RU2084056C1 - Baro-galvanic converter (version) and pump which is part of it - Google Patents
Baro-galvanic converter (version) and pump which is part of it Download PDFInfo
- Publication number
- RU2084056C1 RU2084056C1 RU95101454A RU95101454A RU2084056C1 RU 2084056 C1 RU2084056 C1 RU 2084056C1 RU 95101454 A RU95101454 A RU 95101454A RU 95101454 A RU95101454 A RU 95101454A RU 2084056 C1 RU2084056 C1 RU 2084056C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pump
- low
- cell
- condenser
- pressure
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетике и приборостроению и может быть использовано для преобразования тепла в электричество и обратно, для проведения калориметрических измерений и контроля тепловых потоков, например, теплосетей. The invention relates to energy and instrumentation and can be used to convert heat into electricity and vice versa, for calorimetric measurements and control of heat fluxes, for example, heating systems.
Известен барогальванический конвертор, включающий ячейку, выполненную в виде корпуса, твердого электролита, выполненного из материала с ионной проводимостью и установленного в корпусе с возможностью его разделения на полости высокого и низкого давления, электродов, установленных в контакте с твердым электродом в полостях высокого и низкого давления, при этом по крайней мере один электрод выполнен с возможностью газопроницаемости из материала с электронной проводимостью, а ячейка выполнена с возможностью ее нагревания посредством источника тепла, охладитель и насос для подачи рабочего тела из полости низкого давления. [1]
Это устройство имеет в описании к патенту не совсем точное название - "термоэлектрический генератор", в России этот вид устройства получил название "барогальванический конвертор" в строгом соответствии с характером рабочего процесса, а именно, выработки (поглощении) электричества на изотермическом перепаде давления рабочего тела между электродами соответствующим образом сконструированной электрохимической ячейки. Возможны многочисленные варианты применения ячеек различных типов не только в тех или иных конверторах тепла в электричество, но и в силу обратимости рабочего процесса в многочисленных модификациях холодильных установок, тепловых насосов промышленного и бытового применения.Known barogalvanic converter, including a cell made in the form of a housing, a solid electrolyte made of a material with ionic conductivity and installed in the housing with the possibility of its separation into cavities of high and low pressure, electrodes installed in contact with a solid electrode in cavities of high and low pressure while at least one electrode is made with the possibility of gas permeability from a material with electronic conductivity, and the cell is made with the possibility of heating by means of heat source, cooler and pump for supplying a working fluid from a low-pressure cavity. [one]
This device has a not quite exact name in the description of the patent - "thermoelectric generator", in Russia this type of device was called the "galvanic converter" in strict accordance with the nature of the working process, namely, generation (absorption) of electricity on an isothermal differential pressure of the working fluid between the electrodes of an appropriately designed electrochemical cell. Numerous applications are possible for various types of cells, not only in various heat-to-electricity converters, but also due to the reversibility of the working process in numerous modifications of refrigeration units, industrial and domestic heat pumps.
Ограничением же этого известного технического решения является неполнота функциональной схемы для обеспечения эффективной работы и высоких значений КПД, также прямой контакт жидкого рабочего тела с твердым электролитом при высокой температуре. Этот контакт приводит к недолговечности функционирования твердого электролита из-за структурных и химических изменений при проникновении жидкости в его поры. Кроме того, устройство имеет низкую стабильность вольт-амперных характеристик (ВАХ) как из-за порчи твердого электролита вследствие контакта с жидким рабочим телом, так и вследствие нарушений свойств твердого электролита и контакта газопроницаемый электрод - электролит в полости низкого давления. А нестабильность ВАХ делает малоэффективным преобразователь, собранный с электрическим соединением ячеек в группу, предпринимаемым для увеличения рабочего напряжения до технически требуемых параметров. The limitation of this well-known technical solution is the incompleteness of the functional scheme to ensure efficient operation and high efficiency values, as well as direct contact of the liquid working fluid with a solid electrolyte at high temperature. This contact leads to the fragility of the functioning of the solid electrolyte due to structural and chemical changes during the penetration of fluid into its pores. In addition, the device has low stability of the current-voltage characteristics (CVC) due to damage to the solid electrolyte due to contact with the liquid working fluid, and due to violations of the properties of the solid electrolyte and the contact of a gas-permeable electrode - an electrolyte in a low-pressure cavity. And the instability of the CVC makes the converter ineffective, assembled with the electrical connection of the cells into a group, undertaken to increase the operating voltage to the technically required parameters.
Наиболее близким техническим решением является барогальванический конвертор, содержащий ячейку, выполненную в виде корпуса, твердого электролита, выполненного из материала с ионной проводимостью и установленного в корпусе с возможностью его разделения на полости высокого и низкого давления, электродов, выполненных газопроницаемыми из материала с электронной проводимостью и установленных в полостях высокого и низкого давления в поверхностном контакте с твердым электролитом, причем ячейка выполнена с возможностью ее нагревания посредством источника тепла, конденсатор и насос, связанные последовательно, причем полость низкого давления связана со входом конденсатора, а выход насоса связан с полостью высокого давления. [2]
В этом техническом решении удалось улучшить стабильность ВАХ за счет исключения прямого контакта жидкости с твердым электролитом и функционирования ячейки в системе газ-газ, однако выбранная функциональная схема не обеспечивает эффективной ее работы и высоких значений КПД.The closest technical solution is a barogalvanic converter containing a cell made in the form of a housing, a solid electrolyte made of material with ionic conductivity and installed in the housing with the possibility of its separation into high and low pressure cavities, electrodes made of gas permeable from a material with electronic conductivity and installed in the cavities of high and low pressure in surface contact with a solid electrolyte, and the cell is made with the possibility of heating dstvom heat source, a condenser and a pump connected in series, wherein a low pressure cavity is connected to the input of the condenser, and the pump output is connected to the high pressure cavity. [2]
In this technical solution, it was possible to improve the stability of the CVC by eliminating direct contact of the liquid with the solid electrolyte and the functioning of the cell in the gas-gas system, however, the selected functional scheme does not ensure its effective operation and high efficiency values.
Кроме того, в этой схеме используется капиллярный насос, что не позволяет создать высокие перепады давлений. In addition, a capillary pump is used in this circuit, which does not allow the creation of high pressure drops.
Известен насос, входящий в состав барогальванического конвертора, содержащий барогальваническую ячейку, выполненную из корпуса, твердого электролита, выполненного из материала с ионной проводимостью и установленного в корпусе с возможностью его разделения на полости высокого и низкого давления и с возможностью протекания рабочего тела через твердый электролит, электроды, размещенные в полости высокого и низкого давления.[3]
В этом техническом решении насос (компрессор) выполнен в виде ячейки описанной ранее конструкции, что делает его в силу вышеуказанных причин малопригодным для перекачки рабочего тела жидкости. Кроме того, выполнение электродов пористыми и размещение их в контакте с твердым электролитом усложняет конструкцию.A pump is known, which is part of a barogalvanic converter, containing a barogalvanic cell made of a housing, a solid electrolyte made of a material with ionic conductivity and installed in the housing with the possibility of its separation into high and low pressure cavities and with the possibility of the working fluid flowing through the solid electrolyte, electrodes placed in the cavity of high and low pressure. [3]
In this technical solution, the pump (compressor) is made in the form of a cell of the previously described design, which makes it unsuitable for pumping the working fluid of the liquid due to the above reasons. In addition, the implementation of the porous electrodes and placing them in contact with a solid electrolyte complicates the design.
Задача, решаемая для барогальванического конвертора, повысить эффективность его функционирования. The task to be solved for the barogalvanic converter is to increase the efficiency of its functioning.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, повышение коэффициента полезного действия (КПД). The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to increase the coefficient of performance (COP).
Задача, решаемая для насоса, повысить эффективность его функционирования для рабочих тел: жидкостей. The problem solved for the pump is to increase the efficiency of its functioning for working fluids: liquids.
Технический результат упрощение конструкции. The technical result is a simplification of the design.
При использовании насоса в барогальваническом конверторе также стремились повысить эффективность функционирования конвертора по сравнению с конверторами, использующими, например, капиллярные или электромагнитные насосы. When using a pump in a barogalvanic converter, they also sought to increase the efficiency of the converter in comparison with converters using, for example, capillary or electromagnetic pumps.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известный барогальванический конвертор, содержащей ячейку, выполненную в виде корпуса, твердого электролита, выполненного из материала с ионной проводимостью и установленного в корпусе с возможностью его разделения на полости высокого и низкого давления, электродов, выполненных газопроницаемыми из материала с электронной проводимостью и установленных в полостях высокого и низкого давления в поверхностном контакте с твердым электролитом, при этом ячейка выполнена с возможностью ее нагревания посредством источника тепла, конденсатор и насос, связанные последовательно, причем полость низкого давления связана со входом конденсатора, а выход насоса связан с полостью высокого давления, согласно изобретению введен испаритель-перегреватель, выполненный с возможностью его нагревания посредством источника тепла, а выход насоса связан с полостью высокого давления посредством испарителя-перегревателя. To solve the problem with the achievement of the specified technical result in a well-known barogalvanic converter containing a cell made in the form of a housing, a solid electrolyte made of a material with ionic conductivity and installed in the housing with the possibility of its separation into cavities of high and low pressure, electrodes made gas permeable from a material with electronic conductivity and installed in cavities of high and low pressure in surface contact with solid electrolyte, while the egg is configured to heat it by means of a heat source, a condenser and a pump connected in series, the low-pressure cavity being connected to the inlet of the condenser, and the pump output being connected to the high-pressure cavity, according to the invention, an evaporator-superheater configured to heat it by means of a heat source is introduced , and the pump outlet is connected to the high-pressure cavity by means of an evaporator-superheater.
Возможны варианты выполнения изобретения, в которых целесообразно, чтобы:
был введен теплообменник регенератор, полость низкого давления связана со входом конденсатора посредством первого входа теплообменника-регенератора, в выход конденсатора связан со входом насоса посредством второго входа теплообменника-регенератора;
или был введен теплообменник-регенератор, полость низкого давления связана со входом конденсатора посредством первого входа теплообменника регенератора, а выход насоса связан с испарителем-перегревателем посредством второго входа теплообменника-регенератора.Embodiments of the invention are possible in which it is advisable that:
a regenerator heat exchanger was introduced, the low-pressure cavity is connected to the condenser inlet through the first input of the heat exchanger-regenerator, and the condenser output is connected to the pump inlet through the second input of the heat exchanger-regenerator;
or a heat exchanger-regenerator was introduced, the low-pressure cavity is connected to the condenser inlet through the first input of the regenerator heat exchanger, and the pump output is connected to the evaporator-superheater through the second input of the heat exchanger-regenerator.
Для последнего варианта выполнения изобретения целесообразно, чтобы насос был выполнен барогальваническим в виде ячейки, выполненной из корпуса, твердого электролита из материала с ионной проводимостью, установленного в корпусе с возможностью его разделения на полости высокого и низкого давления и с возможностью протекания рабочего тела через твердый электролит, а электроды выполнены жидкими в качестве рабочего тела и заполняющими полости низкого и высокого давления. For the latter embodiment of the invention, it is advisable that the pump be barogalvanic in the form of a cell made of a housing, a solid electrolyte from a material with ionic conductivity, mounted in the housing with the possibility of its separation into high and low pressure cavities and with the possibility of the working fluid flowing through the solid electrolyte and the electrodes are made liquid as a working fluid and fill the cavity of low and high pressure.
Для решения поставленной задачи в известный барогальванический конвертор, содержащий ячейку, выполненную в виде корпуса, твердого электролита, выполненного из материала с ионной проводимостью и установленного в корпусе с возможностью его разделения на полости высокого и низкого давления, электродов, выполненных газопроницаемыми из материала с электронной проводимостью и установленных в полостях высокого и низкого давления в поверхностном контакте с твердым электролитом, конденсатор и насос, связанные последовательно, согласно изобретению введен испаритель, вход которого подсоединен к полости низкого давления, а выход ко входу насоса, а выход конденсатора подсоединен к полости высокого давления. To solve this problem, a well-known barogalvanic converter containing a cell made in the form of a housing, a solid electrolyte made of material with ionic conductivity and installed in the housing with the possibility of its separation into high and low pressure cavities, electrodes made of gas permeable from a material with electronic conductivity and installed in the cavities of high and low pressure in surface contact with a solid electrolyte, a capacitor and a pump connected in series, according to eteniyu introduced evaporator having an input connected to the low pressure cavity, and the output to the input of the pump, and an output capacitor connected to the high pressure cavity.
Для решения поставленной задачи в известном насосе, содержащем ячейку, выполненную из корпуса, твердого электролита, выполненного из материала с ионной проводимостью и установленного в корпусе с возможностью его разделения на полости высокого и низкого давления и с возможностью протекания рабочего тела через твердый электролит, электроды, размещенные в полости высокого давления и низкого давления, согласно изобретению электроды выполнены в качестве рабочего тела жидкими с электронной проводимостью и заполняющими полости низкого и высокого давления. To solve the problem in a known pump containing a cell made of a housing, a solid electrolyte made of a material with ionic conductivity and installed in the housing with the possibility of its separation into high and low pressure cavities and with the possibility of the working fluid flowing through a solid electrolyte, electrodes, placed in the cavity of high pressure and low pressure, according to the invention, the electrodes are made as a working fluid liquid with electronic conductivity and filling the cavity of low and high pressure.
За счет выполнения барогальванического конвертора и насоса списанным выше образом удалось решить поставленную задачу. Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения станут понятными во время последующего рассмотрения приведенного ниже лучшего варианта его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи. Due to the implementation of the barogalvanic converter and pump in the manner described above, it was possible to solve the problem. These advantages, as well as the features of the present invention will become apparent during subsequent consideration of the following best option for its implementation with reference to the accompanying drawings.
На фиг. 1 -изображена функциональная схема конвертора (генератора); на фиг. 2 то же, что фиг.1, второй вариант; на фиг.3 диаграмма термодинамического цикла, зависимость температуры T от энтропии S;на фиг.4 - функциональная схема насоса;на фиг.5 то же, что фиг.1 (нагреватель и/или охладитель). In FIG. 1 shows a functional diagram of a converter (generator); in FIG. 2 is the same as figure 1, the second option; figure 3 diagram of a thermodynamic cycle, the dependence of temperature T on the entropy S; figure 4 is a functional diagram of the pump; figure 5 is the same as figure 1 (heater and / or cooler).
Барогальванический конвертор (фиг.1) содержит ячейку 1, выполненную из корпуса 2, твердого электролита 3 и электродов 4 и 5. Твердый электролит 3 делит корпус 2 на полости высокого P1 и низкого P2 давления. Электроды 4 и 5 установлены в контакте с твердым электролитом 3, т.е. нанесены каким-либо методом на его поверхность. Ячейка 1 выполнена с возможностью ее нагревания посредством источника тепла Q0. Устройство также имеет конденсатор 6 и насос 7, связанные последовательно, причем полость низкого давления P2 связана со входом конденсатора 6, а выход насоса 7 связан с полостью высокого давления P1.Barogalvanic converter (figure 1) contains a
Введены испаритель-перегреватель 8 и нагреватель для передачи тепла Q1 испарителю перегревателю 8. Выход насоса 7 связан с полостью высокого давления через испаритель-перегреватель 8.The evaporator-
На фиг. 1 также дополнительно показаны выводы 9, 10 электродов 4 и 5, соответственно. In FIG. 1 also further shows the
Дополнительно может быть введен теплообменник-генератор 11. Полость низкого давления P2 связана со входом конденсатора 6 посредством первого входа теплообменника регенератора 11, а выход насоса 7 связан с испарителем-перегревателем посредством второго входа теплообменника-регенератора 11.Additionally, a heat exchanger-
В случае выполнения барогальванического конвертора по выше приведенной схеме (фиг.1) насос целесообразно выполнять подобно ячейке 1, но с ее упрощением (фиг.4). In the case of performing barogalvanic converter according to the above diagram (figure 1), it is advisable to perform the pump like a
Такой насос выполнен в виде ячейки (фиг.4), которая имеет корпус 12, твердый электролит 13, электроды 14 и 15. Электроды 14 и 15 в этом случае выполнены жидкими и ими служит сконденсированное рабочее тело (Na, K, Cs и др. ), которое заполняет полости низкого P2 и высокого P1 давления корпуса 11. В этом случае выводы 16 и 17 электродов 14 и 15 могут быть установлены в любом месте полостей низкого P2 и высокого P1 давлений в контакте с рабочим телом, что значительно упрощает конструкцию насоса.Such a pump is made in the form of a cell (Fig. 4), which has a
Теплообменник-регенератор 11 может быть установлен по схеме (фиг.2), по которой полость низкого давления P2 связана со входом конденсатора 6 посредством первого входа теплообменника-регенератора 11, а выход конденсатора 6 связан со входом насоса 7 посредством второго входа теплообменника-регенератора 11, в этом случае целесообразно, чтобы насос был выполнен капиллярным.The heat exchanger-
В случае же выполнения барогальванического конвертора по схеме (фиг.1) насос в общем случае может быть выполнен электромагнитным, механическим, капиллярным и др. In the case of performing barogalvanic converter according to the scheme (Fig. 1), the pump in the general case can be made electromagnetic, mechanical, capillary, etc.
Работает барогальванический конвертор следующим образом. The barogalvanic converter works as follows.
Как и в известных ячейках, в основе работы барогальванического конвертора лежит идея использования электрохимической ячейки, в которой источником электродвижущей силы (ЭДС) служит перепад давлений P1 и P2 рабочего тела на ее электродах 4 и 5. Разность термодинамических потенциалов Гиббса для рабочего тела находящегося при различных давлениях P1 и P2 в контакте с электродами 4 и 5 ячейки 1, является количественной мерой ЭДС ячейки.As in well-known cells, the operation of the barogalvanic converter is based on the idea of using an electrochemical cell, in which the source of electromotive force (EMF) is the pressure difference P 1 and P 2 of the working fluid at its
Рабочий процесс токообразования складывается из нескольких стадий. Рабочее тело из полости высокого давления P1 проникает через электрод 4 в зону его контакта с твердым электролитом 3. Здесь происходит ионизация атомов или молекул рабочего тела путем обмена электронами на поверхности электрода 4 и поступления ионов рабочего тела в среду твердого электролита 3 с проводимостью по этим каналам. Одновременно с этим происходит обратный процесс в зоне контакта твердого электролита 3 с электродом 5: ионы рабочего тела выходят из твердого электролита 3 в виде нейтральных атомов или молекул, обмениваясь электронами с электродом 5.The working process of current formation consists of several stages. The working fluid from the high pressure cavity P 1 penetrates through the
Макроскопический рабочий процесс выглядит, как течение рабочего тела через ячейку 1 под действием перепада давлений P1 и P2 так, что ионная составляющая потока проходит через твердый электролит 3, а электронная составляющая через внешнюю электрическую цепь, подсоединенную к выводам 9 и 10 электродов 4 и 5, соответственно.A macroscopic working process looks like the flow of a working fluid through a
Ясно, что поток теплоносителя можно обратить вспять, если приложить к выводам 9 и 10 напряжение, противоположное ЭДС и превосходящее ее по абсолютной величине. В этом случае мы получим процесс сжатия рабочего тела. Естественно, что для обеспечения изотермичности рабочего процесса расширения (сжатия) необходимо подводить (отводить) к ячейке 1 тепло, в количестве, компенсирующем электрическую энергию. Здесь барогальванический конвертор выступает в качестве основы тепловых насосов, холодильников, кондиционеров. It is clear that the coolant flow can be reversed if voltage opposite to the EMF and exceeding it in absolute value is applied to
Пусть ячейка 1 является токогенерирующей. Запуск устройства состоит в прогреве ячейки 1 от источника тепла Q0 до максимальной температуры цикла T0, испарителя перегревателя 8 от нагревателя Q1 до температуры T1 или To, а конденсатора 6 до температуры теплосброса T2. При этом рабочее тело переходит в паро-жидкостное состояние. С помощью насоса 7 рабочее тело выкачивается из полости низкого давления P2 корпуса 1, из конденсатора 6, и подается через испаритель перегреватель 8 при повышенном давлении в полость высокого давления (нагрузка на выводы 9 и 10 подключена).Let
Начинается выход барогальванического конвертора на стационарный рабочий режим. Насос 7 поджимает рабочее тело до максимально рабочего давления P1: линия c-a при сжатии рабочего тела жидкости гальваническим, барогальваническим, капиллярным насосом или линия c-b при сжатии механическим, электромагнитным насосом (фиг. 3).The output of the barogalvanic converter to the stationary operating mode begins. The
В испарителе перенагревателе 8 рабочее тело жидкость прогревается до температуры испарения T1: линия a-d или b-d (фиг. 3); приводятся к рабочим параметрам P1 и T0 и подается в полость высокого давления P1 корпуса 2: линия d-e-f (фиг. 3).In the
В ячейке 1 рабочее тело пар за счет ионной проводимости твердого электролита 3 и токосъема с выводов 9 и 10 перетекает в полость низкого давления P2: линия f-g (фиг. 3). Из полости низкого давления P2 корпуса 2 рабочее тело поступает в конденсатор 6, где проходит стадию охлаждения до минимальной температуры T2 цикла линия g-h с последующей конденсацией линия h-c (фиг. 3). Сконденсированное рабочее тело - жидкость подается на вход насоса 7 и поджимается до максимального давления P1: линия c-a или c-b в зависимости от конструкции насоса. Цикл замкнут. Стандартный режим работы поддерживается передачей тепла Q1 в испаритель перенагреватель 8, тепла Qo в ячейку 1, сброса тепла Q2 из конденсатора 6, а также соответствующим съемом электричества через выводы 9 и 10.In
Процесс токообразования, в соответствии с T S диаграммой (фиг. 3), идет на сухом паре рабочего тела. Это важно для трех вариантов барогальванического конвертора, когда в качестве рабочего тела используются щелочные металлы, а в качестве твердых электролитов 3 алюминаты или высокопроводящие соли в матрице или в твердом состоянии. Использование сухого пара в ячейке 1 позволяет избежать осложнений, связанных с растворимостью жидких щелочных металлов в их солях и повышенным коррозионным действием на матрицу. В качестве примеров барогальванических конверторов на основе ячеек 1 с паровым рабочим телом можно привести: Me/Me+/Me, где Me Li, Na, K, Cs; I2/AgI/I2.The process of current formation, in accordance with the TS diagram (Fig. 3), is on a dry pair of working fluid. This is important for the three options of the barogalvanic converter, when alkali metals are used as the working fluid, and 3 aluminates or highly conductive salts in the matrix or in the solid state are used as solid electrolytes. The use of dry steam in
Еще одна особенность барогальванического конвертора сравнительная простота достижения степени расширения (сжатия) рабочего тела до величины приблизительно 105 106 делает не очень существенным влияние регенерации тепла встречных потоков рабочего тела на величину КПД, что позволяет упростить функциональную схему, исключив из нее теплообменник - регенератор 11, и, что особенно важно для случая конденсируемых рабочих тел, расширить интервал экстремальных температур T0 и T2 цикла. Для получения таких степеней сжатия целесообразно применять конструкцию насоса (фиг. 4), которая обеспечивает большие перепады давления для жидкостей и низкий расход по сравнению с любыми известными насосами. При этом по сравнению с техническим решением по авт. св. СССР N 457852 устройство насоса значительно упрощается за счет исключения пористых электродов и использования в качестве них непосредственно рабочего тела.Another feature of the barogalvanic converter is the comparative simplicity of achieving a degree of expansion (contraction) of the working fluid to a value of approximately 10 5 10 6 making the influence of heat recovery of oncoming flows of the working fluid not very significant on the value of efficiency, which makes it possible to simplify the functional circuit by eliminating the heat exchanger -
При использовании же других конструкций насосов целесообразно применять теплообменник регенератор 11, подсоединенный по схемам, изображенным на фиг. 1 или 2, что позволяет реализовать дополнительное использование тепла и повысить КПД и эффективность работы. When using other pump designs, it is advisable to use a
Процесс сжатия жидкости, как следует из диаграммы термодинамического цикла T S на фиг. 3 мало оказывается на наполнении цикла, независимо от того какими типами насосов сжимается жидкость, однако использование насоса (фиг. 4), выполненного указанным образом, позволяет расширить расстояние между границами P1 и P2 (фиг. 3).The fluid compression process, as follows from the thermodynamic cycle diagram TS in FIG. 3 little is on the filling cycle, regardless of what types of pumps the liquid is compressed, however, the use of a pump (Fig. 4), made in this way, allows you to expand the distance between the boundaries P 1 and P 2 (Fig. 3).
Легко видеть, что рабочий цикл барогальванического конвертора также может быть реализован в обратном направлении. В этом случае электричество внешнего источника подается к выводам 9 и 10 (фиг. 1, 2, 5), тепло снимается с ячейки 1 при температуре T0 (фиг. 5). Испаритель-перегреватель 8 (фиг. 1, 2) выполняет функцию конденсатора 18 (фиг. 5), отдавая тепло внешнему потребителю при температуре T1, а конденсатор 6 (фиг. 1, 2) выполняет функцию испарителя 19 (фиг. 5), забирая тепло из окружающей среды при температуре T2.It is easy to see that the duty cycle of the barogalvanic converter can also be implemented in the opposite direction. In this case, the external source of electricity is supplied to the
Величина КПД η барогальванического конвертора может быть рассчитана по формуле
В частном случае, T0 T1 и формула для η переходит в выражение КПД Карно, т.е. к теоретическому пределу эффективности тепловой машины.The value of the efficiency η of the barogalvanic converter can be calculated by the formula
In the particular case, T 0 T 1 and the formula for η transforms into the Carnot efficiency equation, i.e. to the theoretical limit of the efficiency of a heat engine.
Например, для натриевого рабочего тела T0 1073 К, T1 1053 К, T2 623 К, КПД близок к величине h = 0,413
Отметим, что термоэмиссионные и термоэлектрическое преобразователи, у которых рабочий процесс выработки электричества низкотермичен, дают величины КПД не выше 0,15 и 0,1 соответственно, причем термоэмиссионный преобразователь эффективно работает при температуре выше 1700 К.For example, for the sodium working fluid T 0 1073 K, T 1 1053 K, T 2 623 K, the efficiency is close to h = 0.413
Note that thermionic and thermoelectric converters, in which the working process of generating electricity is low heat, give an efficiency value of not higher than 0.15 and 0.1, respectively, and the thermionic converter efficiently operates at temperatures above 1700 K.
Расчеты также показывают, что в частности для заявленного барогальванического конвертора с барогальваническим насосом при выработке электричества в ячейке 1 приюлизительно 37000 Дж/моль отвечают затраты электричества в барогальваническом насосе 5 Дж/моль, при этом потери барогальванического насоса характеризует КПД ηн= 0,5.The calculations also show that, in particular, for the inventive barogalvanic converter with a barogalvanic pump, when electricity is generated in
В качестве источника тепла Q0 или тепла Q1 может быть использован любой источник внешнего тепла, горячий газ или жидкость, либо тепло ядерного реактора или изотопического распада радиоактивных элементов.As the source of heat Q 0 or heat Q 1 , any source of external heat, hot gas or liquid, or the heat of a nuclear reactor or isotopic decay of radioactive elements can be used.
Наиболее успешно заявленный барогальванический конвертор может быть использован для преобразования тепловой энергии в электрическую, а также в качестве основы тепловых насосов, холодильников, кондиционеров. The most successfully declared barogalvanic converter can be used to convert thermal energy into electrical energy, as well as the basis of heat pumps, refrigerators, air conditioners.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95101454A RU2084056C1 (en) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | Baro-galvanic converter (version) and pump which is part of it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95101454A RU2084056C1 (en) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | Baro-galvanic converter (version) and pump which is part of it |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95101454A RU95101454A (en) | 1996-06-27 |
| RU2084056C1 true RU2084056C1 (en) | 1997-07-10 |
Family
ID=20164457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95101454A RU2084056C1 (en) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | Baro-galvanic converter (version) and pump which is part of it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2084056C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2446517C1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-03-27 | Учреждение Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН) | Method for obtaining electric energy from heat of atmosphere on venus surface |
| RU2446516C1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-03-27 | Учреждение Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН) | Method for obtaining reserve electric energy from solar heat on moon surface |
| RU2446518C1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-03-27 | Учреждение Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН) | Method to produce reserve power from thermal energy of sun and/or biogas |
| RU2449429C1 (en) * | 2011-04-05 | 2012-04-27 | Учреждение Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН) | Biogas bar-galvanic electric heat generator with heat regeneration of working fluid |
| RU2715733C1 (en) * | 2019-04-02 | 2020-03-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Working medium vaporizer for thermionic converters |
| RU2755795C1 (en) * | 2020-12-16 | 2021-09-21 | Акционерное Общество "Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля" | Steam generator of working fluid for thermionic converter reactor of space nuclear power plant |
-
1995
- 1995-02-07 RU RU95101454A patent/RU2084056C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Патент США N 3458356, кл. H 01 M 21/14, 1969. 2. Margaret A.Ryan and athers. Developments in AMTEC devices, components and performance, conf 940101, 1994, American Institute of Physics, pp. 1495 - 1500, fig. 2. 3. Авторское свидетельство СССР N 457852, кл. F 25 B 9/00, 1975. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2446517C1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-03-27 | Учреждение Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН) | Method for obtaining electric energy from heat of atmosphere on venus surface |
| RU2446516C1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-03-27 | Учреждение Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН) | Method for obtaining reserve electric energy from solar heat on moon surface |
| RU2446518C1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-03-27 | Учреждение Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН) | Method to produce reserve power from thermal energy of sun and/or biogas |
| RU2449429C1 (en) * | 2011-04-05 | 2012-04-27 | Учреждение Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН) | Biogas bar-galvanic electric heat generator with heat regeneration of working fluid |
| RU2715733C1 (en) * | 2019-04-02 | 2020-03-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Working medium vaporizer for thermionic converters |
| RU2755795C1 (en) * | 2020-12-16 | 2021-09-21 | Акционерное Общество "Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля" | Steam generator of working fluid for thermionic converter reactor of space nuclear power plant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95101454A (en) | 1996-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4593534A (en) | Electrochemically driven heat pump | |
| US6321561B1 (en) | Electrochemical refrigeration system and method | |
| KR101479089B1 (en) | Alkali metal themal to eletric converter system includes a heat exchanger. | |
| AU2016384671B2 (en) | Electrochemical systems for direct generation of electricity and heat pumping | |
| Facchinetti et al. | Thermally regenerable redox flow battery for exploiting low-temperature heat sources | |
| Lin et al. | Maximum power and corresponding efficiency of an irreversible blue heat engine for harnessing waste heat and salinity gradient energy | |
| RU2084056C1 (en) | Baro-galvanic converter (version) and pump which is part of it | |
| Pilatowsky et al. | Simulation of an air conditioning absorption refrigeration system in a co-generation process combining a proton exchange membrane fuel cell | |
| Zhang et al. | Thermally regenerative electrochemical cycle for low-grade heat harnessing | |
| CN112119521A (en) | Assembly for generating energy, coupling a fuel cell and a reversible thermodynamic system | |
| US3511715A (en) | Method and apparatus for direct conversion of thermal energy to electrical energy | |
| RU2080528C1 (en) | Barogalvanic converter | |
| RU2440539C1 (en) | Method to convert thermal energy of sun and/or biogas into electric energy | |
| CN112601918B (en) | Ammonia and hydrogen electrochemical climate control system | |
| US20230207928A1 (en) | Halogen-based thermo-electrochemical converter | |
| JP2020188012A (en) | Electrochemical system for direct electricity generation and heat pumping | |
| Onda et al. | Cycle analyses of thermoelectric power generation and heat pumps using the β ″-alumina electrolyte | |
| JP2004147397A (en) | Thermoelectric converter | |
| Han et al. | Performance Assessment and Parametric Design of a Combined System Consisting of High-Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cell and Absorption Refrigerator | |
| RU2074460C1 (en) | Heat-to-electric power converter | |
| RU2136086C1 (en) | High-temperature converter of heat to electric power | |
| SU1366816A1 (en) | Device for obtaining heat and cold | |
| RU41843U1 (en) | STEAM-GAS POWER PLANT (OPTIONS) | |
| SU969079A1 (en) | Electrochemical generator | |
| SU1366817A1 (en) | Device for obtaining heat and cold |