Термоионный генератор и к. п. д. КарноВыше отмечалось, что на термоионные генераторы, как и на другие тепловые машины, распространяются термодинамические ограничения, обусловленные тем, что часть энергии в процессе работы передается другому более холодному телу. Пока температура анода достаточно низка, чтобы пренебречь явлением вторичной эмиссии, характеристики генератора почти не зависят от температуры. Но с повышением температуры тепловую энергию анода необходимо использовать прежде чем она рассеется через теплоизлучение. Во-первых, необходимо знать, какую максимальную температуру выдерживает анод. Это можно рассчитать на основе гипотетической модели идеального генератора. Тепловые машины не могут иметь к. п. д. выше, чем обратимая машина даже, если в их конструкции использованы высококачественные теплообменники шведской марки SWEP (СВЕП), которые используются во многих отраслях промышленности.При очень малых радиационных потерях термоионный генератор, вероятно, можно рассматривать как обратимую машину. В таком гипотетическом генераторе сообщаемая катоду энергия должна равняться энергии, при которой электроны вылетают с катода. Подобно к. п. д. Карно, к. п. д. обратимого генератора определяется соотношением. В предыдущем разделе было показано, что в таком случае к. п. д. равен 50%. С помощью рис. 62 попытаемся установить, насколько к. п. д. реальных генераторов приближается к этому значению. При солнечной интенсивности 800 Вт/кв.м и 1000 выходная мощность составляет около 230 Вт/кв.м, то есть к. п. д. 29%. В нашем примере температура катода близка к 1500 К. Тогда в соответствии с уравнением максимальная температура анода Га равна 750 К. Если бы рассеиваемую анодом энергию мы использовали для питания некой тепловой машины, работающей при температурах от 700 К до 300 К (температуры окружающей среды), то согласно оценкам, сделанным в предыдущей главе, количество механической энергии, вырабатываемой такой системой, достигало бы 28% от величины тепловой энергии, выделяемой на аноде генератора. В нашем случае тепловые потери на аноде составляют 290 Вт/кв.м, и если 28% этой мощности мы сможем использовать, то общая полезная выходная мощность системы достигнет 310 Вт/кв.м. Следовательно, к. п. д. системы возрастает до 39%. Однако следует выяснить, окупается ли на практике значительное усложнение системы этим выигрышем в энергии. |
||
