Генератор пара цезия для термоэмиссионного преобразования

 

Использование: при лабораторных исследованиях преобразователя и реакторных испытаниях термоэмйссйонных электрбгенерирующих 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 J 45/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ i (21) 4920462/21

{22) 21.03.91 (46) 07,01.93. Бюл. М 1 (71) Головное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Энергия". (72) В,В.Синявский и А.А.Макеев

{56) Быстров П,И., Синявский В.В. и др. Источник пара цезия на основе тепловой трубы для петлевых термоэмиссионных сборок, Атомная энергия, 1980, т. 49, в, 4, с,219-221, Каландаришвили А.Г. Источники рабо чего тела для термоэмиссионных преобразователей, M.: Энергоатомиздат, 1986, с.14,31, 85-87, рис,3.8.

Изобретение относится к источникам рабочего тела, преймущественно в виде пара щелочного металла и может быть использовано при создании йсгочников пара цезия для термоэмиссионных преобразователей (ТЭП).

Известен генератор пара с циркуляцией рабочего тела {РТ) в виде тепловой трубы.

Он содержит цезиевую тепловую трубу (TT) с зонами испарейия, конденсации PT и адиабатическую, пароотводящий патрубок в зоне испарения, диафрагмы с отверстиями между зонами, канал возврата жйдкого цезия из эоны конденсации в зону испарения в вида фитиля ТТ и устройство для подсое. динения к вакуумной системе. Этот источник за счет циркуляции рабочего тела осуществляют не только подачу пара цезия в ТЭП, но и удаление з ТЭП газообразных примесей, Основной недостаток — низкие эффективность и ресурсоспс собность из-за окисления в процессе циркуляции рабочего тела, Ы 1786536 А1

2 (54) ГЕНЕРАТОР ПАРА ЦЕЗИЯ ДЛЯ ТЕРМОЭМИСИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ... (57) Использование: при лабораторных исс- ледованиях преобразователя и реакторных испытаниях термоэмйссионных электрогенерирующих каналов. Сущность изобретения: в канале возврата жидкого цезия из зоны койденсации в зону испарения тепловой трубы установлен фильтр окислов це-. зия. Фильтр выполнен в виде трубки из спрессованных отрезков волокон нержавеющей стали. 1 ил. в результате чего на поверхности жидкого

РТ в зоне испарения появляются пленки из высокотемпературных окислов, которую Я трудно разрушить термическим способом, Это снижает эффективность (качество подачи цезиевого..пара определенного давления в ТЭП) и ресурс генератора.

В качестве прототипа примем генератор пара цезия с циркуляцией рабочего тела для ТЭП в виде газорегулируемой цеэиевой 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 подачу 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 цезйя, пленка K07opblx закрывает зеркало жидкого

1186536 цезия, что изменяет давление упругости пара и, следовательно, снижает эффективность генератора, а через некоторое время, в особенности при высоком газовыделении, прекращает функционировать как источник 5 пара цезия.

Целью настоящего изобретения являвтобразователя за счет обеспечения возможности очистки циркулирующего рабочего тела от его окислов.

Указанная цель дос гигается предложенным генератором пара для ТЭП 15 (ГПЦРТ), содержащим корпус с зоной испарения цезия, снабженный нагревателей и зоной конденсации цезия, канал возврата цезия из збни конденсации в зону йспарвния и узел отвода пара цезия ТЭП, отлича- 20 йщийся тем, что на начальном участке в кайале аозврата цезйя, выполнен фильтр окислов цезия, выполненный в виде трубки из сйрессованных отрезков волокон нержавеющей стали., 25 На чертеже приведена схема предлага- емого генератора. "

ГПЦРТ выполнен в вйде ТТ, которая содержит корпус 1, внутри которого размещен 30 фитиль 2, Часть 3 корпуса 1, называемая зоной испарения, обогревается с помощью нагревателя 4, часть 5 корпуса 1, назымемая зоной конденсации, охлаждается систе мой охлаждения 6, например, за счет циркуляции воды или воздуха, Между зона. ми испарения 3 и конденсации 5 расположена так называемая адиабатическая зона 7; в которой обычно"располагают узел 8 отвода пара потребителю(ТЭП). Фитиль 2 является

40 каналом возврата сконденсировавшегося жидкого рабочего тела иэ эоны конденсации 5 в зону исйарения 3. Канал возврата может быть вь1йолнен не только в виде фитиля, но и специального тракта, например, 45 трубки, соедйняющей место сбора сконден-. сировавшегося 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 цеэию в качестве фильтра может быть использована прессованная трубка из тонких (20-30 мкм) волокон нержавеющей стали, фильтр 9 целесообразно устайавли вать в начале канала возврата, или при на- 55 личии в специальном узле сбора жидкого РТ эоны йспареиия, например, в виде воронки, Объем фильтра 9 расСчитывается исходя из его фильтрующих способностей и ожидаеся устранение указанного недостатка, а именно: повышение эффективности и ресурсоспособности термозмиссионного пре- 10 мого количества окислов (и других соединений) РТ за полный ресурс работы ГПЦРТ, Генератор работает следующим обра-зом, 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 н®гревателя 4 повышают температуру-эоны испарения 3. С поверхности 11 жидкого РТ происходит испарение, часть пара через узел 8 идет к потребителю, часть пара через паровой канал виутри 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 йопадают через узел

8 внутрь ГПЦРТ. Газы потоком пара уносятся в зону конденсации 5, где пар PT и его окислы конденсируются, а неконденсирующиеся газы удаляются через узел 10 в систему вакуумирования (или сбора газов).

Сконденсировавшиеся жидкое РТ и его окислы попадают в канал возврат жидкого

PT 2 (например, фитиль) или сборник жидкого РТ, проходят через фильтр 9, в котором окйслы задерживаются, а жидкое рабочее тело по тракту 2 возвращается в зону испарения 3. Гаким образом, осуществляются непрерывные одновременные процессы подачи пара PT потребителю, удаление от потребителя, выделяющихся неконденсирующихся газов и очистка PT от его окислов и других соединений.

В качестве конкретного примера рассмотрим экспериментальный образец пред- лагаемого ГПЦРТ для лабораторных исследований, Он предстэвляет собой трубку 32 1 мм из нержавеющей стали длиной

160 мм с длинами зоны испарения 65 мм и конденсации 75 мм, Внутри трубы расположен составной фитиль толщиной 1 или из прессованного волокна с диаметром пор

80-120 мкм в зоне испарения и конденсации 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 посрбвнению с прототипом позволяет осуществлять непрерывную очистку циркулирующего жидкого рабочего тела (цезия) от

его окислов и других соединений, что обес1786536 печивает повышение эффективности и ресурсоспособности ТЭ П.

80@

Составитель В,Синявский

Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова .

Редактор

Заказ 250 . Тираж Подписйое

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Генератор пара цезия для термоэмиссионного преобразования, содержащий корпус с зоной испарения цезия, снабженный нагревателем и зоной конденсации цезия, канал возврата цезия иэ зоны конденсации в зону испарения и узел отвода пара цезия преобразователю, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и ресурса преобразователя путем обеспечения воэможности очистки цезия от его окис5 лов, на начальном участке канала возврата установлен фильтр окислов цезия, выполненный в виде трубки иэ спрессованных отрезков волокон из нержавеющей стали.