Высокотемпературный термоэмиссионный преобразователь с пониженным давлением паров цезия и сверхвысокотемпературным составным коллектором
Авторы: Яшин М.С., Онуфриев В.В.
Опубликовано в выпуске: #4(100)/2020
DOI: 10.18698/2308-6033-2020-4-1972
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Проведен аналитический расчет вольт-амперных характеристик высокотемпературного термоэмиссионного преобразователя (ТЭП) с однородным и макроскопически неоднородным (составным) коллектором при пониженном давлении паров цезия. Рассмотрен случай, когда поверхность коллектора ТЭП представляет собой совокупность периодически расположенных макроскопических элементов с различной работой выхода. На основе сравнительного анализа распределений параметров низкотемпературной цезиевой плазмы по длине межэлектродного зазора для различных точек вольт-амперных характеристик для двух вариантов коллекторов сделаны качественные выводы об отличии процессов, протекающих в преобразователе с составным коллектором, и влиянии этих процессов на ход вольт-амперной характеристики. Полученные результаты свидетельствуют о преимуществе ТЭП с составным коллектором относительно преобразователя с однородным коллектором в наиболее интересной, с точки зрения генерации электрической энергии (наибольшая выходная мощность), области вольт-амперной характеристики. Для получения количественных зависимостей влияния макроскопической неоднородности коллектора по работе выхода электронов на выходные характеристики высокотемпературного ТЭП необходимо проведение оптимизационных численных экспериментов и эмпирических исследований.
Литература
[1] Онуфриева Е.В., Онуфриев В.В., Синявский В.В. Высокотемпературные системы преобразования тока перспективных космических энергодвигательных установок. Известия Российской академии наук. Сер. Энергетика, 2009, № 4, с. 137–144.
[2] Онуфриева Е.В., Гришин Ю.М., Сидняев Н.И., Синявский В.В., Ивашкин А.Б., Онуфриев В.В. О расчете характеристик разряда в высоковольтном плазменном термоэмиссионном диоде в режиме обратного тока. Известия Российской академии наук, Сер. Энергетика, 2017, № 6, с. 87–96.
[3] Онуфриева Е.В., Гришин Ю.М., Сидняев Н.И., Синявский В.В., Ивашкин А.Б., Онуфриев В.В. О расчете напряжения зажигания обратного дугового разряда в высоковольтном плазменном термоэмиссионном диоде. Известия Российской академии наук, Сер. Энергетика, 2018, № 4, с. 108–115.
[4] Щербинин П.П. Генераторы прямого преобразования тепловой и химической энергии в электрическую. Т. 6: Термоэмиссионные преобразователи. Москва, ВИНИТИ, 1981, 242 с.
[5] Яшин М.С., Онуфриев В.В. Об особенностях работы составного высокотемпературного коллектора в термоэмиссионном преобразователе при пониженном давлении паров цезия. Инженерный журнал: наука и инновации, 2016, вып. 7. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2016-7-1514
[6] Мойжес Б.Я., Пикус Г.Е. ред. Термоэмиссионные преобразователи и низко-температурная плазма. Москва, Наука, 1973, 480 с.
[7] Стаханов И.П., Черковец В.Е. Физика термоэмиссионного преобразователя. Москва, Энергоатомиздат, 1985, 208 с.
[8] Бабанин В.И., Ситнов В.И., Соловьев А.В., Эндер А.Я. Исследование облас-ти обратных токов в кнудсеновском диоде с поверхностной ионизацией в перекомпенсированном режиме при наличии эмиссии электронов с коллектора II. Малый межэлектродный промежуток. Журнал технической физики, 2002, т. 72, вып. 12, с. 32–38.
[9] Кузнецов В.И., Эндера А.Я. Теория устойчивости кнудсеновских плазменных диодов. Физика плазмы, 2015, т. 41, вып. 3, с. 262–276.
[10] Шуандер Ю.А., Юдицкий В.Д. Влияние отражения электронов у коллектора на ВАХ ТЭП. Сб. докл. Конференции по термоэмиссионному методу преобразования тепловой энергии в электрическую. Обнинск, Физ.-энерг. ин-т, 1979, с. 76–77.
[11] Kaibyshev V.Z., Lysikov A.V. Influence of the collector emission properties on the efficiency of thermionic energy converter in the arc regime. Atomic energy, 2000, vol. 3, pp. 709–715.