уносятся б зону конденсации 5, где пар РТ и его окислы конденсируются, а неконденсирующиеся газы удаляются через узел 10 в систему вакуумирования (или сбора газов). Сконденсировавшиеся жидкое РТ и его окйблы попадают в канал возврат жидкого РТ 2 (например, фитиль) или сборник жидкого РТ, проходят через фильтр 9, в котором

окислы задерживаются, а жидкое рабочее тело по тракту 2 возвращается в зону испарения 3. Таким образ ом, осуществляются непрерывные одновременные процессы

подачи пара РТ потребителю, удаление от

потребителя, выделяющихся неконденсирующихся газов и очистка РТ от его окислов и Других соединений.

В качестве конкретного примера рассмотрим экспериментальный образец предлатаемого ГПЦРТ для лабораторных исследований. Он представляет собой трубку 32 из нержавеющей стали длиной 160 мм с длинами зоны испарения 65 мм и конденсации 75 мм. Внутри трубы расположён составной фитиль толщиной. 1 или из прессованного волокна с диаметром пор 80-120 мкм в зоне испарения и конденсаций и диаметром 30-40 мкм в адиабатической зоне длиной около 20 мм. Последняя

мелкоячеистая часть фитиля и являлась фильтром. Такой ГПЦРТ проработал более 200 ч, выходные характеристики были стабильными.

Таким образом, предлагаемый ГПЦРТ по сра°внёнйю с прототипом позволяет осуществлять непрерывную очистку циркулирующего жидкого рабочего тела (цезия) от его окислов и других соединений, что обеспечивает повышение эффективности и ре- сурсоспособности ТЭП.

Формула изобретения Генератор пара цезия для термоэмиссионного преобразования, содержащий корпус с зоной испарения цезия, снабженный нагревателем и зоной конденсации цезия, канал возврата цезия из зоны конденсации

в зону испарения и узел отвода пара цезия преобразователю, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и ресурса преобразователя путем обеспечения возможности очистки цезия от его окислов, на начальном участке канала возврата установ/тен фильтр окислов цезия, выполненный в виде трубки из спрессованных отрезков волокон из нержавеющей стали,

Использование: при лабораторных исследованиях преобразователя и реакторных испытаниях термоэмйссйонных электрбге- нерирующих каналов. Сущность изобретения: в канале возврата жидкого цезий из зоны конденсации в зону испарения тепловой трубы установлен фильтр окислов цезия. Фильтр выполнен в виде трубки из спрессованных отрезков волокон нержавеющей стали.1 ил.