В энергетических установках с термоэмиссионным преобразованием в качестве источника тепловой энергии можно использовать тепло, выделяющееся при химических реакциях горения обычного природного топлива. Эффективная работа преобразователя требует рабочей температуры эмиттера не менее 1600° К. При дальнейшем увеличении температуры эмиттера до 1900° К удельная электрическая мощность примерно удваивается при повышении температуры эмиттера на каждые 100° К. Для обеспечения подобного температурного режима эмиттера необходима еще более высокая температура пламени. В то же время температура пламени при горении обычного природного топлива в воздухе равна примерно 1870° С (метан) — 1925° С (пропан). Поэтому необходимо или применять специальное топливо с высокой температурой пламени, или же принимать меры по повышению температуры пламени обычного топлива (ископаемого), чего можно достичь предварительным подогревом горючей смеси или воздуха. В этом случае можно использовать тепло, отводимое с коллектора. Обогащение воздуха кислородом также приводит к повышению температуры пламени, но этот путь значительно усложняет конструкцию энергетической установки и не экономичен.
При создании энергетической установки с подогревом эмиттера пламенем возникают две основные проблемы: во-первых, необходимо предохранить материал эмиттера от химического взаимодействия с продуктами горения, во-вторых, необходимо обеспечить герметичность термоэмиссионного преобразователя и предотвратить попадание продуктов горения в межэлектродный промежуток ТЭП. Решение этих проблем связано с созданием защитной оболочки эмиттера. Защитная оболочка может быть отделена от эмиттера пространством, заполненным высокотемпературным теплоносителем (жидкостью или газом), или же непосредственно примыкать к нему. В первом случае оболочка не подвержена большим напряжениям из-за различия в коэффициентах теплового расширения материалов эмиттера и оболочки (что характерно для второго случая). Однако неизбежные температурные градиенты по защитной оболочке и теплоносителю значительно снижают рабочие температуры эмиттера, что вызывает соответственно снижение удельной мощности ТЭП, поскольку температуры пламени ограниченны. Более эффективно создание оболочки, находящейся в непосредственном контакте с эмиттером. Подобная оболочка должна удовлетворять целому ряду требований: коэффициенты теплового расширения материалов эмиттера и защитной оболочки должны быть примерно одинаковыми, чтобы исключить возможный разрыв связи при термокачках; материалы эмиттера и оболочки должны быть химически совместимы; материал оболочки должен быть непроницаем для продуктов сгорания топлива. В качестве материалов защитной оболочки исследовались такие, как дисилициды молибдена и вольфрама, графит, карбид кремния, окислы бериллия, алюминия, циркония, тория, а также нитрид бора и другие материалы. Для эмиттера из молибдена защитная оболочка из дисилицида молибдена при температуре 1900° К выдерживала более 100 ч. Для эмиттера из вольфрама защитная оболочка из пиролитического карбида кремния SiC также выдерживала большую температуру, однако после небольшого числа циклов нагрева оболочка из SiC отделилась от эмиттера. Разрушение связи произошло вследствие образования WSi2 на поверхности соприкосновения.
Обратите внимание: в наши дни не все вложения окупаются, однако, есть и беспроигрышные варианты, например, покупка недвижимости, стоимость которой с каждым днем только возрастает. Новостройки в Апрелевке могут стать не только хорошим инвестиционным проектом, но и родным уютным домом для вашей семьи.
|
