Радиальная и шаровая конструкции ТЭГ

Радиальная конструкция представляет собой в основе трубчатый теплообменник, стенками которого является термобатарея. Внутри теплообменника находится источник тепла: радиоизотопы, теплоносители, горячие газы или твэлы атомных реакторов.

К оболочке радиоизотопа крепятся через изоляцию кольцевые, если оболочка цилиндрическая, или плоские, если она имеет вид многогранника, термоэлементы. В этом случае при конструировании ТЭГ возникают те же трудности, что и для панельной схемы. Если в качестве источника тепла применять теплоноситель в виде жидкого металла или насыщенного пара, то имеем дело с классическим теплообменным аппаратом. При этом также могут быть применены кольцевые или плоские термоэлементы. Циркуляция теплоносителя в этих ТЭГ в большинстве случаев принудительная, что неизбежно приводит к потерям на прокачку, но зато увеличивается коэффициент теплоотдачи от теплоноси­теля к термобатарее и повышается эффективность использования тепловой энергии.

Радиальная схема единственно приемлема при использовании газового нагрева — горячих газов от горелок различного типа или газовых отходов процессов в тепловых машинах, в двигателях внутреннего сгорания, реактивных двигателях и т. п. Основная задача при этом — создание конструкции, наиболее эффективно использующей тепло уходящих газов. При нагреве от газовых горелок наиболее рационально помещение многогранной беспламенной горелки внутри теплообменника. Использование твэлов в радиальной конструкции аналогично применению радиоизотопов, только в этом случае можно изготавливать теплообменники значительной длины и тем самым создавать ТЭГ большой мощности.

Тепло от термобатарей в радиальной схеме отводится или излучением с помощью ребер охлаждения, или теплоносителем, причем первый способ более рационален в случае использования плоских, а второй — в случае кольцевых термоэлементов.

Положительная особенность радиальной схемы — высокие коэффициенты теплопередачи от источника тепла к термобатарее и от нее к охлаждающему теплоносителю. При этом наиболее эффективно используется поверхность излучающих ребер. Другое, не менее важное преимущество — компактность ТЭГ при удобстве изготовления и сборки.

К недостаткам схемы следует отнести неполное использование тепла в случае газового нагрева и, в меньшей степени, нагрева изотопами и трудность создания при использовании этих источников тепла ТЭГ большой мощности. Так же, как и в случае панельной конструкции, трудно обеспечить необходимую механическую и термическую прочность. Особенно это сложно при использовании кольцевых термоэлементов. Решение этих задач в каждом конкретном ТЭГ выглядит по-разному и будет конкретно рассмотрено ниже. Радиальная конструкция, учитывая ее важные положительные стороны, является в настоящее время основной для ТЭГ малой и средней (до 1 кет) мощностей.

Шаровая схема названа так условно, потому что под ней понимается конструкция, в которой термобатарея со всех сторон окружает источник тепла. Форма поверхности нагрева может быть многогранной. Термоэлементы в этой конструкции могут быть только плоские, соответственно расположенные и контактирующие с поверхностью нагрева. Источник тепла — радиоактивный изотоп. Охлаждение — с помощью теплоносителя или излучением с поверхности ребер, которые в этом случае должны быть игольчатого типа. Преимущество — полное использование выделенного источником тепла. Недостатки следующие: большая трудность изготовления и сборки термобатарей для этой конструкции, невозможность создать на этом принципе ТЭГ большой мощности и ограниченность применения различных источников тепла. Все это приводит к тому, что шаровая схема очень редко используется.

Дата публикации: 02.04.2012

Похожие записи:

• Термоэлектрогенератор: модули и батареи
• Россию и Германию соединила первая ветка «Северного потока»
• Газ вместо бензина – плюсы и минусы
• Оптовая продажа нефтепродуктов
• Почему России выгодно развитие топливно-энергетического комплекса в Центральной Азии?
• Ванкорская газотурбинная электростанция — источник электрической и тепловой энергии на ванкорском нефтяном месторождении