RU2124782C1 - Термоэлектронный преобразователь тепловой энергии в электрическую - Google Patents
Термоэлектронный преобразователь тепловой энергии в электрическую Download PDFInfo
- Publication number
- RU2124782C1 RU2124782C1 RU96113699A RU96113699A RU2124782C1 RU 2124782 C1 RU2124782 C1 RU 2124782C1 RU 96113699 A RU96113699 A RU 96113699A RU 96113699 A RU96113699 A RU 96113699A RU 2124782 C1 RU2124782 C1 RU 2124782C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- cathode
- magnetic field
- cylindrical surface
- converter
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
Landscapes
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
Использование: в качестве источников электрической энергии в наземных и космических условиях. Технический результат заключается в создании условия для повторного использования тепла, выделяющегося на аноде для подвода к катоду следующего за ним элемента. Термоэлектронный преобразователь содержит катод, выполненный из последовательно расположенных участков выпуклой цилиндрической поверхности, анод, выполненный из последовательно расположенных участков вогнутой цилиндрической поверхности, экранирующие пластины на границах участков цилиндрических поверхностей, формирователи магнитного поля, напряженность которого перпендикулярна поверхности электродов, причем температура анода выше температуры катода. 4 ил.
Description
Изобретение относится к технике преобразования тепловой энергии в электрическую, а более конкретно к прямому преобразованию тепла термоэмиссионным способом, и предназначено для использования в качестве источников электрической энергии в наземных и космических установках.
Известен термоэмиссионный преобразователь тепловой энергии в электрическую, содержащий подогреваемый катод и охлаждаемый анод, разделенные межэлектродным зазором [1].
Недостатком известного преобразователя является низкий КПД из-за отсутствия возможности повторного использования тепла, выделяющегося на аноде.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является термоэлектронный преобразователь тепловой энергии в электрическую, содержащий катод, анод и формирователь магнитного поля [2].
Известное устройство также не обеспечивает генерации электрической энергии в преобразователе при температуре анода, большей температуры катода.
Задачей изобретения является обеспечение генерации электрической энергии в преобразователе при температуре анода, большей температуры катода, и использование тепла, выделяющегося на аноде, для подогрева катода предыдущего или последующего элемента.
Данная задача решается таким образом, что в термоэлектронном преобразователе тепловой энергии в электрическую, содержащем катод, анод и формирователь магнитного поля, катод выполнен в виде пластины, образованной последовательно расположенными участками выпуклой цилиндрической поверхности, анод выполнен в виде пластины, образованной последовательно расположенными участками вогнутой цилиндрической поверхности, на границах участков установлены экраны в виде плоских пластин, экранирующих дугу цилиндрической поверхности в диапазоне 15 - 90o, причем формирователь магнитного поля расположен таким образом, что напряженность магнитного поля перпендикулярна поверхности электродов.
На фиг. 1 представлена схема преобразователя, выполненного по данному изобретению; на фиг. 2 - траектории эмиттированных электронов и условия захвата электронов электродом; на фиг. 3 - схема для вычислений плотности тока; на фиг. 4 - характер изменения плотности тока по длине электрода.
Преобразователь работает следующим образом.
Рассмотрим электроны, эмиттированные в точке A, расположенной на вогнутой цилиндрической поверхности с радиусом R. Если бы точка A была расположена на наклонной поверхности, касательной к цилиндру в точке A, то, как известно, плотность тока с элемента поверхности в точке A равнялась бы j = j0sinα, где α - угол наклона напряженности магнитного поля к эмиттирующей поверхности [2]. Однако в рассматриваемом случае дополнительно захватываются электроны, чья траектория проходит через область 1 (между граничными траекториями 1 и 2), и можно утверждать, что эффективный αэфф1< α и соответственно j1<j (jo - плотность тока эмиссии).
Если точка A расположена на выпуклой поверхности, то захват электронов эмиттером снижается, так как граница участка электрода, который захватывает эмиттированные электроны, лежит ниже границы соответствующего плоского наклонного электрода с углом α к напряженности магнитного поля.
Если при плоском электроде электроны, проходящие через область II, захватываются эмиттером, то при выпуклом не захватываются и покидают электрод, т.е. αэфф1< α, j2>j>j1
На участке соприкосновения двух смежных цилиндров размером rЛ, где rЛ - радиус Лармора, картина усложняется; однако, если их заэкранировать плоскими эмиттирующими пластинами из того же материала, то они не внесут дополнительной разницы в ток, так как компенсируют друг друга.
На участке соприкосновения двух смежных цилиндров размером rЛ, где rЛ - радиус Лармора, картина усложняется; однако, если их заэкранировать плоскими эмиттирующими пластинами из того же материала, то они не внесут дополнительной разницы в ток, так как компенсируют друг друга.
После уточнения действительного распределения тока одна из пластин в зависимости от соотношения с плотностью тока в центральной части может быть удалена.
Таким образом, если в термоэлектронном диоде в качестве электродов используются пластины, образованные участками с выпуклыми или вогнутыми поверхностями, то при наложении магнитного поля, перпендикулярного поверхности электродов, при равных температурах электродов в цепи появляется ток. Величина тока зависит от величины напряженности магнитного поля, т.е. определяется соотношением rЛ/R.
При малых rЛ/R величина зон I и II уменьшается и эффект также уменьшается; с ростом rЛ эффект увеличивается, однако, с приближением rЛ/R к 1 рассмотренная схема перестает быть правомерной.
При проведении оценки величины тока между изотермическими электродами для величины rЛ/R 0,2 средняя плотность тока составляет ≈ 0,2 jo при экранировании дуги φ = 60 - 90o; при экранировании дуги φ от 45 - 90o результирующий ток уменьшается до ≈ 0,1 jo.
Наличие тока в цепи термоэлектронного диода с одинаковыми потенциалами диода независимо от соотношения температур эмиттера коллектора является необходимым и достаточным условием для преобразования тепловой энергии в электрическую.
Ситуация принципиально не меняется, если температура анода выше температуры катода, но не превышает некоторой критической температуры TAKP > TK.
При уровне температуры TK = 1273K величина TAKP может составлять 150K.
В этом случае тепло, выделяющееся на аноде, известными механизмами (теплопроводностью, лучеиспусканием) передается на катод своего или следующего элемента и повторно используется в цикле.
Литература
1. Маргулис Н.Д. Термоэлектронный (плазменный) преобразователь энергии. - Госатомиздат, 1961.
1. Маргулис Н.Д. Термоэлектронный (плазменный) преобразователь энергии. - Госатомиздат, 1961.
2. Shock A. Effect of magnetic fields of Thermionic power generator. J. Appl. Phys, 31, N 11, 1960, 1978 - 1981.
Claims (1)
- Термоэлектронный преобразователь тепловой энергии в электрическую, содержащий катод, анод и формирователь магнитного поля, отличающийся тем, что катод выполнен в виде пластины, образованной последовательно расположенными участками выпуклой цилиндрической поверхности, анод выполнен в виде пластины, образованной последовательно расположенными участками вогнутой цилиндрической поверхности, на границах участков установлены экраны в виде плоских пластин, экранирующих дугу цилиндрической поверхности в диапазоне 45 - 90o, причем формирователь магнитного поля расположен так, что напряженность магнитного поля перпендикулярна поверхности электродов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96113699A RU2124782C1 (ru) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | Термоэлектронный преобразователь тепловой энергии в электрическую |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96113699A RU2124782C1 (ru) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | Термоэлектронный преобразователь тепловой энергии в электрическую |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96113699A RU96113699A (ru) | 1998-10-20 |
RU2124782C1 true RU2124782C1 (ru) | 1999-01-10 |
Family
ID=20182930
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96113699A RU2124782C1 (ru) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | Термоэлектронный преобразователь тепловой энергии в электрическую |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2124782C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009056317A1 (de) | 2009-12-01 | 2011-06-09 | Kljuchnik, Vitalij N. | Thermoelektrischer Wandler |
-
1996
- 1996-07-05 RU RU96113699A patent/RU2124782C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Shock A. Effect of magnetic fields of thermionic power generation. J. Appl. Phys., 31, n 11, 1960, p. 1978 - 1981. Маргулис Н.Д. Термоэлектронный (плазменный) преобразователь энергии. - М.: Госатомиздат, 1961. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009056317A1 (de) | 2009-12-01 | 2011-06-09 | Kljuchnik, Vitalij N. | Thermoelektrischer Wandler |
DE202009018511U1 (de) | 2009-12-01 | 2011-11-30 | Vitalij N. Kljuchnik | Thermoelektrischer Wandler |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4667126A (en) | Thermionic converter | |
ES477927A1 (es) | Un tubo de rayos x perfeccionado. | |
EP1315278A1 (en) | Solar energy converter | |
DK0989577T3 (da) | Feltemissionselektronkilde | |
US3783325A (en) | Field effect electron gun having at least a million emitting fibers per square centimeter | |
EP0630037A4 (en) | PICTURE PLAYER. | |
RU2124782C1 (ru) | Термоэлектронный преобразователь тепловой энергии в электрическую | |
US3026439A (en) | Solar energy converters | |
US2124224A (en) | Electronic tube | |
US3324314A (en) | Devices for the conversion of thermal energy into electric energy | |
CA2070457A1 (en) | Electron beam gun for use in an electron beam evaporation source | |
US3746909A (en) | Area electron flood gun | |
US3280360A (en) | High intensity radiation source | |
US3775630A (en) | Electron gun device of field emission type | |
US3633062A (en) | Direct-heated cathode electrodes with cathode shield for electron guns | |
US4155008A (en) | Vapor coated emissive cathode | |
AU2843401A (en) | Cooling device | |
RU2144242C1 (ru) | Термоэмиссионный элемент (варианты) | |
Bernstein et al. | A new approach to thermionic energy conversion: Space charge neutralization by an auxiliary discharge | |
RU97122328A (ru) | Генератор энергии микроволновой частоты для микроволновой печи | |
JPS6477969A (en) | Semiconductor radiation detecting element | |
SU483926A1 (ru) | Электронна лампа | |
Qian et al. | Photoemission studies on LaB6 and pure metals using a nanosecond KrF excimer laser | |
SU1737559A1 (ru) | Вторично-эмиссионный радиоизотопный источник тока | |
SU946015A1 (ru) | Катодный узел электронной пушки |