Способ определения величины межэлектродного зазора термоэмиссионного преобразователя

 

Использование: непосредственное преобразование тепловой энергии в электрическую. Сущность изобретения: при петлевых испытаниях термоэмиссионного преобразователя (ТЭП) его выводят в генераторный режим с установившимся значением тока I_o, заполняют зазор газом с высоким коэффициентом теплопроводности λ_г определяют температуру эмиттера T^*_E, повышают плотность qF теплового потока с одновременным измерением тока и с регистрацией qF^*, при которой значение тока равно I_o , а оценку зазора L осуществляют из соотношения L = λ_г(T^*_E - T_с)/(qF^*- qF) .

Изобретение относится к непосредственному преобразованию тепловой энергии в электрическую и может быть использовано при петлевых испытаниях термоэмиссионных преобразователей (ТЭП). Цель изобретения - устранение указанного недостатка, а именно повышение точности определения МЭЗ во время испытаний. Указанная цель достигается предложенным способом определения МЭЗ ТЭП, включающим вывод ТЭП в генераторный режим с установившимся значением тока j_o, заполнение зазора L газом с высоким коэффициентом теплопроводности λ_г, определение температуры эмиттера Т_Е коллектора Т_с и плотности теплового потока с эмиттера с измерением тока, регистрируют qF*, при которой значение тока равно j_o, а оценку L осуществляют из соотношения L = λ_не (Т_Е* - Т_с)/(qF* - qF) Предлагаемый способ реализуется следующим образом. После установки испытываемого ТЭП в устройство для испытаний, например петлевой канал (ПК), тепловую мощность поднимают до значения, соответствующего рабочему значению qF В МЭЗ ТЭП подают пар цезия при давлении, равном рабочему, обычно 1-10 мм рт.ст. ТЭП начинает генерировать электроэнергию, которая снимается на внешней нагрузке с измерением тока I и напряжения V. Проводятся ресурсные испытания ТЭП, во время которых возможно изменение (уменьшение) МЭЗ. Для контроля МЭЗ периодически его заполняют теплопроводящим газом, например гелием, предварительно зафиксировав сопротивление нагрузки R, генерируемый ток I и рабочую температуру Т_Е. Точность оценки Т_Е тем выше, чем выше генерируемый ток. После заполнения МЭЗ теплопроводящим газом (с известным коэффициентом теплопроводности λ_г) температура эмиттера понизится, следовательно резко снизится ток, что приведет к существенному снижению точности оценки Т_Е и соответственно МЭЗ. Поэтому при постоянном зафиксированном значении R тепловую мощность q повышают с одновременным изменением I до тех пор, пока измеряемое значение I станет равным зафиксированному I*. Тем самым практически будут компенсированы тепловые потери, с переносом тепла теплопроводностью через газ, ТЭП будет работать в режиме, практически одинаковом с зафиксированным до заполнения МЭЗ газом и, следовательно, значение Т_Еэтого режима будет равно зафиксированному значению Т_Е^*, которое определено с достаточной точностью. Измеряют значение температуры чехла Т_г, по которой определяют Т_с. Таким образом, известны все составляющие выражения для определения МЭЗ. После этого мощность ТЭП понижается до рабочего значения из ТЭП откачивается газ, ресурсные испытания продолжаются в прежнем режиме. Эффективность и реализуемость предлагаемого способа были проверены при петлевых испытаниях ТЭП. Подача гелия в МЭЗ при давлении около 1 атм приводила к снижению плотности генерируемого тока с 5-10 А/см² до примерно 0,1-0,2 А/см², т.е. до значений, при которых влияние электронного охлаждения эмиттера практически не сказывается на значении Т_Е. Из-за низкой точности степени черноты электродов погрешность определения Т_E в таком режиме возросла до 100-120 К, в то время как в токовом режиме для определения Т_Е использовался самый точный метод - метод сравнения экспериментальных и расчетных статических вольт-амперных характеристик с погрешностью определения Т_Е в 30-40 К. Полученное значение МЭЗ составило около 0,12 мм. Измеренное после испытаний с помощью нейтронной радиографии значение МЭЗ в отдельных элементах составила 0,08-0,14 мм. Таким образом, предлагаемый способ позволит повысить точность оценки Т_Е при заполнении МЭЗ теплопроводящим газом, тем самым повысить точность определения МЭЗ во время ресурсных испытаний ТЭП.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ МЕЖЭЛЕКТРОДНОГО ЗАЗОРА ТЕРМОЭМИССИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, включающий вывод термоэмиссионного преобразователя в генераторный режим с установившимся значением тока, заполнение зазора газом с высокой теплопроводностью, определение температуры эмиттера, температуры коллектора и плотности теплового потока с эмиттера и оценку величины зазора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, после заполнения зазора газом с высокой теплопроводностью повышают плотность теплового потока с эмиттера и одновременно измеряют ток, регистрируют плотность теплового потока с эмиттера, при которой значение измеряемого тока равно установившемуся току в генераторном режиме, а оценку величины L зазора осуществляют из соотношения L = λ_г(T^*_E-T_c)/(q^*_F-q_F), где λ_г - коэффициент теплопроводности газа с высокой теплопроводностью при температуре, равной (T^*_E-T_c)/2(Вт/см град); Т_Е - температура эмиттера с генераторном режиме (К); Т_с - температура коллектора при плотности теплового потока, равной q^* F (K); qF - плотность теплового потока с эмиттера при заполнении зазора газом с высокой теплопроводностью (Вт/см²).

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 14-2002

Извещение опубликовано: 20.05.2002        

---