RU2378574C2

RU2378574C2 - Radiation recuperative burner and heat electrical generator (versions) using it

Info

Publication number: RU2378574C2
Application number: RU2007103110/06A
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Протопопов (RU); Андрей Владимирович Протопопов
Original assignee: Андрей Владимирович Протопопов
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2010-01-10
Also published as: RU2007103110A

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention used for heat generation, light, power during burning fuel in radiation recuperative burner. The radiation recuperative burner consists of a case, inside of each a burner tunnel located, a countercurrent recuperator, which has at least one combustion product tunnel and at least one oxidant tunnel, burner tunnels fuel injection unit, connected to external pipeline for fuel supply, burner tunnels oxidant injection unit, connected to external pipeline for oxidant supply and combustion product discharge unit, connected to external pipeline for combustion product withdrawal, a lighter, at that part of the burner case in which burner tunnel located, made of fireproof and refractory materials, oxidant recuperator's tunnels have a thermal contact surface with combustion products tunnels, by opposite side of which gas flow direction is reversal, the oxidant tunnel exit connected to the burner tunnel, the combustion products tunnel entrance connected to the burner tunnel, the fuel injection unit hermetically connected to the burner tunnel, the oxidant injection unit hermetically connected to the recuperator's oxidant tunnel entrance, the combustion products discharge unit hermetically connected to recuperator's combustion products tunnel exit. The burner tunnel inside the case is sealed and isolated from outside environment, in the recuperator additionally created one or few fuel tunnels, which have thermal contact surfaces with the recuperator's combustion products tunnels, by opposite side of which gas flow direction is reversal, at the recuperator located inside of the burner case, its tunnels walls, which adjusted to the burner tunnel, made of fireproof and refractory materials, the fuel injection unit hermetically connected to the burner tunnels via recuperator's fuel tunnels, and part of the case external surface neighboring to the burner tunnel presents the burner radiation surface.

EFFECT: invention allows to create device, which can perform fuel total combustion and heat exchange at temperatures higher than 2000°C.

21 cl, 31 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к устройствам для получения тепла, радиационного (электромагнитного) излучения и электроэнергии за счет сжигания газо- и парообразного топлива, например к радиационным горелкам, фотоэлектрическим, термоэлектрическим, термоэмиссионным генераторам, котлам и печам производственного и бытового назначения. Предлагаемое техническое решение пригодно также для создания высокоэффективных источников автономного и/или постоянного электро- и теплоснабжения, освещения.The invention relates to devices for generating heat, radiation (electromagnetic) radiation and electricity by burning gas and vapor fuel, for example, radiation burners, photoelectric, thermoelectric, thermionic generators, boilers and furnaces for industrial and domestic purposes. The proposed technical solution is also suitable for creating highly efficient sources of autonomous and / or constant electric and heat supply, lighting.

Уровень техникиState of the art

Известна газовая печь (см. патент РФ №2095695 от 31.01.94 по классу F24С 3/00) с высоким термическим КПД, достигаемым благодаря сжиганию газообразного топлива в среде воздуха под давлением в герметичной топке и использование при этом рекуператора. Достоинством данного устройства является высокоэффективное использование для теплоснабжения производственных и бытовых помещений. Недостатком данного устройства является невозможность его использования для получения электроэнергии.A gas furnace is known (see RF patent No. 2095695 of January 31, 94 for class F24C 3/00) with high thermal efficiency achieved by burning gaseous fuels in air under pressure in a sealed firebox and using a recuperator. The advantage of this device is its highly efficient use for heat supply of industrial and domestic premises. The disadvantage of this device is the inability to use it to generate electricity.

Известны радиационные горелки инфракрасного излучения (аналоги), например типа ГИИВ-1 (см. А.С.Иссерлин «Основы сжигания газового топлива». Справочное руководство. Ленинград, «НЕДРА», Ленинградское отделение, 1980 г., с.215-217), в которых большая часть выделяемого тепла передается излучением. Данные устройства состоят из корпуса, керамических плит с туннелями (отверстиями) для прохода газов, соединенных с корпусом, сопла, смесительной камеры, рефлектора, сетки, установленной после керамической плитки, и патрубков (штуцеров) для подвода газообразного топлива. В сопле происходит расширение и ускорение газообразного топлива (поскольку оно подводится под давлением), которое увлекает за собой окружающий воздух и смешивается с ним в смесительной камере, откуда оно подается через туннели в керамических плитках в окружающую среду. Горение газовоздушной смеси происходит на поверхности керамической плитки и/или в пространстве между сеткой и керамической плиткой, которое нагревается до 900-1100 К и образуют радиационную поверхность горелки. Данное устройство может использоваться для обогрева помещений бытового и производственного назначения, для выполнения ряда технологических операций (термообработка металлов, сушка лакокрасочных покрытий, просушка стен после штукатурки). Недостатком данного устройства является, во-первых, выброс продуктов сгорания непосредственно в помещение (а не в дымоход), что может привести к ухудшению санитарно-гигиенических условий для людей, во-вторых, невозможность получения электроэнергии, в-третьих, относительно низкая температура радиационной поверхности, что ограничивает технологические возможности по тепловой обработке материалов названными выше температурами (из-за теплового обмена обрабатываемого изделия с окружающей средой удается фактически достичь температур при термообработке на 300-400 К ниже указанных до 900-1100 К).Radiation burners of infrared radiation (analogues) are known, for example, GIIV-1 type (see AS Isserlin “Fundamentals of burning gas fuel.” Reference manual. Leningrad, “NEDRA”, Leningrad branch, 1980, p. 215-217 ), in which most of the heat generated is transmitted by radiation. These devices consist of a casing, ceramic plates with tunnels (holes) for the passage of gases connected to the casing, a nozzle, a mixing chamber, a reflector, a grid installed after the ceramic tile, and pipes (fittings) for supplying gaseous fuel. Gaseous fuel expands and accelerates in the nozzle (since it is supplied under pressure), which entrains the surrounding air and mixes with it in the mixing chamber, from where it is supplied through tunnels in ceramic tiles to the environment. The combustion of the gas-air mixture occurs on the surface of the ceramic tile and / or in the space between the grid and the ceramic tile, which is heated to 900-1100 K and form the radiation surface of the burner. This device can be used to heat rooms for domestic and industrial use, to perform a number of technological operations (heat treatment of metals, drying coatings, drying walls after plastering). The disadvantage of this device is, firstly, the discharge of combustion products directly into the room (and not into the chimney), which can lead to a deterioration of sanitary conditions for people, secondly, the inability to receive electricity, and thirdly, the relatively low radiation temperature surface, which limits the technological capabilities for heat treatment of materials with the above temperatures (due to the heat exchange of the workpiece with the environment, it is possible to actually reach temperatures at t heat treatment 300-400 K below that specified to 900-1100 K).

Известна рекуперативная горелка (прототип для технического решения по п.1 формулы) для камерных, обжиговых печей фирмы «Мидлэндс рис. Стейшн» (см. А.С.Иссерлин «Основы сжигания газового топлива». Справочное руководство. Ленинград, «НЕДРА», Ленинградское отделение, 1980 г., с.233-234, рис.7-5), содержащая корпус, трубчатый противоточный рекуператор, горелочный камень из огнеупорного материала, внутри которого находится горелочный туннель, патрубков для подвода под давлением газа и окислителя (воздуха) из нагнетающих трубопроводов и патрубка для отвода продуктов сгорания, сопла. В данном устройстве газообразное топливо через патрубок и сопло под давлением непосредственно впускается в горелочный туннель, в котором смешивается с предварительно подогретым в противоточном рекуператоре воздухом, и частично сгорает. Окончательное сгорание топлива происходит вне горелочного туннеля - в печи. Разогретые продукты сгорания используются для проведения технологического процесса в печи. Противоточный рекуператор в данной горелке содержит два туннеля - один для отвода продуктов сгорания из печи, а второй - для подвода под давлением окислителя (воздуха) в горелочный канал (туннель). Из печи продукты сгорания выходят через противоточный рекуператор, где они охлаждаются и отдают свое тепло окислителю (воздуху) для горения, поступающему в горелочный туннель через второй туннель рекуператора. После этого продукты сгорания через патрубок соединяются с трубопроводом вентиляции и удаляются в дымоход. Данная рекуперативная горелка обладает высоким термическим КПД и позволяет эффективно использовать энергию топлива в технологических процессах. Недостатком данного решения является, во-первых, непосредственный контакт продуктов сгорания с обрабатываемым изделием или веществом. Поэтому для ряда технологических процессов получения чистых продуктов данное решение не пригодно, т.к. продукты сгорания могут вступать в непосредственное химическое взаимодействие с обрабатываемым изделием или веществом. По этой же причине данное решение неэффективно при использовании в качестве источника тепла для электрогенераторов на основе термоэлектронной, термоионной эмиссии, эффекта Зеебека и других, поскольку непосредственное воздействие горящих газообразных продуктов сгорания за короткое время разрушит конструкции этих генераторов. Другим недостатком данного решения является недостаточная экономичность и недостаточно высокая достижимая температура, поскольку в данной схеме используется подогрев в рекуператоре только окислителя, а подогрева топлива нет. Особенно это становится существенным при рабочих процессах с наиболее высокими возможными температурами - более 2000-2500 К. Еще одним недостатком данного решения является невозможность использования для отопления и получения электроэнергии.Known recuperative burner (prototype for a technical solution according to claim 1 of the formula) for chamber, calciners of the company "Midlands fig. Station "(see AS Isserlin" Fundamentals of gas fuel combustion. Reference manual. Leningrad, "NEDRA", Leningrad branch, 1980, p.233-234, Fig. 7-5), containing a tube countercurrent recuperator, burner stone made of refractory material, inside which there is a burner tunnel, nozzles for supplying gas and oxidizer (air) under pressure from the discharge pipelines and a nozzle for exhausting combustion products, nozzles. In this device, gaseous fuel through the pipe and nozzle under pressure is directly introduced into the burner tunnel, in which it is mixed with air preheated in a counter-flow heat exchanger and partially burned. The final combustion of the fuel occurs outside the burner tunnel - in the furnace. Heated combustion products are used to carry out the process in the furnace. The countercurrent recuperator in this burner contains two tunnels - one for the removal of combustion products from the furnace, and the second for supplying oxidizer (air) under pressure to the burner channel (tunnel). The combustion products exit the furnace through a countercurrent recuperator, where they are cooled and give their heat to the oxidizing agent (air) for combustion, which enters the burner tunnel through the second recuperator tunnel. After this, the combustion products through the pipe are connected to the ventilation pipe and are removed into the chimney. This recuperative burner has a high thermal efficiency and allows the efficient use of fuel energy in technological processes. The disadvantage of this solution is, firstly, the direct contact of the combustion products with the processed product or substance. Therefore, for a number of technological processes for obtaining pure products, this solution is not suitable, because combustion products can enter into direct chemical interaction with the processed product or substance. For the same reason, this solution is ineffective when used as a heat source for electric generators based on thermionic emission, thermionic emission, the Seebeck effect, and others, since the direct effect of burning gaseous products of combustion in a short time will destroy the designs of these generators. Another disadvantage of this solution is the lack of efficiency and not enough high achievable temperature, since in this scheme only oxidizer is heated in the recuperator, and there is no fuel heating. This becomes especially significant during work processes with the highest possible temperatures - more than 2000-2500 K. Another disadvantage of this solution is the impossibility of using it for heating and generating electricity.

Известен (прототип для п.7) фотоэлектрический генератор (см. патент РФ №2122761 от 27.11.98 г., Н01L 31/042), состоящий из установленных на опорной пластине фотоэлектрических преобразователей, соединенных между собой коммутационными шинами и объединенных в блок. Данное устройство способно эффективно преобразовывать энергию электромагнитного излучения (видимый свет) в электроэнергию и поэтому может использоваться в качестве дополнительного источника электроэнергии в земных условиях. Недостатком данного устройства является зависимость от метеоусловий, поскольку при плохой погоде вырабатываемая мощность уменьшается в сотни раз. Другим недостатком данного устройства является невозможность использования устройства для отопления.Known (prototype for claim 7), a photoelectric generator (see RF patent No. 2122761 dated 11.27.98, H01L 31/042), consisting of photovoltaic transducers mounted on a support plate, interconnected by switching buses and combined into a block. This device is capable of effectively converting electromagnetic radiation energy (visible light) into electricity and therefore can be used as an additional source of electricity in terrestrial conditions. The disadvantage of this device is its dependence on weather conditions, since in bad weather the generated power decreases hundreds of times. Another disadvantage of this device is the inability to use the device for heating.

Известен переносной термоэлектрический генератор (аналог), разработанный фирмой Teledyne Energy System (США) типа DT-1 (см. «Термоэлектрические преобразователи. Аналитическая справка». ВНИИинформ и технико-экономических исследований в электротехнике (Информэлектро), Москва, 1990 г., с.10-12), состоящий из смонтированных на раме бачка с жидким топливом и насосом, горелки, автоматической системы подачи топлива и термоэлектрического генератора. Термоэлектрический генератор собран из соединенных последовательно 120 термопар с ветвями р- и n- типа, размещенных в герметичном кожухе, при этом «нагреваемые» спаи ветвей термопар поджимаются к «горячей» стороне кожуха, омываемого продуктами сгорания, а «охлаждаемые» спаи соединены с теплоотводом. В генераторе предусмотрен также теплообменник, в котором подсасываемый воздух нагревается отходящими продуктами сгорания. Недостатком данного устройства является низкий КПД и отсутствие возможности использования для отопления помещений.Known portable thermoelectric generator (analogue), developed by the company Teledyne Energy System (USA) type DT-1 (see "Thermoelectric converters. Analytical information." VNIIinform and technical and economic research in electrical engineering (Informelectro), Moscow, 1990, p. .10-12), consisting of a tank with liquid fuel and a pump mounted on the frame, a burner, an automatic fuel supply system and a thermoelectric generator. The thermoelectric generator is assembled from 120 thermocouples connected in series with p- and n-type branches located in an airtight casing, while the “heated” junctions of the thermocouple branches are pressed to the “hot” side of the casing, washed by the combustion products, and the “cooled” junctions are connected to the heat sink . A heat exchanger is also provided in the generator, in which the intake air is heated by the exhaust products of combustion. The disadvantage of this device is its low efficiency and the lack of the possibility of using it for space heating.

Известен (прототип для п.9) термоэмиссионный генератор (см. патент РФ №2144241, Н01J 45/00, от 02.10.1998 г.), состоящий из нагревателя в виде горелки, термоэмиссионного электрогенератора, состоящего из объединенных в блок одного и и/или нескольких термоэмиссионных преобразователей и электрически соединенных последовательно друг с другом, каждый из которых имеет эмитерный и коллекторный электроды, разделенных промежутком, и холодильника, выполненного в виде теплообменника системы отопления здания. При работе устройства происходит сгорание топлива, продукты сгорания непосредственно обтекают конструкцию генератора и передают тепло эмитерным электродам. При этом из полученной энергии, благодаря явлению термоэлектронной эмиссии, частично вырабатывается электроэнергия, а остальная часть энергии используется для обогрева здания. Недостатком данного устройства является, во-первых, относительно низкий КПД преобразования химической энергии топлива в электрическую, т.к. температура пламени при обычном (без подогрева) сжигании газообразного топлива, например метана, в смеси с воздухом не позволяет нагревать изделия выше 2000 К, и при этом только малая часть химической энергии топлива будет полезно использована (значительная часть энергии будет унесена с сильно нагретыми продуктами сгорания). Кроме этого известно, что КПД термоэмиссионного преобразователя слабо зависит от температуры коллектора (в области температур коллектора ниже 900 К). Поэтому у термоэмиссионного преобразователя часть тепла, попадающего на коллектор, все еще может быть эффективно использована для получения электроэнергии, прежде чем произойдет полная утилизация энергии топлива в тепло для обогрева помещений. Вторым недостатком данного устройства является относительная недолговечность устройства, т.к. в данном устройстве происходит непосредственный контакт горячих газов с элементами конструкций термоэмиссионного преобразователя, который стоит дорого. Поэтому при высоких температурах (а именно при Т>2000 К реализуются наиболее эффективные режимы работы термоэмиссионных преобразователей и обеспечивается наибольший КПД - см. книгу Добрецов Л.Н., Гомоюнова М.Н. «Эмиссионная электроника», Москва, Наука, 1966 г., с.230-235) будет происходить постепенное разрушение (в течение 1-2 лет) дорогой конструкции термоэмиссионного генератора.Known (prototype for claim 9), a thermionic generator (see RF patent No. 2144241, H01J 45/00, dated 02.10.1998), consisting of a heater in the form of a burner, a thermionic electric generator, consisting of one and / or several thermionic converters and electrically connected in series with each other, each of which has emitter and collector electrodes separated by a gap, and a refrigerator, made in the form of a heat exchanger of the building heating system. During operation of the device, fuel is burned, the combustion products directly flow around the generator structure and transfer heat to the emitter electrodes. At the same time, from the energy received, due to the phenomenon of thermionic emission, electricity is partially generated, and the rest of the energy is used to heat the building. The disadvantage of this device is, firstly, the relatively low efficiency of converting the chemical energy of fuel into electrical energy, because the flame temperature during normal (without heating) combustion of gaseous fuels, such as methane, in a mixture with air does not allow heating products above 2000 K, and only a small part of the chemical energy of the fuel will be useful (a significant part of the energy will be carried away with highly heated combustion products ) In addition, it is known that the efficiency of the thermionic converter weakly depends on the collector temperature (in the range of collector temperatures below 900 K). Therefore, with a thermionic converter, part of the heat entering the collector can still be effectively used to generate electricity before the fuel is fully utilized into heat to heat the rooms. The second disadvantage of this device is the relative fragility of the device, because In this device, direct contact of hot gases with structural elements of the thermionic converter takes place, which is expensive. Therefore, at high temperatures (namely, at T> 2000 K, the most efficient operating modes of thermionic converters are realized and the highest efficiency is ensured - see the book Dobretsov LN, Gomoyunova MN “Emission Electronics”, Moscow, Nauka, 1966 , p.230-235) there will be a gradual destruction (within 1-2 years) of the expensive design of the thermionic generator.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Основой заявляемого технического решения является решение двух главных технических задач. Первой главной задачей и соответственно техническим эффектом от ее решения является создание нагревателя для технологических процессов и тепловых машин, в котором происходит преобразование химической энергии топлива при его сжигании во внутреннюю энергию теплового движения молекул и передача практически всей полученной энергии топлива от нагревателя при максимально возможной высокой температуре и при этом существенно, чтобы передача тепла от нагревателя происходила без массообмена (т.е. «химически» чистым путем) - путем теплопередачи при непосредственном контакте химически инертных твердых тел и/или высокоэнергичным радиационным излучением. Под «максимально» возможными температурами понимаются значения температур порядка или больше 2000°С.The basis of the proposed technical solution is the solution of two main technical problems. The first main task and, accordingly, the technical effect of its solution is the creation of a heater for technological processes and heat engines, in which the chemical energy of the fuel is converted when it is burned into the internal energy of the thermal movement of molecules and the transfer of almost all of the received fuel energy from the heater at the highest possible temperature and at the same time, it is essential that heat transfer from the heater occurs without mass transfer (ie, “chemically” pure way) - through heat transfer contact with chemically inert solids and / or high-energy radiation. By "maximum" possible temperatures are meant temperatures of the order of or greater than 2000 ° C.

Данная задача решена в предлагаемой радиационной рекуперативной горелке, состоящей из корпуса, внутри которого находится горелочный туннель и противоточный рекуператор, имеющий, как минимум, один туннель для окислителя (т.е. один или несколько), как минимум один туннель для продуктов сгорания (т.е. один или несколько) и один или несколько туннелей для топлива, узла ввода окислителя в туннели горелки, соединенного с внешним трубопроводом для подвода окислителя, узла вывода продуктов сгорания, соединенного с внешним трубопроводом для отвода продуктов сгорания, узла ввода топлива в туннели горелки, герметично соединенного с горелочным туннелем и подключенного к внешнему трубопроводу для подачи топлива, и запала. При этом выходы туннеля для окислителя, выходы туннеля для топлива соединены с горелочным туннелем и вход туннеля для продуктов сгорания соединен с горелочным туннелем. Узел вывода продуктов сгорания герметично соединен с выходом туннеля рекуператора, узел ввода окислителя герметично соединен с входом туннеля рекуператора для окислителя, узел ввода топлива герметично соединен с горелочным туннелем через туннели рекуператоры, т.е. герметично соединен с входом туннелей рекуператора для топлива. В горелке горелочный туннель выполнен внутри корпуса герметичным и изолированным от внешней среды и при этом та часть корпуса, в которой находится горелочный туннель и стены туннелей рекуператора, непосредственно примыкающей к горелочному туннелю, изготовлены из огнестойких и тугоплавких материалов. Радиационной поверхностью горелки будет часть внешней поверхности корпуса горелки вблизи горелочного туннеля. Рекуператор в горелке выполнен противоточным, т.е. туннели рекуператора для окислителя и туннели рекуператора для топлива имеют поверхность теплового контакта с туннелями рекуператора для продуктов сгорания и при этом направление движения газов в туннелях для окислителя и для топлива противоположно направлению движения газа в туннелях для продуктов сгорания по разные стороны поверхности теплового контакта. Поверхность теплового контакта между продуктами сгорания и окислителя может быть образована, например, общей стенкой туннелей для продуктов сгорания и туннелей для окислителя. Поверхность теплового контакта между продуктами сгорания и топливом может быть образована, например, общей стенкой туннелей для продуктов сгорания и туннелей для топлива.This problem is solved in the proposed radiation recuperative burner, consisting of a housing inside which there is a burner tunnel and a counter-flow recuperator having at least one tunnel for the oxidizer (i.e., one or more), at least one tunnel for combustion products (t .e. one or more) and one or more tunnels for fuel, an oxidizer inlet to the burner tunnels connected to an external pipeline for supplying an oxidizer, a combustion products outlet, connected to an external pipeline for removal products of combustion, a unit for introducing fuel into the tunnels of the burner, hermetically connected to the burner tunnel and connected to an external pipeline for supplying fuel, and an igniter. In this case, the tunnel exits for the oxidizer, the exits of the fuel tunnel are connected to the burner tunnel, and the entrance of the tunnel for combustion products is connected to the burner tunnel. The outlet for combustion products is hermetically connected to the outlet of the recuperator tunnel, the inlet of the oxidizer is hermetically connected to the inlet of the recuperator tunnel for the oxidizer, the inlet of the fuel is hermetically connected to the burner tunnel through the recuperator tunnels, i.e. hermetically connected to the entrance of the tunnels of the recuperator for fuel. In the burner, the burner tunnel is sealed inside the housing and isolated from the external environment, while the part of the housing in which the burner tunnel and the walls of the recuperator tunnels directly adjacent to the burner tunnel are made of fireproof and refractory materials. The radiation surface of the burner will be part of the outer surface of the burner body near the burner tunnel. The recuperator in the burner is countercurrent, i.e. the recuperator tunnels for the oxidizer and the tunnels for the fuel recuperator have a heat contact surface with the tunnels of the recuperator for the products of combustion, and the direction of gas movement in the tunnels for the oxidizer and for the fuel is opposite to the direction of gas movement in the tunnels for the combustion products on opposite sides of the thermal contact surface. The thermal contact surface between the combustion products and the oxidizing agent can be formed, for example, by the common wall of the tunnels for the combustion products and the tunnels for the oxidizing agent. The thermal contact surface between the combustion products and the fuel can be formed, for example, by the common wall of the tunnels for the combustion products and the tunnels for the fuel.

Таким образом, окислитель, поступивший из внешних трубопроводов в туннели рекуператора для окислителя через узел ввода окислителя, и топливо, поступившее в туннели рекуператора для топлива через узел ввода топлива, проходя рекуператор, нагреваются, затем поступают в горелочный туннель, где смешиваются и сгорают, а продукты сгорания из горелочного туннеля поступают в туннели рекуператора для продуктов сгорания, где они охлаждаются и отдают тепло через поверхность теплового контакта топливу и окислителю и затем покидают горелку через узел вывода продуктов сгорания. Нагретые окислитель и топливо сгорают при очень высокой температуре, так что горелочный туннель и часть внешней поверхности корпуса горелки вблизи него нагреваются до высоких температур (2000 градусов и выше) и при этой же высокой температуре в горелке происходит преобразование энергии топлива и ее передача от нагревателя (т.е. радиационной рекуперативной горелки) радиационным излучением и теплопередачей без массообмена. Использование противоточного рекуператора не только позволяет повысить температуру преобразования и передачи энергии (т.е. образование и передача «высококачественной» энергии), но и уменьшить возможные потери, что приводит к повышению энергоэффективности. Данное техническое решение описывается п.1 формулы изобретения.Thus, the oxidizer coming from external pipelines into the tunnels of the recuperator for the oxidizer through the oxidizer inlet unit, and the fuel entering the tunnels of the recuperator for fuel through the fuel inlet node, passing through the recuperator, are heated, then they enter the burner tunnel, where they are mixed and burned, and combustion products from the burner tunnel enter the tunnels of the recuperator for combustion products, where they are cooled and transfer heat through the thermal contact surface to the fuel and oxidizer and then leave the burner through the knots l O combustion products. Heated oxidizer and fuel burn at a very high temperature, so that the burner tunnel and part of the outer surface of the burner body near it are heated to high temperatures (2000 degrees and above) and at the same high temperature, the fuel energy is converted and transferred from the heater ( i.e., radiation recuperative burner) by radiation and heat transfer without mass transfer. The use of a counterflow recuperator not only makes it possible to increase the temperature of energy conversion and transmission (that is, the formation and transfer of “high-quality” energy), but also reduce possible losses, which leads to increased energy efficiency. This technical solution is described in claim 1 of the claims.

Необходимо отметить, что в предлагаемом техническом решении форма корпуса горелки и форма туннелей могут быть любыми. Например, форма корпуса может быть плоской, цилиндрической и даже сферической. При этом форма туннелей рекуператора может быть прямолинейной, плоской змеевидной, винтовой, спиральной, но в любом случае туннели должны располагаться целиком внутри корпуса заданной формы. Для осуществления изобретения существенно, чтобы все туннели были герметично соединены с горелочным туннелем и не сообщались с окружающей средой. При этом подача газообразных топлива и окислителя происходит герметично через узел ввода окислителя и узел ввода топлива, а отвод продуктов сгорания - через узел вывода продуктов сгорания. Для осуществления изобретения существенно, чтобы обеспечивалось герметичность подачи и отвода газов и необходимое соотношение расходов топлива и окислителя, а их конкретная реализация может быть любой, удовлетворяющей указанному функциональному назначению. Например, узел ввода топлива и узел ввода окислителя могут быть выполнены одинаковыми, как в виде простейшей конструкции - крана (вентиля) со штуцером, заканчивающейся жиклером (соплом) и герметично закрывающей входное отверстие туннелей рекуператора, так и в виде более сложной конструкции или системы, состоящей из последовательно соединенных вентиля, регулятора давления, впускного коллектора, выходные патрубки которого оканчиваются жиклерами (соплом) с калиброванным отверстием, через которое осуществляется ввод топлива или окислителя в туннели рекуператора, и при этом выходные трубы коллекторов герметично закрывают собой соответствующие входы туннелей рекуператора и крепятся к корпусу горелки. При этом для достижения цели изобретения важна не конкретная реализация этого узла, которая может быть различной, а существенно, чтобы конструкция удовлетворяла указанному функциональному назначению. Вход узла ввода топлива подключен к внешнему трубопроводу для подачи топлива.It should be noted that in the proposed technical solution, the shape of the burner body and the shape of the tunnels can be any. For example, the shape of the body may be flat, cylindrical, or even spherical. In this case, the shape of the tunnels of the recuperator can be straight, flat serpentine, screw, spiral, but in any case the tunnels must be located entirely inside the housing of a given shape. For the implementation of the invention, it is essential that all the tunnels are hermetically connected to the burner tunnel and not communicate with the environment. In this case, the supply of gaseous fuel and an oxidizing agent occurs hermetically through the oxidizer input unit and the fuel input unit, and the removal of the combustion products through the exhaust gas output unit. For the implementation of the invention it is essential that the tightness of the supply and exhaust of gases and the necessary ratio of fuel consumption and oxidizer are ensured, and their specific implementation can be any one that satisfies the specified purpose. For example, the fuel input unit and the oxidizer input unit can be made the same, both in the form of a simple structure - a tap (valve) with a fitting ending in a nozzle (nozzle) and hermetically closing the inlet of the recuperator tunnels, or in the form of a more complex design or system, consisting of a series-connected valve, pressure regulator, intake manifold, the outlet pipes of which end with jets (nozzle) with a calibrated hole through which fuel or oxidizer is introduced into the tunnels of the recuperator, and at the same time the outlet pipes of the collectors hermetically close the corresponding entrances of the tunnels of the recuperator and are attached to the burner body. Moreover, to achieve the objective of the invention, it is important not the specific implementation of this node, which may be different, but it is essential that the design meets the specified functional purpose. The input of the fuel input unit is connected to an external fuel supply pipe.

Узел вывода продуктов сгорания должен обеспечивать герметичный отвод продуктов сгорания из туннеля рекуператора для продуктов сгорания, и поэтому конструкция данного узла предполагает как простейшую реализацию - в виде штуцера, герметично закрывающего выходное отверстие туннеля рекуператора для продуктов сгорания, так и более сложной конструкции - выпускного коллектора, входные патрубки которого герметично соединены с выходами туннелей рекуператора для продуктов сгорания и закрывают их. При этом для достижения цели изобретения важна не конкретная реализация этого узла, которая может быть различной, а существенно, чтобы конструкция удовлетворяла указанному назначению по отводу продуктов сгорания.The outlet for combustion products must provide a sealed outlet of the products of combustion from the tunnel of the recuperator for combustion products, and therefore the design of this unit assumes both the simplest implementation - in the form of a fitting that hermetically closes the outlet of the tunnel of the recuperator for combustion products, and a more complex design - exhaust manifold, the inlet pipes of which are hermetically connected to the exits of the tunnels of the recuperator for combustion products and close them. Moreover, in order to achieve the objective of the invention, it is important not the specific implementation of this assembly, which may be different, but it is essential that the design meets the specified purpose for the removal of combustion products.

Подача топлива и окислителя в горелку может происходить как под повышенным, так и под пониженным давлением по отношению к атмосферному. Если подача происходит под повышенным давлением, то внешние сети должны обеспечивать избыточное давление поступающих продуктов. При подаче окислителя и топлива при пониженном давлении внешний трубопровод для отвода продуктов сгорания должен обеспечивать необходимое разрежение и расход.The supply of fuel and oxidizer to the burner can occur both under high and low pressure relative to atmospheric pressure. If the supply takes place under increased pressure, then external networks must provide excess pressure to the incoming products. When the oxidizer and fuel are supplied under reduced pressure, the external pipeline for the removal of combustion products must provide the necessary vacuum and flow rate.

Наличие запала для устройства существенно с точки зрения возможности первоначального воспламенения смеси в герметичном внутреннем пространстве горелки, при этом конкретная его реализация не является существенной для достижения поставленной цели. Поэтому конструктивное исполнение запала может быть любым - от простой электрической свечи зажигания, установленной непосредственно в горелочном туннеле (или на выходе одного из туннелей рекуператора для продуктов сгорания), до осуществления отдельной горелки, имеющей сообщение с горелочным туннелем.The presence of a fuse for the device is significant from the point of view of the possibility of initial ignition of the mixture in the sealed internal space of the burner, while its specific implementation is not essential to achieve this goal. Therefore, the design of the fuse can be anything from a simple electric spark plug installed directly in the burner tunnel (or at the outlet of one of the tunnels of the recuperator for combustion products), to the implementation of a separate burner that communicates with the burner tunnel.

В процессе работы радиационной рекуперативной горелки часть ее внешней поверхности вблизи горелочного туннеля нагревается до очень высоких температур и начинает интенсивно излучать видимый свет и инфракрасное излучение. Именно эта часть внешней поверхности корпуса горелки становится радиационной поверхностью горелки и именно с этого участка отводится от горелки высокотемпературное тепло при непосредственном контакте с поверхностью и/или без непосредственного контакта - при помощи радиационного излучения.During the operation of the radiation regenerative burner, a part of its external surface near the burner tunnel is heated to very high temperatures and begins to intensively emit visible light and infrared radiation. It is this part of the outer surface of the burner body that becomes the radiation surface of the burner and it is from this section that high-temperature heat is removed from the burner in direct contact with the surface and / or without direct contact - with the help of radiation.

Целью изобретения по п.2 формулы изобретения является продление срока службы и расширение номенклатуры используемых топлив. Решение по пункту 1 формулы оказывается эффективным при использовании в качестве топлива метана (СН₄), водорода (Н₂), окиси углерода (СО). При использовании других газообразных углеводородных топлив (например, пропан бутановая смесь, пары бензина) оказываются существенными процессы термического разложения топлива с выделением свободного углерода (сажи) на стенках туннеля рекуператора для топлива, что является вредным явлением, поскольку могут «забиться» частично или полностью туннели рекуператора для топлива. Для решения этой задачи (п.2 формулы) в радиационную рекуперативную горелку по п.1 введен дополнительный узел ввода газообразных продуктов в туннель рекуператора для топлива, который герметично соединен с входами туннелей рекуператора для топлива и подключен к узлу ввода окислителя и/или узлу вывода продуктов сгорания или соединен непосредственно с входом туннеля рекуператора для окислителя и/или выходом туннеля рекуператора для продуктов сгорания или подключен к внешним трубопроводам подачи окислителя и/или отвода продуктов сгорания. Союз и/или означает, что дополнительный узел ввода может быть подключен только к узлу ввода окислителя или только к узлу вывода продуктов сгорания, но возможно и одновременное подключение и к узлу ввода окислителя, и к узлу вывода продуктов сгорания. Наличие данного узла существенно для достижения цели изобретения, поскольку данный узел обеспечивает возможность подмешивания в топливо газообразных окислителя или продуктов сгорания в начале туннеля рекуператора для топлива. Для достижения цели существенно, чтобы обеспечивалась герметичность и возможность изменения расхода подмешиваемых продуктов у входа туннеля рекуператора для топлива. Поэтому конструкция данного узла аналогична конструкции узла ввода окислителя в горелку, которая уже была описана выше. Кроме такой простейшей реализации возможно более сложные варианты конструкции узла, когда данный дополнительный узел образован внутренними ходами, изготовленными в входной части корпуса горелки, которые соединяют вход туннеля рекуператора для топлива со входом туннеля рекуператора для окислителя (или выходом туннеля для продуктов сгорания) или соответствующими узлами ввода/вывода. В этом случае кислородосодержащие газы будут поступать и смешиваться с топливом из-за эффекта эффузии, т.е. увлечением материала движущимися струями вещества. Действительно во входной части туннеля для топлива вне струи движущегося из жиклера (сопла) топлива возникает разрежение, из-за которого происходит засасывание необходимого количества кислородосодержащих газов.The aim of the invention according to claim 2 is to extend the service life and expand the range of fuels used. The solution according to paragraph 1 of the formula is effective when using methane (CH ₄ ), hydrogen (H ₂ ), carbon monoxide (CO) as fuel. When using other gaseous hydrocarbon fuels (for example, propane-butane mixture, gasoline vapors), the processes of thermal decomposition of the fuel with the release of free carbon (soot) on the walls of the tunnel of the fuel recuperator turn out to be significant, which is a harmful phenomenon, since the tunnels may “clog” partially or completely recuperator for fuel. To solve this problem (claim 2), an additional site for introducing gaseous products into the tunnel of the fuel recuperator for fuel is introduced into the radiation regenerative burner according to claim 1, which is hermetically connected to the inputs of the tunnels of the recuperator for fuel and connected to the oxidizer input unit and / or output unit products of combustion or connected directly to the entrance of the tunnel of the recuperator for the oxidizer and / or the exit of the tunnel of the recuperator for the products of combustion or connected to external pipelines for supplying the oxidizer and / or exhaust of the products of combustion. The union and / or means that the additional input node can be connected only to the input unit of the oxidizer or only to the output unit of the combustion products, but it is also possible to simultaneously connect to the input unit of the oxidizer and the output unit of the combustion products. The presence of this site is essential to achieve the purpose of the invention, since this site provides the ability to mix gaseous oxidizer or combustion products into the fuel at the beginning of the tunnel of the fuel recuperator. To achieve the goal, it is essential that the tightness and the possibility of changing the flow rate of the mixed products at the inlet of the fuel recuperator tunnel be ensured. Therefore, the design of this site is similar to the design of the site of entry of the oxidizer into the burner, which has already been described above. In addition to such a simple implementation, more complex variants of the assembly design are possible when this additional assembly is formed by internal passages made in the inlet part of the burner body, which connect the inlet of the recuperator tunnel for fuel to the inlet of the recuperator tunnel for the oxidizer (or the outlet of the tunnel for combustion products) or the corresponding units input / output. In this case, oxygen-containing gases will enter and mix with the fuel due to the effect of effusion, i.e. entrainment of the material by moving jets of matter. Indeed, in the inlet of the tunnel for fuel outside the jet of fuel moving from the nozzle (nozzle), a vacuum occurs, due to which the necessary amount of oxygen-containing gases is sucked in.

При подмешивании (постоянном или периодическом) в топливо кислородосодержащих соединений (О₂, СО₂, Н₂О), которые содержатся в окислителе (О₂) или продуктах сгорания (СО₂, Н₂О), происходит выжигание сажи согласно химическим уравнениямWhen oxygen-containing compounds (О ₂ , СО ₂ , Н ₂ О), which are contained in an oxidizing agent (О ₂ ) or products of combustion (СО ₂ , Н ₂ О) are mixed (constant or periodically), soot burns out according to chemical equations

С+O₂=СО₂ C + O ₂ = CO ₂

С+СO₂=2СОC + CO ₂ = 2CO

С+Н₂O=СО+Н₂ C + H ₂ O = CO + H ₂

и термическое преобразование топлива с образованием соединений, не вызывающих отложения сажи. Возможно также периодическая подача окислителя или продуктов сгорания в каналы для топлива при разогретой горелке и при отсутствии подачи топлива. В этом случае произойдет выжигание сажи. Данное техническое решение по п.2 позволяет расширить ассортимент использования газообразных и парообразных углеводородных и органических топлив и увеличить срок службы за счет предотвращения или уничтожения отложений сажи.and thermal conversion of the fuel to form compounds that do not cause soot deposits. It is also possible periodic supply of oxidizing agent or products of combustion in the channels for the fuel with a heated burner and in the absence of fuel supply. In this case, soot burning will occur. This technical solution according to claim 2 allows us to expand the range of use of gaseous and vaporous hydrocarbon and organic fuels and increase the service life by preventing or destroying soot deposits.

Целью изобретения по п.3 и п.4 формулы изобретения является повышение температуры сгорания и энергоотдачи. Указанная цель в техническом решении по п.3 формулы достигается тем, что в радиационной рекуперативной горелке по п.1 выходы туннелей рекуператора для топлива и окислителя выполнены в виде стенки с отверстием, являющимся соплом. Указанная цель в техническом решении по п.4 формулы достигается аналогичным способом - в радиационной рекуперативной горелке по п.2 выходы туннелей рекуператора для топлива и окислителя выполнены в виде стенки с отверстием, являющимся соплом.The aim of the invention according to claim 3 and claim 4 of the claims is to increase the temperature of combustion and energy efficiency. The specified goal in the technical solution according to claim 3 of the formula is achieved by the fact that in the radiation recuperative burner according to claim 1, the exits of the tunnels of the recuperator for fuel and oxidizer are made in the form of a wall with an opening that is a nozzle. The specified goal in the technical solution according to claim 4 of the formula is achieved in a similar way - in the radiation recuperative burner according to claim 2, the exits of the tunnels of the recuperator for fuel and oxidizer are made in the form of a wall with an opening that is a nozzle.

Если выходы туннелей рекуператора для окислителя и топлива выполнены в виде стенки с небольшим профильным отверстием, являющимся соплом, то происходит более интенсивное перемешивание газов в горелочном туннеле и при этом достигается более высокая температура пламени, увеличивается энергоотдача, корпус горелки также нагреется до более высоких температур и эффективность возрастет, и достигается поставленная цель по п.3 и п.4 формулы. Однако повышение рабочей температуры приводит к сокращению долговечности устройства. Поэтому решение по п.3 и п.4 формулы актуально при создании особо высокотемпературных горелок с малым сроком службы или для использования в будущем, если найдутся материалы, имеющие очень высокую температуру плавления (около 3300-3500°С) и одновременно выдерживающие химическое воздействие окислителя, топлива и продуктов сгорания при этих температурах.If the exits of the recuperator tunnels for the oxidizer and fuel are made in the form of a wall with a small profile hole, which is a nozzle, then more intensive mixing of the gases in the burner tunnel occurs and a higher flame temperature is achieved, the energy transfer increases, the burner body also heats up to higher temperatures and the effectiveness will increase, and the goal is achieved according to claim 3 and claim 4 of the formula. However, increasing the operating temperature leads to a reduction in the durability of the device. Therefore, the solution according to claim 3 and claim 4 of the formula is relevant when creating particularly high-temperature burners with a short service life or for future use if there are materials having a very high melting point (about 3300-3500 ° C) and at the same time withstanding the chemical effect of the oxidizing agent fuel and combustion products at these temperatures.

Целью изобретения по пунктам 5, 6, 7, 8 формулы изобретения является увеличение энергоэффективности за счет снижения излучения и потерь с участков внешней поверхности радиационной рекуперативной горелки, имеющих низкую температуру. Данная цель достигается тем, что в радиационной рекуперативной горелке по любому из пунктов 1, 2, 3, 4 формулы внешние стенки корпуса горелки по поверхности, не являющейся радиационной поверхностью горелки, покрыты высокотемпературной теплоизоляцией и/или выполнены с большей толщиной, чем стенки корпуса на радиационной поверхности.The aim of the invention according to paragraphs 5, 6, 7, 8 of the claims is to increase energy efficiency by reducing radiation and losses from sections of the outer surface of a radiation regenerative burner having a low temperature. This goal is achieved by the fact that in the radiation regenerative burner according to any one of paragraphs 1, 2, 3, 4 of the formula, the outer walls of the burner body over a surface that is not the radiation surface of the burner are coated with high-temperature thermal insulation and / or are made with a greater thickness than the walls of the housing radiation surface.

В горелках по любому из пунктов 1, 2, 3, 4 формулы лишь относительно небольшой участок поверхности корпуса горелки вблизи горелочного туннеля имеет максимальную температуру и образует радиационную поверхность горелки. Другие участки корпуса горелки, непосредственно прилегающие к радиационной поверхности, также сильно нагреваются и излучают энергию, но при более низкой температуре, а поэтому более низкого качества. Чтобы уменьшить данные вредные потери, внешние стенки корпуса горелки на радиационной поверхности выполняются существенно более тонкими по сравнению с другими участками корпуса и при этом корпус горелки вне радиационной поверхности может также покрываться теплоизоляционным слоем. В этом случае излучение и теплоотдача с поверхности корпуса горелки, не являющейся радиационной, значительно уменьшается, что приводит к повышению эффективности горелки и экономии топлива. Использование данного технического решения позволяет также корректировать форму радиационной поверхности горелки и позволяет полностью решить поставленную задачу - преобразование и передача энергии топлива от горелки при высокой температуре. Это решение описывается в пунктах 5, 6, 7, 8 формулы.In burners according to any one of paragraphs 1, 2, 3, 4 of the formula, only a relatively small portion of the surface of the burner body near the burner tunnel has a maximum temperature and forms the radiation surface of the burner. Other parts of the burner body directly adjacent to the radiation surface also become very hot and radiate energy, but at a lower temperature, and therefore of lower quality. To reduce these harmful losses, the outer walls of the burner body on the radiation surface are made much thinner compared to other parts of the body and the burner body outside the radiation surface can also be covered with a heat-insulating layer. In this case, the radiation and heat transfer from the surface of the burner body, which is not radiation, is significantly reduced, which leads to an increase in burner efficiency and fuel economy. Using this technical solution also allows you to adjust the shape of the radiation surface of the burner and allows you to completely solve the problem - the conversion and transfer of fuel energy from the burner at high temperature. This decision is described in paragraphs 5, 6, 7, 8 of the formula.

Целью изобретения по пунктам 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 и 16 формулы изобретения является формирование оптимального спектра излучения и увеличение энергоотдачи в заданных участках спектра излучения радиационной рекуперативной горелки. Указанная цель достигается тем, что в радиационную рекуперативную горелку по любому из пунктов 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 введен кожух из вольфрама или графита, выполненный в виде отдельной детали и/или внешнего слоя на корпусе, которые покрывают частично внешнюю поверхность горелки и охватывают полностью ее радиационную поверхность, с которой обеспечен по возможности наилучший тепловой контакт, при этом та часть кожуха, которая контактирует с радиационной поверхностью горелки является радиационной поверхностью горелки.The aim of the invention according to paragraphs 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 and 16 of the claims is the formation of an optimal radiation spectrum and an increase in energy transfer in predetermined sections of the radiation spectrum of a radiation regenerative burner. This goal is achieved by the fact that in the radiation regenerative burner according to any one of paragraphs 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, a casing of tungsten or graphite is introduced, made in the form of a separate part and / or outer layer on the housing, which partially cover the outer surface of the burner and completely cover its radiation surface, with which the best possible thermal contact is ensured, while the part of the casing that is in contact with the radiation surface of the burner is the radiation surface of the burner.

Спектр излучения материала, из которого изготовляется корпус горелки по п.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 формулы может оказаться не оптимальным для использования в различных условиях. Для формирования необходимого спектра удобно использовать свойства вольфрама и графита (углерода). Графит излучает практически как абсолютно черное тело, и поэтому радиационная отдача от поверхности, покрытой слоем графита (углерода), будет наибольшей, что особенно важно для получения наибольших удельных мощностей. Металлический вольфрам обладает тем свойством, что он наиболее интенсивно излучает в коротковолновой части спектра, и поэтому это оказывается существенным для получения радиационного излучения со спектром, сдвинутым в область видимого спектра, например, для освещения или при использовании в фотоэлектрических генераторах (см. Г.С.Лансберг «Оптика», Москва, Наука, 1976 г., стр. 693-694). Поэтому для более эффективного использования устройства необходимо радиационную поверхность и часть корпуса покрыть слоем металлического вольфрама и/или графита. Данное покрытие может быть выполнено как слой, непосредственно сцепленный с поверхностью горелки и закрывающий полностью радиационную поверхность и часть корпуса, так и как отдельная деталь - кожух, в который помещается корпус горелки. В случае раздельного исполнения кожуха и горелки появляется дополнительная возможность использования кожуха в качестве конструктивного элемента других устройств (например, теплоэлектрогенераторов) и возможности оперативной замены корпуса горелки после истечения срока ее эксплуатации без изменения конструкции устройства. В этом заключается техническое решение по 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 и 16.The radiation spectrum of the material from which the burner body is made according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 of the formula may not be optimal for use in various conditions. To form the necessary spectrum, it is convenient to use the properties of tungsten and graphite (carbon). Graphite radiates almost like a completely black body, and therefore the radiation return from the surface covered with a layer of graphite (carbon) will be the greatest, which is especially important for obtaining the highest specific powers. Metallic tungsten has the property that it emits most intensively in the short-wavelength part of the spectrum, and therefore it is essential to obtain radiation with a spectrum shifted to the visible spectrum, for example, for lighting or when used in photoelectric generators (see G.C. . Lansberg "Optics", Moscow, Science, 1976, pp. 693-694). Therefore, for a more efficient use of the device, it is necessary to cover the radiation surface and part of the body with a layer of metal tungsten and / or graphite. This coating can be performed as a layer directly bonded to the surface of the burner and completely covering the radiation surface and part of the housing, and as a separate part - the casing into which the burner housing is placed. In the case of separate execution of the casing and the burner, there is an additional opportunity to use the casing as a structural element of other devices (for example, heat and power generators) and the ability to quickly replace the burner body after the expiration of its operation without changing the design of the device. This is the technical solution for 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 and 16.

Целью изобретения по п.17 формулы является уменьшение потерь, увеличение срока службы и предотвращение возможности случайного соприкосновения с радиационной поверхностью горелки. Указанная цель достигается тем, что в радиационную рекуперативную горелку по любому из пп.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 или 16 дополнительно введена стеклянная колба, охватывающая собой с зазором радиационную поверхность горелки и герметично закрепленная на корпусе горелки и/или кожухе, и при этом в пространстве между колбой и радиационной поверхностью создан вакуум и/или это пространство заполнено инертным газом. В горелках по п.1-8 колба герметично крепится только на корпусе горелки, а в горелках по п.9-16 крепление колбы может быть осуществлено на корпусе горелки или кожухе. Возможен также вариант, когда колба крепится и к кожуху, и к корпусу горелки.The aim of the invention according to claim 17 is to reduce losses, increase service life and prevent the possibility of accidental contact with the radiation surface of the burner. This goal is achieved by the fact that in a radiation recuperative burner according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, or 16, a glass flask is additionally introduced , covering with a gap the radiation surface of the burner and hermetically fixed to the burner body and / or the casing, and in this case a vacuum is created in the space between the bulb and the radiation surface and / or this space is filled with an inert gas. In the burners according to claims 1 to 8, the flask is hermetically attached only to the burner body, and in the burners according to claim 9-16, the flask can be mounted on the burner body or casing. It is also possible that the bulb is attached to both the casing and the burner body.

Радиационная поверхность рекуперативных горелок по пп.1-16 в случае использования только в качестве радиационного нагревателя имеет возможность контакта с воздухом. При этом возникают вредные потери энергии на нагревании окружающего воздуха при непосредственном контакте воздуха с радиационной поверхностью. Кроме этого имеется возможность случайного соприкосновения с радиационной поверхностью горелки, которая при работе нагревается до высоких температур. Кроме этого в горелках по п.8-16 при контакте воздуха с раскаленной радиационной поверхностью произойдет сгорание кожуха из углерода или вольфрама. Чтобы устранить эти вредные явления предлагается в конструкцию горелки дополнительно ввести стеклянную колбу, которая охватывает собой с зазором радиационную поверхность горелки и часть корпуса, и при этом данная колба закреплена герметично на корпусе горелки (или кожухе), не являющейся радиационной поверхностью. В пространстве внутри стеклянной колбы над радиационной поверхностью создан вакуум и/или данное пространство заполнено инертным газом. Для уменьшения вредной теплопередачи (путем конвекции и теплопроводности через газ) от радиационной поверхности к колбе, желательно создавать малое остаточное давление газа в пространстве под колбой - в пределе вакуум. Однако для уменьшения испаряемости материала с радиационной поверхности горелки желательно пространство под колбой заполнить инертным газом или газом, увеличивающим светоотдачу под малым давлением, при этом важно, чтобы с точки зрения процессов теплопередачи был «вакуум» (т.е. с практической точки зрения можно было пренебречь теплопередачей и конвекцией через газ), но, с другой стороны, остаточное давление газа под колбой препятствовало испарению материала с радиационной поверхности горелки. В данном варианте радиационная горелка является наиболее эффективным излучателем электромагнитного излучения, и может использоваться также в качестве мощного источника видимого электромагнитного излучения и может использоваться как для отопления, так и для освещения помещений. В этом заключается техническое решение по пункту 17 формулы.The radiation surface of the regenerative burners according to claims 1-16, in the case of use only as a radiation heater, has the possibility of contact with air. In this case, harmful energy losses occur during heating of the ambient air during direct contact of the air with the radiation surface. In addition, there is the possibility of accidental contact with the radiation surface of the burner, which during operation is heated to high temperatures. In addition, in the burners of claim 8-16, when the air comes in contact with a hot radiation surface, the casing of carbon or tungsten will burn. In order to eliminate these harmful phenomena, it is proposed to introduce a glass flask into the burner design, which with a gap covers the radiation surface of the burner and part of the housing, and this bulb is sealed to the burner body (or casing), which is not a radiation surface. A vacuum is created in the space inside the glass bulb above the radiation surface and / or this space is filled with an inert gas. To reduce harmful heat transfer (by convection and heat conduction through gas) from the radiation surface to the flask, it is desirable to create a small residual gas pressure in the space under the flask - in the limit vacuum. However, to reduce the evaporation of the material from the radiation surface of the burner, it is desirable to fill the space under the flask with an inert gas or a gas that increases light output under low pressure, and it is important that from the point of view of heat transfer processes there be a “vacuum” (that is, from a practical point of view, neglect heat transfer and convection through the gas), but, on the other hand, the residual gas pressure under the bulb prevented the evaporation of material from the radiation surface of the burner. In this embodiment, a radiation burner is the most effective emitter of electromagnetic radiation, and can also be used as a powerful source of visible electromagnetic radiation and can be used both for heating and for lighting rooms. This is the technical solution according to paragraph 17 of the formula.

Второй главной задачей, соответственно, техническим эффектом от ее решения, является создание высокоэффективного теплоэлектрогенератора с использованием внутренней энергии, полученной от высокотемпературного и высокоэффективного нагревателя, который может являться неотделимой конструктивно частью устройства, а может выполняться как сменный и легкозаменяемый блок. Именно исполнение нагревателя в виде сменного блока дает дополнительные выгоды. Действительно в условиях высокотемпературного пламени большинство существующих материалов легко плавятся и остается совсем небольшой и ограниченный круг конструктивных материалов с температурой плавления около или выше 2800°С - оксид магния (MgO с температурой плавления 2825°С), оксид циркония (ZrO₂ с температурой плавления 2700°С), карборунд (SiC с температурой плавления 2830°С), карбид титана (TiC с температурой плавления 3150°С), карбид вольфрама (WC с температурой плавления 2975°С), карбид циркония (ZrC с температурой плавления около 3500°С), борид титана (TiB₂ с температурой плавления 2980°С), нитрид титана (TiN с температурой плавления 3205°С), углерод (С с температурой возгонки около 3700°С), металлы - вольфрам (W с температурой плавления 3420°С), молибден (Мо с температурой плавления 2620°С) тантал и некоторое небольшое число других соединений. На основе подобных материалов можно создать керамические или металлокерамические съемные и дешевые устройства-горелки, в которых температура пламени внутри горелки будет составлять 3000-3300°С. При этих условиях внутренняя поверхность стенок вблизи камеры сгорания горелки нагреется до температур 2500°С, а наружная составит 2000-2300°С, и горелка начнет интенсивно излучать видимый свет, инфракрасное излучение и передавать тепло. Расчеты показывают, что в этих условиях даже данные материалы испарятся и выгорят в течение нескольких лет. После этого необходимо просто сменить данный элемент, что сделать будет не намного сложнее, чем поменять перегоревшую лампочку, и не очень дорого.The second main task, respectively, the technical effect of its solution, is the creation of a highly efficient heat generator using internal energy obtained from a high-temperature and high-efficiency heater, which can be an integral structural part of the device, or can be performed as a replaceable and easily replaceable unit. It is the design of the heater in the form of a replaceable unit that provides additional benefits. Indeed, under high-temperature flame conditions, most of the existing materials melt easily and there remains a very small and limited range of structural materials with a melting point of about or above 2800 ° C - magnesium oxide (MgO with a melting point of 2825 ° C), zirconium oxide (ZrO ₂ with a melting point of 2700 ° С), carborundum (SiC with a melting point of 2830 ° С), titanium carbide (TiC with a melting point of 3150 ° С), tungsten carbide (WC with a melting point of 2975 ° С), zirconium carbide (ZrC with a melting point of about 3500 ° С ), titanium boride (Ti B ₂ with a melting point of 2980 ° C), titanium nitride (TiN with a melting point of 3205 ° C), carbon (C with a sublimation temperature of about 3700 ° C), metals - tungsten (W with a melting point of 3420 ° C), molybdenum (Mo with a melting point of 2620 ° C) tantalum and some small number of other compounds. Based on such materials, it is possible to create ceramic or cermet removable and cheap burner devices in which the flame temperature inside the burner will be 3000-3300 ° С. Under these conditions, the inner surface of the walls near the combustion chamber of the burner will heat up to temperatures of 2500 ° C, and the external will be 2000-2300 ° C, and the burner will intensively emit visible light, infrared radiation and transmit heat. Calculations show that under these conditions even these materials will evaporate and burn out within a few years. After that, you just need to change this element, which will not be much harder to do than changing a burned out bulb, and not very expensive.

Поставленная задача создания эффективного теплоэлектрогенератора решается в теплоэлектрогенераторе (пункт 18 формулы), содержащем фотоэлектрический генератор, состоящий из одного или нескольких фотоэлектрических преобразователей, установленных на опорной пластине, электрически соединенных последовательно в единую цепь, нагреватель, выполненный в виде радиационной рекуперативной горелки, холодильник, выполненный в виде радиатора и/или теплообменника внешней системы отопления/охлаждения, и полый кожух, внутренняя поверхность которого выполнена свето- и теплоотражающей. При этом фотоэлектрический генератор и радиационная рекуперативная горелка конструктивно соединены с кожухом так, что лицевая сторона фотоэлектрических преобразователей обращена к излучающей поверхности нагревателя и совместно с внутренней отражающей поверхностью кожуха образует по возможности замкнутый объем, а опорная пластина соединена и имеет тепловой контакт с холодильником.The task of creating an effective heat generator is solved in a heat generator (paragraph 18 of the formula), containing a photoelectric generator, consisting of one or more photoelectric converters mounted on a support plate, electrically connected in series in a single circuit, a heater made in the form of a radiation regenerative burner, a refrigerator made in the form of a radiator and / or heat exchanger of an external heating / cooling system, and a hollow casing, the inner surface of which made of light and heat reflecting. In this case, the photoelectric generator and the radiation regenerative burner are structurally connected to the casing so that the front side of the photoelectric converters is facing the radiating surface of the heater and together with the internal reflecting surface of the casing forms a closed volume, and the supporting plate is connected and has thermal contact with the refrigerator.

Радиационная поверхность горелки интенсивно излучает свет, который попадает на лицевую сторону фотоэлектрических преобразователей непосредственно от горелки или после отражения от экрана. Фотоэлектрический преобразователь частично преобразует электромагнитные волны с частотами, лежащими в полосе чувствительности фотоэлектрического преобразователя, а остальные отражает к нагревателю. Современные фотоэлектрические преобразователи имеют высокий коэффициент отражения для волн, не попадающих в полосу чувствительности, достигающий величин 90%-93%. Электромагнитные волны с частотой, попадающей в полосу чувствительности, эффективно преобразуются в электрический ток, а не попадающие в полосу чувствительности отражаются обратно на нагреватель. В данном техническом решении существенно, что отраженные электромагнитные волны от фотоэлектрических преобразователей вновь возвращаются на радиационную поверхность непосредственно после отражения от фотоэлектрических преобразователей или после переотражения от светоотражающего экрана, вызывая нагревание радиационной поверхности горелки, т.е. не происходит бесполезного рассевания электромагнитных волн с частотами, лежащими вне диапазона чувствительности. Если бы оказалось возможным достичь коэффициента отражения волн от кожуха и фотоэлектрических преобразователей (с частотами лежащими вне полосы чувствительности), равного 100%, то КПД такого преобразователя стал бы равен как раз КПД фотоэлектрического преобразователя для волн, лежащих в полосе чувствительности - т.е. высокий. Часть энергии, падающей на фотоэлектрические преобразователи, вызывает их нагревание (поскольку КПД меньше 100%) и через опорную пластинку передается теплообменнику системы охлаждения, где она утилизируется и используется для отопления. В этом заключается техническое решение по пункту 18.The radiation surface of the burner intensively emits light that enters the front of the photovoltaic cells directly from the burner or after reflection from the screen. The photoelectric converter partially converts electromagnetic waves with frequencies lying in the sensitivity band of the photoelectric converter, and the rest reflects to the heater. Modern photoelectric converters have a high reflection coefficient for waves that do not fall into the sensitivity band, reaching values of 90% -93%. Electromagnetic waves with a frequency falling in the sensitivity band are effectively converted into electric current, and those not falling in the sensitivity band are reflected back to the heater. In this technical solution, it is essential that the reflected electromagnetic waves from the photoelectric converters are again returned to the radiation surface immediately after reflection from the photoelectric converters or after re-reflection from the reflective screen, causing the radiation of the burner to be heated, i.e. there is no useless scattering of electromagnetic waves with frequencies lying outside the sensitivity range. If it were possible to achieve a reflection coefficient of waves from the casing and photoelectric converters (with frequencies lying outside the sensitivity band) equal to 100%, then the efficiency of such a converter would become exactly the efficiency of the photoelectric converter for waves lying in the sensitivity band - i.e. tall. Part of the energy incident on the photoelectric converters causes them to heat up (since the efficiency is less than 100%) and is transferred through the base plate to the heat exchanger of the cooling system, where it is utilized and used for heating. This is the technical solution to paragraph 18.

Целью изобретения по пункту 19 формулы является повышение степени преобразования энергии излучения радиационной горелки в электрическую энергию.The aim of the invention according to paragraph 19 of the formula is to increase the degree of conversion of radiation energy of a radiation burner into electrical energy.

Указанная цель достигается тем, что в теплоэлектрогенератор по пункту 18 формулы дополнительно введен термоэлектрический генератор, состоящий из одной или нескольких термопар, помещенных в корпус или образующих механически жесткую сборку и электрически соединенных последовательно в цепь, и при этом «нагреваемые» спаи термопар имеют тепловое соединение с опорной пластиной блока фотоэлементов, а «охлаждаемые» спаи термопар имеют тепловое соединение с холодильником. Известны высокотемпературные фотоэлектрические преобразователи как с внутренним, так и с внешним фотоэффектом. Поэтому при передаче тепла от фотопреобразователей к холодильнику через термоэлектрический преобразователь, часть энергии в термоэлектрическом преобразователе превращается в электрическую и тем самым повышается степень преобразования энергии излучения горелки в электрическую энергию.This goal is achieved by the fact that according to paragraph 18 of the formula, a thermoelectric generator is additionally introduced into the heat generator, consisting of one or several thermocouples placed in a housing or forming a mechanically rigid assembly and electrically connected in series to the circuit, and the “heated” thermocouple junctions have a thermal connection with the base plate of the photocell block, and the “cooled” thermocouple junctions have a thermal connection to the refrigerator. Known high-temperature photoelectric converters with both internal and external photoelectric effect. Therefore, when heat is transferred from the photoconverters to the refrigerator through a thermoelectric converter, part of the energy in the thermoelectric converter is converted into electrical energy and thereby the degree of conversion of burner radiation energy to electrical energy is increased.

Целью изобретения по пункту 20 формулы также является создание высокоэффективного теплоэлектрогенератора с использованием внутренней энергии, полученной от высокотемпературного и высокоэффективного нагревателя, который может являться неотделимой конструктивно частью устройства, а может выполняться как сменный и легкозаменяемый блок. Поставленная задача решается в теплоэлектрогенераторе (пункт 20 формулы), состоящем из нагревателя, выполненного в виде радиационной рекуперативной горелки, термоэмиссионного электрогенератора, состоящего из электрически соединенных последовательно в единую цепь одного или нескольких термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых имеет размещенные в герметичном корпусе эмиттерный и коллекторный электроды, покрытые слоем легкоионизируемого металла и разделенных вакуумным промежутком, который заполнен парами легкоионизируемых металлов, и холодильника, выполненного в виде радиатора или теплообменника внешней системы отопления/охлаждения, и при этом нагреватель имеет тепловое соединение с эмиттерами термоэмиссионных преобразователей, коллектора термоэмиссионных преобразователей имеют тепловое соединение с холодильником, а тепловой контакт эмиттеров генератора осуществляется путем радиационного переноса и/или теплопередачей при непосредственном механическом контакте с радиационной поверхностью горелки.The aim of the invention according to paragraph 20 of the formula is also to create a highly efficient heat generator using internal energy obtained from a high-temperature and high-efficiency heater, which can be an integral structural part of the device, and can be performed as a replaceable and easily replaceable unit. The problem is solved in a heat generator (paragraph 20 of the formula), consisting of a heater made in the form of a radiation regenerative burner, a thermionic electric generator, consisting of one or more thermionic converters electrically connected in series into a single circuit, each of which has an emitter and collector housed in a sealed enclosure electrodes coated with a layer of easily ionized metal and separated by a vacuum gap, which is filled with pairs of easily ionized metal, and a refrigerator made in the form of a radiator or heat exchanger of an external heating / cooling system, and the heater is thermally connected to the emitters of thermionic converters, the collectors of thermionic emitters are thermally connected to the refrigerator, and the emitter of the emitter is contacted by radiation transfer and / or heat transfer in direct mechanical contact with the radiation surface of the burner.

Эмиттеры термоэмиссионных преобразователей нагреваются от радиационной поверхности горелки путем теплопередачи при непосредственном механическом контакте и/или путем радиационного теплообмена. Коллекторы охлаждаются от теплообменника системы охлаждения. В результате явления термоэлектронной эмиссии между эмиттером и коллектором протекает термоэмиссионный ток, в результате этого внутренняя энергия преобразуется в электрическую. Поскольку радиационная поверхность горелки имеет очень высокую температуру (более 2000°С), то термоэмиссионные преобразователи будут работать в наиболее эффективном режиме (см. книгу Добрецов Л.Н., Гомоюнова М.Н. «Эмиссионная электроника», Москва, Наука, 1966 г., с.230-235) с поверхностной ионизацией и почти полной компенсацией объемного заряда. В настоящее время для таких режимов достигнуты высокий КПД - 25% по получению электроэнергии (при 40-50% - теоретическом значении). Существенно, что благодаря использованию горелки, работающей на газообразном топливе и обеспечивающей такие высокие температуры для работы термоэмиссионного преобразователя, удается получить такие высокие значения КПД преобразования энергии топлива в электроэнергию. При этом данное устройство будет обладать долговечностью и низкой стоимостью. В этом заключается техническое решения по п.20 формулы.The emitters of thermionic converters are heated from the radiation surface of the burner by heat transfer with direct mechanical contact and / or by radiation heat transfer. The collectors are cooled by a heat exchanger of the cooling system. As a result of the phenomenon of thermionic emission, a thermionic current flows between the emitter and the collector; as a result, the internal energy is converted into electric energy. Since the radiation surface of the burner has a very high temperature (more than 2000 ° C), thermionic converters will operate in the most efficient mode (see the book Dobretsov LN, Gomoyunova MN "Emission Electronics", Moscow, Nauka, 1966 ., p.230-235) with surface ionization and almost complete compensation of the space charge. Currently, for such modes, a high efficiency is achieved - 25% for the production of electricity (at 40-50% - the theoretical value). It is significant that thanks to the use of a gas-fired burner and providing such high temperatures for the operation of a thermionic converter, it is possible to obtain such high values of the efficiency of converting fuel energy into electricity. Moreover, this device will have durability and low cost. This is the technical solution according to claim 20 of the formula.

Целью изобретения по пункту 21 формулы является повышение степени преобразования энергии радиационной горелки в электрическую энергию.The aim of the invention according to paragraph 21 of the formula is to increase the degree of conversion of energy of a radiation burner into electrical energy.

Указанная цель достигается тем, что в теплоэлектрогенератор по пункту 20 дополнительно введен термоэлектрический генератор, состоящий из одной или нескольких термопар, помещенных в корпус или образующих механически жесткую сборку и электрически соединенных последовательно в цепь, и при этом «нагреваемые» спаи термопар имеют тепловое соединение с коллекторами термоэмиссионных преобразователей, а «охлаждаемые» спаи термопар имеют тепловое соединение с холодильником.This goal is achieved by the fact that in thermoelectric generator according to paragraph 20, an additional thermoelectric generator is introduced, consisting of one or more thermocouples placed in a housing or forming a mechanically rigid assembly and electrically connected in series in a circuit, while the “heated” thermocouple junctions have a thermal connection with collectors of thermionic converters, and “cooled” thermocouple junctions have a thermal connection to the refrigerator.

Известно, что КПД термоэмиссионных элементов слабо зависит от температуры коллектора при температурах коллектора ниже 700-800°С. Однако это очень высокая температура для того, чтобы непосредственно получать тепло для отопления. Имеется дальнейшая задача и возможность по увеличению эффективности получения электроэнергии. Термоэлектрический генератор размещен между коллекторами термоэмиссионного преобразователя и теплообменником холодильника. При этом охлаждаемые спаи термопар имеют тепловой контакт с холодильником и охлаждаются им, а «нагреваемые» спаи термопар имеют тепловой контакт с коллекторами термоэмиссионного генератора и нагреваются от него, выполняя роль холодильника для термоэмиссионного генератора. Энергия, передаваемая от термоэмиссионного электрогенератора к холодильнику, частично преобразуется в электроэнергию в термоэлектрическом генераторе и при этом повышается степень преобразования энергии, полученной от горелки, в электрическую энергию. В этом заключается техническое решение по пункту 21 формулы.It is known that the efficiency of thermionic elements weakly depends on the temperature of the collector at collector temperatures below 700-800 ° C. However, this is a very high temperature in order to directly receive heat for heating. There is a further task and opportunity to increase the efficiency of generating electricity. The thermoelectric generator is located between the collectors of the thermionic converter and the heat exchanger of the refrigerator. In this case, the cooled thermocouple junctions have thermal contact with the refrigerator and are cooled by it, and the "heated" thermocouple junctions have thermal contact with the collectors of the thermionic generator and are heated by it, acting as a refrigerator for the thermionic generator. The energy transmitted from the thermionic electric generator to the refrigerator is partially converted into electric energy in the thermoelectric generator, and the degree of conversion of energy received from the burner to electrical energy is increased. This is the technical solution according to paragraph 21 of the formula.

Предлагаемые теплоэлектрогенераторы будут долговечными и дешевыми и могут использоваться как в качестве автономных, так и постоянных источников электроэнергии и тепла.The proposed heat generators will be durable and cheap and can be used both as autonomous and permanent sources of electricity and heat.

Перечень графических материалов, поясняющих изобретениеThe list of graphic materials illustrating the invention

На фиг.1 приведена функциональная схема возможной реализации радиационной рекуперативной горелки по п.1 формулы и схема ее подключения.Figure 1 shows a functional diagram of a possible implementation of a radiation recuperative burner according to claim 1 of the formula and its connection diagram.

На фиг.2, 3, 4 и 5 представлен схематичный чертеж корпуса простейшей горелки по п.1, у которой рекуператор имеет по одному туннелю змеевидной формы для окислителя, для топлива и для продуктов сгорания, при этом фиг.2 - главный вид, фиг.3 - вид сверху, фиг.4 - вид слева, фиг.5 - вид справа.Figure 2, 3, 4 and 5 presents a schematic drawing of the simplest burner body according to claim 1, in which the recuperator has one snake-shaped tunnel for an oxidizer, for fuel and for combustion products, while Figure 2 is a main view, .3 is a top view, FIG. 4 is a left view, and FIG. 5 is a right view.

На фиг 6, 7 и 8 представлен схематический чертеж корпуса рекуперативной горелки плоской формы с многотуннельным рекуператором, туннели которого имеют змеевидную форму, при этом фиг.6 - главный вид, фиг.7 - вид сверху, фиг.8 - вид слева.On Fig 6, 7 and 8 presents a schematic drawing of the housing of a regenerative burner of a flat shape with a multi-tunnel recuperator, the tunnels of which have a serpentine shape, while Fig.6 is a main view, Fig.7 is a top view, Fig.8 is a left view.

На фиг 9,10 и 11 представлен схематичный чертеж осесимметричной схемы конструкции корпуса многотуннельной рекуперативной горелки, у которой туннели рекуператора выполнены прямыми, при этом фиг.9 - главный вид, фиг.10 - вид сверху, фиг.11 - вид слева.Figures 9,10 and 11 are a schematic diagram of an axisymmetric design of a multi-tunnel recuperative burner housing, in which the recuperator tunnels are straight, wherein Fig. 9 is a top view, Fig. 10 is a top view, and Fig. 11 is a left view.

На фиг.12, 13 и 14 представлен схематичный чертеж осесимметричной схемы конструкции корпуса многотуннельной рекуперативной горелки, у которой туннели рекуператора выполнены вдоль винтовой линии, при этом фиг.12 - главный вид, фиг.13 - вид сверху, фиг.14 - вид слева.On Fig, 13 and 14 presents a schematic drawing of an axisymmetric design of the casing of a multi-tunnel recuperative burner, in which the recuperator tunnels are made along a helical line, while Fig. 12 is a main view, Fig. 13 is a top view, Fig. 14 is a left view .

На фиг.15 представлен вариант функциональной схемы реализации радиационной рекуперативной горелки по п.2 формулы, в которой в туннель рекуператора для топлива введен дополнительный узел ввода газообразных продуктов, соединенный с узлом ввода окислителя.On Fig presents a variant of the functional diagram of the implementation of the radiation recuperative burner according to claim 2 of the formula, in which an additional node for introducing gaseous products connected to the node for introducing the oxidizer is introduced into the tunnel of the heat exchanger for fuel.

На фиг.16 представлен вариант функциональной схемы реализации радиационной рекуперативной горелки по п.2 формулы, в которой в туннель рекуператора для топлива введен дополнительный узел ввода газообразных продуктов, соединенный с узлом вывода продуктов сгорания.On Fig presents a variant of the functional diagram of the implementation of the radiation recuperative burner according to claim 2 of the formula, in which an additional node for introducing gaseous products connected to the node for outputting combustion products is introduced into the tunnel of the heat exchanger for fuel.

На фиг.17 представлена схема выходной части туннелей рекуператора рекуперативной радиационной горелки по п.3, 4 формулы.On Fig presents a diagram of the output part of the tunnels of the recuperative radiation burner recuperator according to claim 3, 4 of the formula.

На фиг.18, 19 и 20 представлены некоторые варианты возможных схем конструкций рекуперативной радиационной горелки по п.5-8 формулы по формированию радиационной поверхности горелки и уменьшению вредных потерь, при этом на фиг.18 изображен вариант для горелки с корпусом плоской формы, а на фиг.19 и 20 - для горелки с осесимметричной формой.On Fig, 19 and 20 presents some options for possible designs of the regenerative radiation burner according to claim 5-8 of the formula for the formation of the radiation surface of the burner and reduce harmful losses, while Fig. 18 shows an option for a burner with a flat-shaped housing, and in Fig.19 and 20 for a burner with an axisymmetric shape.

На фиг.21, 22 и 23 представлены некоторые варианты возможных схем конструкций рекуперативной радиационной горелки по п.9-16 формулы (деталировка) при использовании в конструкции горелки внешнего кожуха, при этом на фиг.21 изображен вариант для горелки с корпусом плоской формы, а на фиг.22 и 23 - для горелки с осесимметричной формой.On Fig, 22 and 23 presents some options for possible designs of the regenerative radiation burner according to claim 9-16 of the formula (detail) when using an external casing in the design of the burner, while Fig.21 shows an option for a burner with a flat-shaped housing, and in FIGS. 22 and 23, for a burner with an axisymmetric shape.

На фиг.24, 25, 26 и 27 представлены некоторые варианты возможных схем конструкций рекуперативной радиационной горелки по п.17 формулы при использовании в конструкции горелки прозрачной (стеклянной) колбы. На фиг.24 изображен вариант, при котором стеклянная колба охватывает корпус простейшей горелки с корпусом, изображенном на фиг.2, 3, 4, 5. На фиг.25 вариант, когда стеклянная колба охватывает горелку с плоской формой, а на фиг.26 и 27 вариант, когда стеклянная колба охватывает рекуперативную горелку с осесимметричной формой корпуса.On Fig, 25, 26 and 27 presents some options for possible designs of the regenerative radiation burner according to claim 17 of the formula when using a transparent (glass) bulb in the burner design. On Fig shows a variant in which the glass bulb covers the housing of a simple burner with the housing shown in Fig.2, 3, 4, 5. In Fig.25 option, when the glass bulb covers the burner with a flat shape, and Fig.26 and option 27, when a glass bulb encompasses a regenerative burner with an axisymmetric body shape.

На фиг.28 представлена схема теплоэлектрического генератора для выработки электроэнергии и тепла с использованием радиационной рекуперативной горелки и фотоэлектрического генератора по пункту 18 формулы.On Fig presents a diagram of a thermoelectric generator for generating electricity and heat using a radiation regenerative burner and a photoelectric generator according to paragraph 18 of the formula.

На фиг.29 представлена схема теплоэлектрического генератора для выработки электроэнергии и тепла с использованием радиационной рекуперативной горелки, фотоэлектрического и термоэлектрических генераторов по п.19 формулы.On Fig presents a diagram of a thermoelectric generator for generating electricity and heat using a radiation regenerative burner, photoelectric and thermoelectric generators according to claim 19 of the formula.

На фиг.30 представлена схема теплоэлектрического генератора для выработки электроэнергии и тепла с использованием радиационной рекуперативной горелки и термоэмиссионного генератора по пункту 20 формулы.On Fig presents a diagram of a thermoelectric generator for generating electricity and heat using a radiation recuperative burner and thermionic generator according to paragraph 20 of the formula.

На фиг.31 представлена схема теплоэлектрического генератора для выработки электроэнергии и тепла с использованием радиационной рекуперативной горелки, термоэмиссионного и термоэлектрических генераторов по пункту 21 формулы.On Fig presents a diagram of a thermoelectric generator for generating electricity and heat using a radiation regenerative burner, thermionic and thermoelectric generators according to paragraph 21 of the formula.

Непосредственно перед рисунками приводятся описание обозначений, использованных в графических материалах с использованием сквозной нумерации обозначений.Directly in front of the figures, descriptions are given of symbols used in graphic materials using continuous numbering of symbols.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Фиг.1-13 поясняют устройство и работу радиационной рекуперативной горелки по п.1 формулы, но также могут полностью или частично пояснять устройство и работу других вариантов рекуперативной горелки, описываемых в зависимых пунктах формулы.Figure 1-13 explain the device and operation of a radiation regenerative burner according to claim 1 of the formula, but can also fully or partially explain the device and operation of other variants of the regenerative burner described in the dependent claims.

Радиационная рекуперативная горелка состоит (см. схему на фиг.1) из корпуса 1, внутри которого размещен горелочный туннель 2 противоточного рекуператора 3, имеющего один или несколько туннелей 4 для окислителя. В рекуператоре также выполнены один или несколько туннелей 5 для топлива и один или несколько туннелей 6 для продуктов сгорания. Верхняя часть корпуса 1, в которой находится горелочный туннель и рекуператор, выполнена из огнестойких и тугоплавких материалов, например керамик на основе оксида магния или оксида тория, или других известных материалов с необходимыми свойствами. Туннели рекуператора 6 для топлива имеют общую стенку с туннелями рекуператора 4 и 5, которая является поверхностью теплового контакта. В устройстве имеется также запал 3, предназначенный для первоначального воспламенения смеси в горелки. Возможен вариант, когда запал выполнен в виде свечи зажигания, установленной на выходе туннеля рекуператора для продуктов сгорания, как показано на фиг.1 слева пунктиром под обозначением 7(9). Кроме этой простейшей конструкции запал может быть выполнен в виде горелки, размещенной в общем корпусе 1. В этом варианте запал 3 содержит горелочный туннель 8 запала, свечу зажигания 9. Верхние участки туннелей рекуператора 4, 5, 6, 8 (т.е. выходы туннелей 4, 5, 8 и вход туннеля 6) примыкают к горелочному туннелю, сообщаясь с ним, и могут выполняться в виде единой детали из огнестойкой керамики.Radiation recuperative burner consists (see the diagram in figure 1) of the housing 1, inside of which there is a burner tunnel 2 countercurrent recuperator 3, having one or more tunnels 4 for the oxidizer. The recuperator also has one or more tunnels 5 for fuel and one or more tunnels 6 for combustion products. The upper part of the housing 1, in which the burner tunnel and the recuperator are located, is made of fireproof and refractory materials, for example ceramics based on magnesium oxide or thorium oxide, or other known materials with the necessary properties. The tunnels of the recuperator 6 for fuel have a common wall with the tunnels of the recuperator 4 and 5, which is the thermal contact surface. The device also has a fuse 3, intended for the initial ignition of the mixture in the burner. A variant is possible when the fuse is made in the form of a spark plug installed at the outlet of the tunnel of the recuperator for the products of combustion, as shown in Fig. 1 by the dotted line under the designation 7 (9). In addition to this simplest design, the fuse can be made in the form of a burner located in the common housing 1. In this embodiment, the fuse 3 contains a burner tunnel 8 of the fuse, a spark plug 9. The upper sections of the tunnels of the recuperator 4, 5, 6, 8 (i.e. exits tunnels 4, 5, 8 and the entrance of the tunnel 6) are adjacent to the burner tunnel, communicating with it, and can be made in the form of a single part made of fireproof ceramics.

Входы туннелей 4 для окислителя герметично соединены с узлом ввода окислителя, состоящего из впускного коллектора для окислителя, выходные трубы 10 которого заканчиваются жиклерами 16, вентиля или крана 14 для окислителя и регулятора давления 17, соединенных последовательно патрубками. Узел ввода окислителя (вход регулятора давления 17) присоединен к внешнему трубопроводу для подвода окислителя из окружающей среды или из внешнего источника подачи окислителя. Выходные трубы впускного коллектора для окислителя (выход узла ввода окислителя) герметично закрывают входные отверстия туннелей 4 и крепятся к корпусу 1.The inputs of the tunnels 4 for the oxidizer are hermetically connected to the oxidizer inlet assembly, consisting of an inlet collector for the oxidizer, the outlet pipes 10 of which end with nozzles 16, a valve or valve 14 for the oxidizer, and a pressure regulator 17 connected in series with the nozzles. The oxidizer input assembly (pressure regulator 17 input) is connected to an external pipeline for supplying the oxidizing agent from the environment or from an external oxidizing agent supply source. The outlet pipes of the intake manifold for the oxidizer (the output of the oxidizer input assembly) hermetically close the inlet openings of the tunnels 4 and are attached to the housing 1.

Входы туннелей 5 для топлива герметично соединены с узлом ввода топлива, состоящего из впускного коллектора для топлива, выходные трубы 11 которого заканчиваются жиклерами 16, из вентиля (крана) 14 для топлива и регулятора давления 17, которые соединены последовательно патрубками. Вход узла ввода топлива (вход регулятора давления 17) присоединен к внешнему трубопроводу для подвода топлива из внешней сети подачи топлива или другого источника топлива.The entrances of the tunnels 5 for fuel are hermetically connected to the fuel inlet assembly, consisting of an inlet manifold for fuel, the outlet pipes 11 of which end with nozzles 16, from a valve (tap) 14 for fuel and a pressure regulator 17, which are connected in series by nozzles. The input of the fuel input unit (pressure regulator 17 input) is connected to an external pipeline for supplying fuel from an external fuel supply network or other fuel source.

Выходы туннелей 6 рекуператора для продуктов сгорания герметично соединены с узлом вывода продуктов сгорания, выполненного в виде выпускного коллектора. Выход выпускного коллектора 12 соединен с внешним трубопроводом для отвода продуктов сгорания в дымоход.The exits of the tunnels 6 of the recuperator for the products of combustion are hermetically connected to the node output of the products of combustion, made in the form of an exhaust manifold. The output of the exhaust manifold 12 is connected to an external pipe to divert combustion products into the chimney.

Входное (нижнее) отверстие горелочного туннеля 8 запала закрыто и в него герметично введены два штуцера, заканчивающихся жиклерами (соплами) 16, и которые подсоединены через вентили (краны) 15 и через трубы 13 к выходу соответствующих регуляторов давления 17 и 18 параллельно вентилям 14.The inlet (lower) hole of the burner tunnel 8 is closed and two fittings are inserted into it, ending with nozzles (nozzles) 16, and which are connected through valves (taps) 15 and through pipes 13 to the outlet of the corresponding pressure regulators 17 and 18 parallel to the valves 14.

Свеча зажигания 9 может быть выполнена как калильная свеча, которая через выключатель подключается к источнику питания 27, так и как высоковольтная искровая свеча, подключенная к высоковольтному источнику питания, например пьезогенератору нажимного действия (не показаны).The spark plug 9 can be made as a glow plug, which is connected via a switch to a power source 27, and as a high-voltage spark plug connected to a high-voltage power source, such as a piezoelectric generator of pressure action (not shown).

В случае использования горелки в условиях, когда отсутствуют внешняя сеть подачи окислителя или давление в ней не соответствует значению, необходимому для нормального функционирования горелки, устройство ввода окислителя следует дополнить ресивером (баллоном) 19, насосом 21, входным фильтром 25, которые соединяются трубопроводами последовательно, и преобразователя давления 23 (реле давления) в электрический ток или напряжения, который врезан в отрезок трубопровода после ресивера 19. Электрический вход преобразователя подключен к источнику питания 27, а выход - к насосу 21. Выход ресивера 19 подключен к входу регулятора давления 17.In the case of using the burner in conditions where there is no external oxidant supply network or the pressure in it does not correspond to the value necessary for the normal operation of the burner, the oxidizer input device should be supplemented with a receiver (cylinder) 19, pump 21, inlet filter 25, which are connected in series by pipelines, and a pressure transducer 23 (pressure switch) into an electric current or voltage, which is cut into the pipe section after the receiver 19. The electrical input of the transducer is connected to a source power supply 27, and the output to the pump 21. The output of the receiver 19 is connected to the input of the pressure regulator 17.

В случае использования горелки в условиях, когда отсутствуют внешняя сеть подачи топлива или давление в ней не соответствует значению, необходимому для нормального функционирования горелки, устройство ввода топлива следует дополнить ресивером (баллоном) 20, насосом 22, входным фильтром 26, которые соединяются трубопроводами последовательно, и преобразователя давления 24 (реле давления) в электрический ток или напряжения, который врезан в отрезок трубопровода после ресивера 20. Электрический вход преобразователя подключен к источнику питания 27, а выход - к насосу 22. Выход ресивера 20 подключен к входу регулятора давления 17.In the case of using the burner in conditions where there is no external fuel supply network or the pressure in it does not correspond to the value necessary for the normal operation of the burner, the fuel input device should be supplemented with a receiver (cylinder) 20, pump 22, inlet filter 26, which are connected in series by pipelines, and a pressure transducer 24 (pressure switch) into an electric current or voltage, which is cut into the pipe section after the receiver 20. The electrical input of the transducer is connected to a power source 27 I, while the output - to the pump 22. The output of the receiver 20 is connected to the input of the pressure regulator 17.

На фиг.2-13 представлены различные схемы возможных конструкций корпуса рекуперативной радиационной горелки, удовлетворяющие п.1 формулы, где обозначены одинаковыми номерами элементы, соответствующие элементам схемы на фиг.1. При этом необходимо обратить внимание, что в предлагаемых конструкциях узлы ввода окислителя, топлива и отвода продуктов сгорания имеют некоторые конструктивные особенности по отношению к исполнению известных в технике коллекторов. Это упрощает конструкцию, но не влияет на достижение поставленной цели и не изменяет функциональное назначение данных узлов. На фиг.2-5 представлена конструкция простейшей горелки, содержащей по одному туннелю для окислителя, топлива и продуктов сгорания, и поэтому коллектора вырождаются до простого трубопровода или штуцера. В конструкциях, представленных на фиг.6-13, два впускных и один выпускной коллекторы крепятся вместе, размещены внутри общей детали 1а и выполнены в виде трубы с отверстиями в ее стенках по длине, играющие роль жиклеров (сопл). Деталь 1а является нижней частью корпуса 1 горелки и может быть изготовлена из стали. Верхняя часть корпуса горелки 1б, внутри которой выполнены горелочный тун 2 и рекуператор 3, и горелочный туннель 8 запала, изготовляется из любого известного огнестойкого и огнеупорного материала, например оксида магния. Части корпуса 1а и 1б соединяются вместе герметично и крепятся друг к другу разъемным или неразъемным соединением (на чертеже не показано крепление и герметизация). Герметизацию и соединение деталей 1а и 1б можно осуществить путем склеивания или спекания этих деталей, или при использовании прокладок и винтовых соединений. Часть корпуса горелки 1а в процессе работы не будет сильно нагреваться, но тем не менее необходимо использовать для соединения этих деталей теплостойкие материалы, которые выдерживают длительное нагревание до 300°С.Figure 2-13 presents various schemes of possible designs of the housing of a regenerative radiation burner, satisfying claim 1 of the formula, where the elements corresponding to the elements of the circuit in figure 1 are denoted by the same numbers. It is necessary to pay attention to the fact that in the proposed designs the input units of the oxidizer, fuel and exhaust of combustion products have some design features in relation to the performance of collectors known in the art. This simplifies the design, but does not affect the achievement of the goal and does not change the functional purpose of these nodes. Figure 2-5 shows the design of a simple burner containing one tunnel for the oxidizer, fuel and combustion products, and therefore the collector degenerates into a simple pipeline or fitting. In the designs shown in Fig.6-13, two inlet and one exhaust manifolds are mounted together, placed inside a common part 1A and made in the form of a pipe with holes in its walls along the length, playing the role of nozzles (nozzles). Part 1A is the lower part of the burner body 1 and can be made of steel. The upper part of the burner body 1b, inside of which a burner tun 2 and a recuperator 3, and a burner tunnel 8 are made, is made of any known fire-resistant and refractory material, for example magnesium oxide. Parts of the housing 1a and 1b are connected together hermetically and are attached to each other by a detachable or one-piece connection (fastening and sealing are not shown in the drawing). Sealing and joining of parts 1a and 1b can be done by gluing or sintering these parts, or by using gaskets and screw joints. Part of the burner body 1a during operation will not be very hot, but nevertheless it is necessary to use heat-resistant materials that can withstand prolonged heating up to 300 ° C to connect these parts.

На фиг.2-5 представлена схема простейшей горелки, у которой рекуператор содержит всего 3 туннеля змеевидной формы для окислителя, для топлива и для продуктов сгорания. В данной конструкции запал выполнен в виде вспомогательной горелки, а корпуса горелки имеют плоскую форму, у которой рекуператор содержит несколько туннелей змеевидной формы. Запал выполнен в виде вспомогательной горелки.Figure 2-5 presents a diagram of a simple burner, in which the recuperator contains only 3 snake-shaped tunnels for the oxidizer, for fuel and for combustion products. In this design, the fuse is made in the form of an auxiliary burner, and the burner body has a flat shape, in which the recuperator contains several snake-shaped tunnels. The fuse is made in the form of an auxiliary burner.

На фиг.6-8 представлена схема конструкции многосекционной горелки плоской формы.Fig.6-8 presents a design diagram of a multi-section burner of a flat shape.

На фиг.9-11 представлена схема конструкции осесимметричной горелки цилиндрической формы с многотуннельным рекуператором с прямолинейными туннелями, при этом в данной горелке имеется только один туннель для продуктов сгорания и несколько - для топлива и окислителя. Запал выполнен в виде отдельной горелки, находящейся внутри корпуса.Figures 9-11 show a design diagram of a cylindrical axisymmetric burner with a multi-tunnel recuperator with straight tunnels, while this burner has only one tunnel for combustion products and several for fuel and oxidizer. The fuse is made in the form of a separate burner located inside the housing.

На фиг.12-14 представлена схема конструкции осесимметричной горелки цилиндрической формы с несколькими туннелями (по 4 штуки) для топлива, для окислителя и для продуктов сгорания. Туннели выполнены винтовой формы, у которой шаг винта равен высоте цилиндра, и поэтому каждый туннель делает один оборот вокруг оси симметрии. Запал выполнен в виде отдельной горелки, находящейся внутри корпуса 1.On Fig-14 presents a design diagram of an axisymmetric burner of cylindrical shape with several tunnels (4 pieces each) for fuel, for an oxidizer and for combustion products. The tunnels are made in helical form, in which the pitch of the screw is equal to the height of the cylinder, and therefore each tunnel makes one revolution around the axis of symmetry. The fuse is made in the form of a separate burner located inside the housing 1.

Естественно, у рекуперативной радиационной горелки число туннелей их форма и размеры могут быть любыми.Naturally, in a regenerative radiation burner, the number of tunnels, their shape and size can be any.

Работают эти устройство одинаково и следующим образом. Окислитель и топливо под давлением попадают на входы регуляторов давления 17 и 18, на выходе которых давление газов понижается до расчетного значения. Если давление газов на входе регуляторов 17 и 18 меньше необходимого значения, то соответствующий преобразователь (например, реле) 23 или 24 вырабатывает управляющий электрический сигнал (замыкаются контакты реле) и напряжение источника 27 подается на соответствующие насосы 21, 22, которые начинают повышать давление в трубопроводах и в ресивере 19, 20, так что на входе регуляторов 17, 18 давление достигает необходимого значения. После этого вручную (или автоматически) открываются вентили 15 и в горелочный туннель 8 запала 3 начинает поступать топливо и окислитель, которые ускоряются, проходя жиклеры 16, затем смешиваются в туннеле 8 и воспламеняются от свечи 9. Продукты сгорания и пламя из туннеля 8 запала попадают в горелочный туннель 2 и нагревают его внутреннюю поверхность. Через некоторое время после этого в туннеле 8 открываются вручную (или автоматически) вентили 14 и в туннели рекуператора для окислителя 4 и топлива 5 начинают поступать газы (трубы 10, 11 впускных коллекторов и через жиклеры 16), которые, проходя рекуператор снизу вверх, поступают в горелочный туннель, смешиваются там и воспламеняются непосредственно от пламени запала и горячих газов из туннеля 8. Для обеспечения надежного воспламенения смеси рекомендуется после начала горения в туннеле 8 запала выждать некоторое время, пока внутренняя поверхность горелочного туннеля 2 и частично стенки рекуператора разогреются, (желательно до 600-800°С - температура самовоспламенения топлива). После возникновения основного пламени в горелочном туннеле 2 продукты сгорания постепенно разогревают корпус горелки, охватывающий горелочный туннель 2. Продукты сгорания из горелочного туннеля 2 попадают в туннели рекуператора 6 для продуктов сгорания и продвигаются вниз к выходам туннеля, из которых они попадают в трубы 12 выпускного коллектора и удаляются в дымоход. Проходя по туннелям 6 противоточного рекуператора продукты сгорания отдают свое тепло через общие стенки рекуператора газообразным окислителю и топливу, которые движутся во встречном направлении в туннелях 4 и 5 и постепенно нагреваются. Поэтому температура продуктов сгорания на выходе из туннеля 6 рекуператора значительно снижается и не сильно отличается от температуры поступающих во входы туннелей 4, 5 топлива и окислителя, температура которых возрастает по мере продвижения по рекуператору. Через некоторое время после начала основного горения температура внутренних конструкций и туннелей рекуператора возрастает и достигнет значения и при этом газообразные окислитель и топливо на входе в горелочный туннель достигают значений около 800°С - температур, когда любое известное газообразное топливо при смешивании с окислителем самовоспламеняется. С этого момента пламя в горелки становится очень устойчивым. В этот момент следует перекрыть вентили 15 и погасить тем самым пламя в туннеле 8 запала. Если этого не сделать, то эффективность горелки уменьшится на расчетном режиме. После этого горелка продолжает разогреваться и через некоторое время выходит на расчетный режим эксплуатации, при котором внешняя поверхность корпуса радиационной рекуперативной горелки разогревается от пламени внутри горелочного туннеля до высоких температур и начинает интенсивно излучать с этого участка внешней поверхности корпуса. Данный участок корпуса является радиационной поверхностью горелки (условно обозначаемой точками Т₁-Т₂-Т₃), с которой снимается «высокотемпературное тепло». Так работают предлагаемые варианты радиационной рекуперативной горелки.These devices work the same way and as follows. The oxidizing agent and fuel under pressure enter the inputs of the pressure regulators 17 and 18, at the outlet of which the gas pressure decreases to the calculated value. If the gas pressure at the input of the regulators 17 and 18 is less than the required value, then the corresponding converter (for example, a relay) 23 or 24 generates a control electric signal (the relay contacts close) and the voltage of the source 27 is supplied to the corresponding pumps 21, 22, which begin to increase the pressure in pipelines and in the receiver 19, 20, so that at the inlet of the regulators 17, 18 the pressure reaches the required value. After that, the valves 15 are opened manually (or automatically) and fuel and oxidizer begin to enter the burner tunnel 8 of the igniter 3, which are accelerated by the nozzles 16, then mix in the tunnel 8 and ignite from the candle 9. Combustion products and flame from the tunnel 8 of the igniter enter into the burner tunnel 2 and heat its inner surface. Some time after this, valves 14 are opened manually (or automatically) in the tunnel 8 and gases begin to flow into the recuperator tunnels for the oxidizer 4 and fuel 5 (pipes 10, 11 of the intake manifolds and through the nozzles 16), which, passing the recuperator from the bottom up into the burner tunnel, mix there and ignite directly from the ignition flame and hot gases from the tunnel 8. To ensure reliable ignition of the mixture, it is recommended that after the start of combustion in the tunnel 8, the ignition be allowed to wait for some time until the inner surface st tunnel burner 2 and partially recuperator wall razogreyut, (preferably to 600-800 ° C - the autoignition temperature of the fuel). After the main flame arises in the burner tunnel 2, the combustion products gradually warm up the burner body, covering the burner tunnel 2. The combustion products from the burner tunnel 2 enter the tunnels of the recuperator 6 for combustion products and move down to the exits of the tunnel, from which they enter the pipes 12 of the exhaust manifold and removed into the chimney. Passing through tunnels 6 of the countercurrent recuperator, the combustion products transfer their heat through the common walls of the recuperator to gaseous oxidizer and fuel, which move in the opposite direction in tunnels 4 and 5 and gradually heat up. Therefore, the temperature of the combustion products at the outlet of the tunnel 6 of the recuperator is significantly reduced and does not differ much from the temperature of the fuel and oxidizer entering the tunnels 4, 5, the temperature of which increases as you move along the recuperator. Some time after the start of the main combustion, the temperature of the internal structures and tunnels of the recuperator increases and reaches a value, while the gaseous oxidizer and fuel at the inlet of the burner tunnel reach values of about 800 ° C - temperatures when any known gaseous fuel, when mixed with the oxidizing agent, spontaneously ignites. From this moment on, the flame in the burner becomes very stable. At this point, you should close the valves 15 and thereby extinguish the flame in the tunnel 8 fuse. If this is not done, then the efficiency of the burner will decrease in the design mode. After this, the burner continues to warm up and after some time enters into the calculated operating mode, in which the outer surface of the radiation regenerative burner body is heated from the flame inside the burner tunnel to high temperatures and begins to radiate intensively from this section of the outer surface of the body. This part of the housing is the radiation surface of the burner (conventionally indicated by the points T ₁ -T ₂ -T ₃ ), from which "high-temperature heat" is removed. This is how the proposed radiation recovery burner options work.

Температура топлива и окислителя на входе в горелочный туннель 2 на расчетном режиме определяется толщиной общей стенки туннелей рекуператора и их длиной. При относительно небольшой толщине стенок и большой длине туннелей удается получить перепад по температуре между отходящими газами (продукты сгорания) и подводимыми топливом и окислителем всего около 200°С. Поэтому для уменьшения габаритов горелки и увеличения эффективности работы горелки целесообразно делать общую стенку как можно тоньше (в этом случае толщина которой будет определяться расчетным сроком эксплуатации горелки), а туннели по возможности более сложной формы, например змеевидной, спиральной, винтовой и другими известными формами для рекуператоров и теплообменников. При этих условиях будет достигнут разогрев поступающих в горелочный туннель окислителя и топлива до температур, близких к 2000°С, что обеспечит получение пламени внутри горелки в пределах около 3000°С и даже выше.The temperature of the fuel and oxidizer at the entrance to the burner tunnel 2 in the calculated mode is determined by the thickness of the total wall of the tunnels of the recuperator and their length. With a relatively small wall thickness and a long tunnel length, it is possible to obtain a temperature difference between the exhaust gases (combustion products) and the supplied fuel and oxidizer of only about 200 ° C. Therefore, to reduce the dimensions of the burner and increase the efficiency of the burner, it is advisable to make the overall wall as thin as possible (in this case, the thickness of which will be determined by the estimated life of the burner), and the tunnels of the most complex shape, for example, serpentine, spiral, screw and other known forms for recuperators and heat exchangers. Under these conditions, heating of the oxidizing agent and fuel entering the burner tunnel to temperatures close to 2000 ° C will be achieved, which will ensure that the flame inside the burner is obtained in the range of about 3000 ° C and even higher.

Если рассматривать работу горелки с простейшим запалом, выполненным в виде свечи зажигания, установленной на выходе туннеля 6 для продуктов сгорания, то работа устройства происходит аналогично описанному выше с некоторыми отличиями. В этом случае при запуске горелки сразу открывают вентили 14 и включают свечу зажигания 7(9). Как только горючая смесь из горелочного туннеля достигнет свечи зажигания, произойдет воспламенение смеси около свечи, и возникшее пламя быстро достигнет горелочного туннеля 2 (если скорость распространения пламени выше скорости движения газов), где и продолжится горение. После разогрева горелки свечу зажигания 7(9) отключают. Однако этот способ не обеспечивает плавного и надежного пуска горелки, т.к. возможны в начальный момент «проскоки» пламени.If we consider the operation of the burner with the simplest fuse, made in the form of a spark plug installed at the outlet of the tunnel 6 for combustion products, the operation of the device occurs similarly to that described above with some differences. In this case, when starting the burner, valves 14 are opened immediately and the spark plug 7 (9) is turned on. As soon as the combustible mixture from the burner tunnel reaches the spark plug, the mixture ignites near the spark plug, and the resulting flame quickly reaches burner tunnel 2 (if the flame propagation velocity is higher than the gas velocity), where combustion continues. After heating the burner, the spark plug 7 (9) is turned off. However, this method does not provide a smooth and reliable start-up of the burner, as possible "jumps" of the flame at the initial moment.

На фиг.15 представлена схема рекуперативной радиационной горелки по п.2 формулы, у которой дополнительный узел ввода газообразных продуктов в туннели рекуператора для топлива соединен с источником окислителя и подключается непосредственно к узлу подачи окислителя. На фиг.16 представлена схема рекуперативной радиационной горелки по п.2 формулы, у которой дополнительный узел ввода газообразных продуктов в туннели рекуператора для топлива соединен с выпускным коллектором и позволяет подмешивать в топливо кислородосодержащие продукты сгорания непосредственно во входе туннелей рекуператора для топлива. Данные схемы полностью совпадают со схемой по фиг.1 за исключением дополнительно введенных элементов. Поэтому в целях ясности понимания технического решения по п.2 не будем повторять приведенное ранее описание (которое будет дословно совпадать), а рассмотрим лишь отличительные признаки и рассмотрим те изменения в работе устройства, которые они вызывают.On Fig presents a diagram of a regenerative radiation burner according to claim 2 of the formula, in which an additional node for introducing gaseous products into the tunnels of the fuel recuperator is connected to the oxidizer source and is connected directly to the oxidizer supply unit. On Fig presents a diagram of a regenerative radiation burner according to claim 2 of the formula, in which an additional node for introducing gaseous products into the tunnels of the fuel recuperator is connected to the exhaust manifold and allows oxygen-containing combustion products to be mixed into the fuel directly at the entrance to the tunnels of the recuperator for fuel. These schemes completely coincide with the scheme of figure 1 with the exception of additionally introduced elements. Therefore, in order to clarify the understanding of the technical solution according to claim 2, we will not repeat the description given earlier (which will literally match), but consider only the distinguishing features and consider the changes in the operation of the device that they cause.

Радиационная рекуперативная горелка по фиг.15 состоит из описанных выше элементов 1-29, таких же как и на фиг.1. В него введен дополнительный узел ввода газообразных продуктов в туннели 5 рекуператора для топлива, который содержит последовательно соединенные вентиль 31, впускной коллектор, выходные трубопроводы 30 которого герметично соединяются со входами туннелей рекуператора для топлива параллельно выходным трубам 11 впускного коллектора для ввода топлива. Вход вентиля 31 подключен к узлу ввода окислителя после регулятора давления 17.The radiation recovery burner of FIG. 15 consists of the elements 1-29 described above, the same as in FIG. An additional unit for introducing gaseous products into the tunnels 5 of the fuel recuperator is introduced into it, which contains a series-connected valve 31, an inlet manifold, the outlet pipelines 30 of which are hermetically connected to the inlets of the tunnels of the recuperator for fuel parallel to the outlet pipes 11 of the inlet manifold for introducing fuel. The inlet of the valve 31 is connected to the input unit of the oxidizer after the pressure regulator 17.

Работает радиационная рекуперативная горелка по фиг.15 совершенно одинаково с описанной горелкой по фиг.1 за исключением следующих отличий. В процессе длительной работы топлива или при использовании высокоуглеродных топлив в результате термического крекинга углеводородного топлива в туннелях рекуператора появляется сажа, которая может нарушить работоспособность устройства. Поэтому периодически или постоянно (при использовании высокоуглеродных топлив) необходимо сделать следующее. После разогрева горелки и выхода ее на расчетный режим открывают вентиль 31. При этом окислитель начинает поступать в туннели 5 для топлива через трубы 30 впускного коллектора дополнительного узла ввода и жиклеры 16, которыми заканчиваются трубы 30. Площадь сечения жиклеров дополнительного узла составляет 1-5% (или подбирается в зависимости от вида используемого топлива экспериментально) от площади жиклеров подачи топлива. При этом объемный расход топлива оказывается значительно больше добавляемого окислителя. В результате происходит полная или частичная газификация топлива и выжигание сажи. Выжигание сажи происходит согласно уравнениямThe radiation recovery burner of FIG. 15 operates in exactly the same way as the described burner of FIG. 1, with the exception of the following differences. During long-term operation of the fuel or when using high-carbon fuels as a result of thermal cracking of hydrocarbon fuel, soot appears in the tunnels of the recuperator, which can impair the device’s performance. Therefore, periodically or constantly (when using high-carbon fuels), the following must be done. After heating the burner and reaching its design mode, valve 31 is opened. In this case, the oxidizer begins to enter the tunnels 5 for fuel through the pipes 30 of the intake manifold of the additional input unit and the nozzles 16, which end the pipes 30. The cross-sectional area of the nozzles of the additional unit is 1-5% (or is selected depending on the type of fuel used experimentally) on the area of the fuel nozzles. In this case, the volumetric fuel consumption is much larger than the added oxidizing agent. As a result, complete or partial gasification of fuel and soot burning occurs. Soot burning occurs according to the equations

СхНу+O₂→СO₂+Н₂OCcHu + O ₂ → CO ₂ + H ₂ O

С+O₂=СО₂ C + O ₂ = CO ₂

С+СO₂=2СОC + CO ₂ = 2CO

С+Н₂O=СО+Н₂ C + H ₂ O = CO + H ₂

Так работает устройство по схеме на фиг.15. В результате этих процессов предотвращается образование сажи и закупорка туннелей 5, что позволяет значительно расширить ассортимент используемых топлив и позволяет использовать пропан-бутановые смеси, пары углеводородов и некоторые другие виды топлив.This is how the device works according to the circuit in FIG. As a result of these processes, the formation of soot and blockage of the tunnels 5 is prevented, which can significantly expand the range of fuels used and allows the use of propane-butane mixtures, hydrocarbon vapors and some other types of fuels.

Радиационная рекуперативная горелка по фиг.16 состоит из описанных ранее элементов 1-29, таких же как и на фиг.1. Кроме этих элементов в него введен дополнительный узел ввода газообразных продуктов в туннели 5 рекуператора для топлива, содержащий последовательно соединенные насос 36, ресивер (емкость) 35, регулятор давления 33, вентиль 32 и впускной коллектор, выходные трубопроводы 30 которого герметично соединяются со входами туннелей рекуператора для топлива параллельно выходным трубам 11 впускного коллектора для ввода топлива. Вход вентиля насоса 36 подключен к выпускному коллектору для отработанных газов. Дополнительно в трубопровод между емкостью 35 и регулятором давления 33 подсоединен преобразователь давления 34 (например, реле) в электрический ток и напряжение. Выход преобразователя 34 подключен к входу насоса 36, а вход электропитания через выключатель 37 подключен к источнику электропитания 27.The radiation recovery burner of FIG. 16 consists of the previously described elements 1-29, the same as in FIG. In addition to these elements, an additional unit for introducing gaseous products into the tunnels 5 of the fuel recuperator was introduced into it; it contains serially connected pumps 36, a receiver (reservoir) 35, a pressure regulator 33, a valve 32, and an intake manifold, the outlet pipelines 30 of which are hermetically connected to the entrances of the recuperator tunnels for fuel parallel to the outlet pipes 11 of the intake manifold for introducing fuel. The inlet of the valve of the pump 36 is connected to an exhaust manifold for exhaust gases. Additionally, a pressure transducer 34 (for example, a relay) to electric current and voltage is connected to the pipeline between the tank 35 and the pressure regulator 33. The output of the Converter 34 is connected to the input of the pump 36, and the power input through the switch 37 is connected to a power source 27.

Работает радиационная рекуперативная горелка по фиг.16 совершенно одинаково с описанной горелкой по фиг.1 за исключением следующих отличий. В процессе длительной работы топлива или при использовании высокоуглеродных топлив в результате термического крекинга углеводородного топлива в туннелях рекуператора появляется сажа, которая может нарушить работоспособность устройства. Поэтому периодически или постоянно (при использовании высокоуглеродных топлив) необходимо сделать следующее. После разогрева горелки и выхода ее на расчетный режим открывают вентиль 32 и подают напряжение на преобразователь 34. Поскольку в этот момент давление в магистрали перед регулятором давления недостаточное, то через преобразователь 34 подается питающее напряжение на насос 36, который включается. После включения давление в магистрали начинает возрастать пока не достигнет необходимого значения и не стабилизируется благодаря соответствующим изменениям сигналов управления и питания, поступающих на насос со стороны преобразователя 34. При этом продукты сгорания начинают поступать в туннели 5 для топлива через трубы 30 впускного коллектора дополнительного узла ввода и жиклеры 16, которыми заканчиваются трубы 30. Площадь сечения жиклеров дополнительного узла составляет 1-5% (или подбирается в зависимости от вида используемого топлива экспериментально) от площади жиклеров подачи топлива. При этом объемный расход топлива оказывается значительно больше добавляемых продуктов сгорания. В туннелях 5 происходит полная или частичная газификация топлива и выжигание сажи. Продукты сгорания содержат углекислый газ СO₂ и пары воды Н₂О. Выжигание сажи происходит согласно уравнениямThe radiation recovery burner of FIG. 16 operates in exactly the same way as the described burner of FIG. 1, with the exception of the following differences. During long-term operation of the fuel or when using high-carbon fuels as a result of thermal cracking of hydrocarbon fuels, soot appears in the tunnels of the recuperator, which can interfere with the operability of the device. Therefore, periodically or constantly (when using high-carbon fuels), the following must be done. After warming up the burner and reaching its design mode, open the valve 32 and supply voltage to the converter 34. Since at this moment the pressure in the line before the pressure regulator is insufficient, a supply voltage is supplied through the converter 34 to the pump 36, which is turned on. After switching on, the pressure in the manifold begins to increase until it reaches the required value and stabilizes due to corresponding changes in the control and power signals supplied to the pump by the converter 34. In this case, the combustion products begin to enter the tunnels 5 for fuel through the pipes 30 of the intake manifold of the additional input unit and nozzles 16, with which pipes 30 end. The cross-sectional area of the nozzles of the additional unit is 1-5% (or is selected depending on the type of fuel used experimentally) from the area of the fuel nozzles. In this case, the volumetric fuel consumption is much larger than the added combustion products. In tunnels 5, complete or partial gasification of fuel and soot burning occurs. Combustion products contain carbon dioxide CO ₂ and water vapor H ₂ O. The burning of soot occurs according to the equations

С+СO₂=2СОC + CO ₂ = 2CO

С+Н₂O=СО+Н₂ C + H ₂ O = CO + H ₂

Так работает устройство по схеме на фиг.16. В результате этих процессов предотвращается образование сажи и закупорка туннелей 5, что позволяет значительно расширить ассортимент используемых топлив и позволяет использовать пропан-бутановые смеси, пары углеводородов и некоторые другие виды топлив.This is how the device works according to the circuit in FIG. 16. As a result of these processes, the formation of soot and blockage of the tunnels 5 is prevented, which can significantly expand the range of fuels used and allows the use of propane-butane mixtures, hydrocarbon vapors and some other types of fuels.

На фиг.15 и 16 представлены возможные схемы исполнения дополнительного узла ввода в туннели 5 для топлива, но это не единственно возможное исполнение. Возможны другие реализации, при которых соединение туннелей 5 для топлива с источником кислородосодержащих газов (в свободном или связанном состоянии) происходит внутри горелки. При этом внутри горелки в нижней ее части необходимо выполнить ходы или отверстия, соединяющие туннель 5 с туннелем 4 или/и 6. При этом при работе горелки происходит всасывание в туннель газов из туннелей 4 и 6 из-за эффекта эффузии, т.е. увлечения газа движущимися струями вещества. Действительно во входной части туннеля для топлива 5 вне струи движущегося топлива из жиклера (сопла) 16 возникает разрежение, из-за которого происходит засасывание необходимого количества кислородосодержащих газов.On Fig and 16 presents possible schemes for the execution of an additional node input into the tunnels 5 for fuel, but this is not the only possible execution. Other implementations are possible in which the connection of the fuel tunnels 5 to a source of oxygen-containing gases (in a free or bound state) occurs inside the burner. In this case, inside the burner in its lower part, it is necessary to make strokes or holes connecting the tunnel 5 to the tunnel 4 or / and 6. In this case, during operation of the burner, gases are sucked into the tunnel from tunnels 4 and 6 due to the effect of effusion, i.e. entrainment of gas by moving jets of matter. Indeed, in the inlet of the tunnel for fuel 5 outside the jet of moving fuel from the nozzle (nozzle) 16 there is a vacuum, due to which the necessary amount of oxygen-containing gases is sucked in.

На фиг.17 представлено возможное конструкторское решение выходной части туннелей рекуператора 4 и 5 радиационной рекуперативной горелки по п.3 и п.4 формулы. Конструктивное исполнение и схемы подключения горелки одинаковые и описаны ранее. Единственным отличием от описанных выше горелок является исполнение выходной части туннелей 4 для окислителя и туннелей 5 для топлив. В описанных ранее горелках данные туннели были приблизительно одинакового сечения (но форма могла быть сложной) и они заканчивались окном приблизительно такого же сечения, а на фиг.17 представлено решение выходной части туннелей рекуператора 4 и 5, в котором, согласно предложению, выход туннелей 4 и 5 заканчивается стенкой 38 с небольшими профильными отверстиями, являющимися соплами, и изготовленной из того же материала, что и верхняя часть корпуса 1. В остальном конструкции идентичны описанным ранее. Работает данное устройство так же как и описанные ранее в п.1 формулы. Единственное отличие касается движения окислителя и топлива в горелочном туннеле - теперь газы будут истекать из туннелей 4 и 5 в пространство горелочного туннеля 2 с большей скоростью, при этом струи будут иметь больший угол раствора. Это обеспечивает более быстрое перемешивание топлива и окислителя в горелочном туннеле и интенсивное сгорание при повышенной температуре.On Fig presents a possible design solution of the output part of the tunnels of the recuperator 4 and 5 of the radiation regenerative burner according to claim 3 and claim 4 of the formula. The design and connection diagrams of the burner are the same and are described earlier. The only difference from the burners described above is the output of the tunnels 4 for oxidizer and tunnels 5 for fuels. In the burners described earlier, these tunnels were of approximately the same cross section (but the shape could be complex) and they ended with a window of approximately the same cross section, and Fig. 17 shows the solution of the output part of the tunnels of the recuperator 4 and 5, in which, according to the proposal, the output of tunnels 4 and 5 ends with a wall 38 with small profile holes, which are nozzles, and made of the same material as the upper part of the housing 1. Otherwise, the structures are identical to those described previously. This device works in the same way as the formulas described earlier in paragraph 1. The only difference concerns the movement of the oxidizer and fuel in the burner tunnel - now the gases will flow from tunnels 4 and 5 into the space of the burner tunnel 2 at a higher speed, while the jets will have a larger opening angle. This provides faster mixing of fuel and oxidizer in the burner tunnel and intensive combustion at elevated temperatures.

На фиг.18, 19 и 20 представлена схема конструкции корпуса радиационной рекуперативной горелки по п.5-п.8 формулы. На фиг.18 приведен вид сбоку решения для плоской схемы расположения туннелей рекуператора (которая получается при модификации корпуса плоской горелки по фиг.3 - см. вид С-С фиг.3), на фиг.19 и 20 для осесимметричной схемы корпуса, которая получается при модификации корпуса горелки по фиг.9-11 и 12-14. В горелках на фиг.18-20 внешняя стенка 39 корпуса радиационной рекуперативной горелки на радиационной поверхности горелки, обозначенной точками Т₁'-Т₂'-Т₃', имеет значительно меньшую толщину, чем внешняя стенка 40 горелки в других точках, не являющихся радиационной поверхностью. Кроме этого корпус снаружи вне радиационной поверхности покрыт термоизоляционным слоем 41. Данное исполнение корпуса горелки позволяет значительно уменьшить тепловые потери с внешней поверхности корпуса горелки вне зоны радиационной поверхности горелки.On Fig, 19 and 20 presents a diagram of the design of the housing of the radiation regenerative burner according to claim 5, claim 8 of the formula. On Fig shows a side view of the solution for a flat layout of the tunnels of the recuperator (which is obtained by modifying the housing of the flat burner of Fig.3 - see view CC of Fig.3), Fig.19 and 20 for an axisymmetric housing circuit, which obtained by modifying the burner body of FIGS. 9-11 and 12-14. In the burners of FIGS. 18-20, the outer wall 39 of the housing of the radiation regenerative burner on the radiation surface of the burner, indicated by points T ₁ '-T ₂ ' -T ₃ ', has a significantly smaller thickness than the outer wall 40 of the burner at other points that are not radiation surface. In addition, the casing outside the radiation surface is covered with a heat-insulating layer 41. This design of the burner casing can significantly reduce heat loss from the outer surface of the burner casing outside the zone of the burner radiation surface.

На фиг.21, 22 и 23 приведены конструкция горелки по п.9-п.16 формулы с внешним кожухом из вольфрама или графита (примерная деталировка). На фиг.21 приведена конструкция с плоской схемой (см. также фиг.18), на фиг.22 и 23 приведена конструкция горелки с осесимметричной схемой туннелей рекуператора (см. также фиг.19 и 20). В горелку дополнительно введен полый кожух 42 из вольфрама или графита, который повторяет внешнюю форму корпуса 43 радиационной рекуперативной горелки с небольшим тепловым и монтажным зазором Δ. Корпус горелки 43 помещается в полый кожух 42 и поджимается через уплотнительную прокладку 44 из асбеста при помощи фигурного фланца 45 и винтов 46. После этого в корпус вворачивается свеча зажигания 9 и присоединяются патрубки для подачи и отвода газов. Предполагается, что в соответствующих деталях (кожухе 42 и фланце 45) имеются необходимые отверстия для патрубков и свечи. При работе горелки из-за сильного нагревания корпус 43 горелки немного увеличивается и в области радиационной поверхности происходит тепловой и механический контакт поверхностей кожуха и корпуса. При этом кожух в месте контакта сильно разогревается и начинает излучать. При использовании кожуха из вольфрама спектр излучения сдвигается в видимую часть спектра, а при использовании графита, спектр излучения становится близким к спектру абсолютно черного тела. Таким образом происходит коррекция спектра излучения горелки. В этом заключается отличие работы горелок по фиг.10, в остальном работа происходит одинаково с описанными ранее. Другим решением данной задачи является выполнение покрытия радиационной поверхности корпуса 43 горелки слоем вольфрама или графита, непосредственно связанным с поверхностью межмолекулярными силами или силами адгезии и нанесенным одним из известных способов - напылением, гальванотехникой, восстановлением из газообразной фазы или другими известными способами нанесения покрытий.On Fig, 22 and 23 shows the design of the burner according to claim 9-paragraph 16 of the formula with an outer casing of tungsten or graphite (approximate detail). In Fig.21 shows the design with a flat circuit (see also Fig.18), Fig.22 and 23 shows the design of the burner with an axisymmetric diagram of the tunnels of the recuperator (see also Fig.19 and 20). An additional hollow casing 42 made of tungsten or graphite is introduced into the burner, which repeats the external shape of the housing 43 of the radiation regenerative burner with a small thermal and mounting gap Δ. The burner housing 43 is placed in the hollow casing 42 and is pressed through asbestos sealing gasket 44 using a figured flange 45 and screws 46. After that, the spark plug 9 is screwed into the housing and the pipes for supplying and discharging gases are connected. It is assumed that in the corresponding parts (casing 42 and flange 45) there are necessary openings for nozzles and candles. During operation of the burner due to strong heating, the burner body 43 slightly increases and thermal and mechanical contact of the surfaces of the casing and the housing occurs in the area of the radiation surface. In this case, the casing at the point of contact is very hot and begins to radiate. When using a casing of tungsten, the radiation spectrum shifts to the visible part of the spectrum, and when using graphite, the radiation spectrum becomes close to the spectrum of a black body. Thus, the correction of the radiation spectrum of the burner occurs. This is the difference between the operation of the burners of figure 10, the rest of the work is the same as described previously. Another solution to this problem is to cover the radiation surface of the burner body 43 with a layer of tungsten or graphite directly connected to the surface by intermolecular forces or adhesion forces and applied by one of the known methods - spraying, electroplating, restoration from the gaseous phase or other known coating methods.

На фиг.24, 25, 26 и 27 приведены схемы конструкций радиационной рекуперативной горелки по п.17 формулы с использованием прозрачных колб различной формы из стекла. В этом случае корпус радиационной рекуперативной горелки 48 охватывает с зазором стеклянная колба 49, которая герметично закреплена на корпусе горелки 48 (или ее кожухе) вдали от радиационной поверхности. Колба может быть приклеена или приплавлена к корпусу. В пространстве под колбой и над корпусом горелки откачен воздух и создан вакуум, так что можно пренебречь процессами теплопередачи и конвекции через газ. Также допустимо это пространство заполнить инертным газом под пониженным давлением или газом, повышающим светоотдачу.On Fig, 25, 26 and 27 shows the design diagrams of a radiation regenerative burner according to claim 17 of the formula using transparent flasks of various shapes made of glass. In this case, the housing of the radiation regenerative burner 48 is covered with a gap by a glass flask 49, which is hermetically attached to the body of the burner 48 (or its casing) far from the radiation surface. The flask can be glued or fused to the body. In the space under the bulb and above the burner body, air is evacuated and a vacuum is created, so that heat transfer and convection through gas can be neglected. It is also permissible to fill this space with an inert gas under reduced pressure or with a gas that increases light output.

В процессе работы радиационная поверхность горелки сильно разогревается и начинает излучать. Излучение беспрепятственно проходит пространство под колбой и саму колбу, т.к. она выполнена из стекла, и попадает в окружающую среду. Стеклянная колба 49 препятствует доступу окружающего воздуха к радиационной поверхности и защищает горелку от дополнительных вредных потерь на бесполезное нагревание воздуха, и защищает покрытия из вольфрама или углерода (при их наличии на поверхности) от выгорания. Заполнение пространства инертным по отношению к материалу горелки газом под низким давлением позволяет уменьшить распыление покрытия радиационной поверхности и может увеличить светоотдачу (если при этом газ повышает светоотдачу).During operation, the radiation surface of the burner is very hot and begins to radiate. The radiation freely passes the space under the flask and the flask itself, because It is made of glass and enters the environment. The glass bulb 49 prevents the access of ambient air to the radiation surface and protects the burner from additional harmful losses due to useless heating of the air, and protects tungsten or carbon coatings (if present on the surface) from burnout. Filling the space with a gas inert with respect to the material of the burner under low pressure reduces the spraying of the coating on the radiation surface and can increase light output (if the gas increases light output).

Данные горелки можно использовать как отдельные устройства для проведения технологических процессов и в быту. Кроме этого из-за очень высокой температуры радиационной поверхности горелки их можно эффективно использовать в составе теплоэлектрогенераторов, которые описываются далее по тексту. При этом радиационные горелки можно использовать как сменные элементы в генераторах, что обеспечит долгий срок их эксплуатации при низких издержках, т.к. данные горелки при массовом производстве будут стоить дешево.These burners can be used as separate devices for carrying out technological processes and in everyday life. In addition, due to the very high temperature of the radiation surface of the burner, they can be effectively used in the composition of thermoelectric generators, which are described later in the text. At the same time, radiation burners can be used as replaceable elements in generators, which will ensure their long life at low costs, because these burners for mass production will be cheap.

На фиг.28 представлен вариант схемы теплоэлектрического генератора по п.18 формулы изобретения. Теплоэлектрогенератор содержит радиационную рекуперативную горелку 50 с радиационной поверхностью 51, фотоэлектрический генератор 52, состоящий из нескольких фотоэлектрических преобразователей, установленных на опорной пластине, электрически соединенных последовательно в единую цепь (не показаны), теплообменник 53 внешней системы отопления со змеевиком 54, трубопроводы 55, насос 56, радиатор 57, расширительный бачок 58, полый кожух 59, у которого внутренняя поверхность выполнена свето- и теплоотражающей. Теплообменник прикреплен к задней стороне 52Б опорной пластины фотоэлектрического генератора с обеспечением наилучшего теплового контакта. Змеевик 54 теплообменника 53 соединен трубопроводами 55 с радиаторами 57 системы отопления здания (или жидкостной системы охлаждения при использовании в качестве автономного источника электроэнергии). В трубопроводе 55 последовательно с радиатором 57 установлен насос 56 для жидкости. В систему трубопроводов 55 подключен расширительный бачок 58. Расширительный бачок 58, трубопроводы 55, насос 56 и радиатор 57 заполнены охлаждающей жидкостью. Лицевая (рабочая) сторона 52а фотоэлектрического преобразователя обращена к радиационной поверхности 51 радиационной рекуперативной горелки 50. Радиационная горелка 50 и фотоэлектрический генератор 52 механически соединены с полым кожухом 59 так, что лицевая сторона 52а фотоэлектрического генератора 52 совместно с радиационной поверхностью 51 и внутренней свето- и теплоотражающей поверхностью кожуха 59 образуют практически замкнутый объем. Выводы (шины) 60 фотоэлектрического генератора 52 присоединяются к клеммам 61, к которым подключен при помощи электрического кабеля 62 преобразователь 63 электрического тока. К выходам преобразователя 63 подключается полезная электрическая нагрузка 64.On Fig presents a variant of the scheme of the thermoelectric generator according to p. 18 claims. The heat generator includes a radiation regenerative burner 50 with a radiation surface 51, a photoelectric generator 52, consisting of several photoelectric converters mounted on a support plate, electrically connected in series in a single circuit (not shown), an heat exchanger 53 of an external heating system with a coil 54, pipelines 55, a pump 56, radiator 57, expansion tank 58, hollow casing 59, in which the inner surface is made of light and heat reflective. The heat exchanger is attached to the rear side 52B of the base plate of the photovoltaic generator to ensure the best possible thermal contact. The coil 54 of the heat exchanger 53 is connected by pipelines 55 to the radiators 57 of the building heating system (or a liquid cooling system when used as an autonomous source of electricity). In the pipeline 55, a pump 56 for liquid is installed in series with the radiator 57. An expansion tank 58 is connected to the piping system 55. The expansion tank 58, pipelines 55, pump 56, and radiator 57 are filled with coolant. The front (working) side of the photovoltaic converter 52a is facing the radiation surface 51 of the radiation regenerative burner 50. The radiation burner 50 and the photoelectric generator 52 are mechanically connected to the hollow casing 59 so that the front side 52a of the photovoltaic generator 52 together with the radiation surface 51 and the inner light and the heat-reflecting surface of the casing 59 form a practically enclosed volume. The findings (busbars) 60 of the photoelectric generator 52 are connected to the terminals 61 to which an electric current converter 63 is connected using an electric cable 62. The outputs of the Converter 63 is connected to a useful electrical load 64.

Работает устройство следующим образом. После запуска горелки 50 и выхода ее на расчетный режим радиационная поверхность 51 сильно нагревается и начинает излучать инфракрасное излучение и видимый свет, которые попадают на лицевую сторону 52а фотоэлектрического генератора 52 непосредственно или после отражения от внутренних стенок кожуха 59. Часть электромагнитного излучения горелки, падающая на фотоэлектрические преобразователи генератора 52 и принадлежащая полосе частот чувствительности преобразователей, эффективно преобразуется в электроэнергию. Остальные электромагнитные волны, не принадлежащие полосе чувствительности генератора 52, частично отражаются от него. У современных фотоэлектрических преобразователей очень высокий коэффициент отражения волн, не лежащих в полосе чувствительности. После отражения волны вновь попадают на радиационную поверхность 51 либо непосредственно, либо после дополнительного отражения от кожуха 59, и нагревают радиационную поверхность 51, и переизлучаются частично на новых частотах. Таким образом, часть излучения горелки, которая не попадает в полосу чувствительности фотоэлектрических преобразователей не рассеивается полностью бесполезно, что способствует повышению эффективности устройства. Та часть энергии излучения, которая поглотилась фотоэлектрическими преобразователями нагревает их, и передается через них и через опорную пластину теплообменнику 53. Через теплообменник 53 и радиатор 57 циркулирует охлаждающая жидкость, которую гонит по трубопроводам 55 насос 56. В змеевике 54 теплообменника 53 жидкость нагревается и поступает в радиатор 57, который обогревает помещение. Выработанная в фотоэлектрическом генераторе 52 электроэнергия (в виде постоянного тока и напряжения) по шинам 60 передается к клеммам 61, к которым подключен преобразователь 63 электрического тока, преобразующий выработанный постоянный ток в переменный ток заданного напряжения, который поступает на полезную нагрузку 64 потребителей. Таким образом, данное устройство эффективно преобразует энергию сгорания топлива в радиационной горелке в электроэнергию и тепло.The device operates as follows. After starting the burner 50 and reaching its design mode, the radiation surface 51 heats up very much and begins to emit infrared radiation and visible light, which fall on the front side 52a of the photoelectric generator 52 directly or after reflection from the inner walls of the casing 59. Part of the electromagnetic radiation of the burner incident on the photoelectric converters of the generator 52, and belonging to the frequency band of the sensitivity of the converters, are effectively converted into electricity. The remaining electromagnetic waves that do not belong to the sensitivity band of the generator 52 are partially reflected from it. Modern photovoltaic converters have a very high reflection coefficient of waves that do not lie in the sensitivity band. After reflection, the waves again fall on the radiation surface 51 either directly or after additional reflection from the casing 59, and the radiation surface 51 is heated, and partially reradiated at new frequencies. Thus, the part of the burner radiation that does not fall into the sensitivity band of the photoelectric converters is not completely scattered, which helps to increase the efficiency of the device. The part of the radiation energy that is absorbed by the photoelectric converters heats them, and is transmitted through them and through the base plate to the heat exchanger 53. Coolant circulates through the heat exchanger 53 and the radiator 57, which is driven through the pipelines 55 of the pump 56. In the coil 54 of the heat exchanger 53, the liquid heats up and flows radiator 57, which heats the room. The electric power generated in the photoelectric generator 52 (in the form of direct current and voltage) is transmitted via buses 60 to the terminals 61 to which an electric current converter 63 is connected, which converts the generated direct current into alternating current of a given voltage, which is supplied to a payload of 64 consumers. Thus, this device effectively converts the energy of combustion of fuel in a radiation burner into electricity and heat.

На фиг.29 приведен усовершенствованный вариант схемы теплоэлектрогенератора, который заявляется в пункте 19 формулы. Данный генератор отличается от генератора по схеме фиг.28 наличием дополнительно введенного термоэлектрического генератора, находящегося между фотоэлектрическим преобразователем и теплообменником. Через термопары термоэлектрического генератора тепло передается от фотоэлектрического генератора к теплообменнику. При этом термоэлектрический генератор вырабатывает дополнительную электроэнергию. Это оказывается возможным, потому что излучение радиационной рекуперативной горелки может нагреть фотоэлектрический генератор до температур, которые значительно выше температуры холодильника или чем это необходимо для отопления.In Fig.29 shows an improved version of the circuit of the heat generator, which is claimed in paragraph 19 of the formula. This generator differs from the generator according to the scheme of Fig. 28 by the presence of an additionally introduced thermoelectric generator located between the photoelectric converter and the heat exchanger. Through thermocouples of the thermoelectric generator, heat is transferred from the photoelectric generator to the heat exchanger. In this case, the thermoelectric generator generates additional electricity. This is possible because the radiation from a radiation regenerative burner can heat the photoelectric generator to temperatures that are much higher than the refrigerator temperature or than necessary for heating.

Теплоэлектрогенератор по схеме на фиг.29 содержит радиационную рекуперативную горелку 50 с радиационной поверхностью 51, фотоэлектрический генератор 52, состоящий из нескольких фотоэлектрических преобразователей, установленных на опорной пластине и электрически соединенных последовательно в единую цепь (не показаны), термоэлектрический генератор 65, состоящий из нескольких полупроводниковых термопар, образующих единую жесткую сборку и электрически соединенных последовательно в цепь, теплообменник 53 внешней системы отопления со змеевиком 54, трубопроводы 55, насос 56, радиатор 57, расширительный бачок 58, полый кожух 59, у которого внутренняя поверхность выполнена свето- и теплоотражающей. Термопары образованы ветвями 66, концы которых спаиваются друг с другом, чтобы образовать последовательную электрическую цепь. Спаи ветвей 66 попеременно ориентированы в разные стороны, так что половина всех спаев («нагреваемые» спаи 68) обращена к нагревателю, а другая половина спаев («охлаждаемые» спаи 67) обращена к холодильнику. «Охлаждаемые» спаи 67 крепятся непосредственно к теплообменнику 53 через тонкий слой 69 неэлектропроводного материала. «Нагреваемые» спаи 68 крепятся непосредственно через тонкий слой неэлектропроводного материала к обратной стороне 52Б опорной пластины фотоэлектрического генератора. Змеевик 54 теплообменника 53 соединен трубопроводами 55 с радиаторами 57 системы отопления здания (или жидкостной системы охлаждения при использовании в качестве автономного источника электроэнергии). В трубопроводе 55 последовательно с радиатором 57 установлен насос 56 для жидкости. В систему трубопроводов 55 подключен расширительный бачок 58. Расширительный бачок 58, трубопроводы 55, насос 56 и радиатор 57 заполнены охлаждающей жидкостью. Лицевая (рабочая) сторона 52а фотоэлектрического преобразователя обращена к радиационной поверхности 51 радиационной рекуперативной горелки 50. Радиационная горелка 50 и фотоэлектрический генератор 52 механически соединены с полым кожухом 59 так, что лицевая сторона 52а фотоэлектрического генератора 52 совместно с радиационной поверхностью 51 и внутренней свето- и теплоотражающей поверхностью кожуха 59 образуют практически замкнутый объем. Выводы (шины) 60 фотоэлектрического 52 и термоэлектрического 65 генераторов присоединяются к клеммам 61, к которым подключен при помощи электрического кабеля 62 преобразователь 63 электрического тока. К выходам преобразователя 63 подключается полезная электрическая нагрузка 64.The thermoelectric generator according to the circuit of Fig. 29 contains a radiation recuperative burner 50 with a radiation surface 51, a photoelectric generator 52, consisting of several photoelectric converters mounted on a support plate and electrically connected in series in a single circuit (not shown), a thermoelectric generator 65, consisting of several semiconductor thermocouples forming a single rigid assembly and electrically connected in series to the circuit, the heat exchanger 53 of the external heating system with a coil om 54, piping 55, a pump 56, a radiator 57, an expansion tank 58, hollow housing 59 whose inner surface is made light and heat reflecting. Thermocouples are formed by branches 66, the ends of which are welded together to form a series electrical circuit. The junctions of the branches 66 are alternately oriented in different directions, so that half of all junctions (“heated” junctions 68) are facing the heater, and the other half of junctions (“cooled” junctions 67) are facing the refrigerator. The “cooled” junctions 67 are attached directly to the heat exchanger 53 through a thin layer 69 of non-conductive material. The "heated" junctions 68 are attached directly through a thin layer of non-conductive material to the back side 52B of the support plate of the photoelectric generator. The coil 54 of the heat exchanger 53 is connected by pipelines 55 to the radiators 57 of the building heating system (or a liquid cooling system when used as an autonomous source of electricity). In the pipeline 55, a pump 56 for liquid is installed in series with the radiator 57. An expansion tank 58 is connected to the piping system 55. The expansion tank 58, pipelines 55, pump 56, and radiator 57 are filled with coolant. The front (working) side of the photovoltaic converter 52a is facing the radiation surface 51 of the radiation regenerative burner 50. The radiation burner 50 and the photoelectric generator 52 are mechanically connected to the hollow casing 59 so that the front side 52a of the photovoltaic generator 52 together with the radiation surface 51 and the inner light and the heat-reflecting surface of the casing 59 form a practically enclosed volume. The terminals (busbars) 60 of the photoelectric 52 and thermoelectric 65 generators are connected to the terminals 61 to which an electric current converter 63 is connected using an electric cable 62. The outputs of the Converter 63 is connected to a useful electrical load 64.

Работает устройство следующим образом. После включения горелки 50 и выхода ее на расчетный режим радиационная поверхность 51 сильно нагревается и начинает излучать инфракрасное излучение и видимый свет, которые попадают на лицевую сторону 52а фотоэлектрического генератора 52 непосредственно или после отражения от внутренних стенок кожуха 59. Часть электромагнитного излучения горелки, падающая на фотоэлектрические преобразователи генератора 52 и принадлежащая полосе частот чувствительности преобразователей эффективно преобразуется в электроэнергию. Остальные электромагнитные волны, не принадлежащие полосе чувствительности генератора 52, частично отражаются от него. У современных фотоэлектрических преобразователей очень высокий коэффициент отражения волн, не лежащих в полосе чувствительности. После отражения волны вновь попадают на радиационную поверхность 51 либо непосредственно, либо после дополнительного отражения от кожуха 59, и их энергия нагревает радиационную поверхность 51 и переизлучается частично на новых частотах. Таким образом, та часть излучения горелки, которая не попадает в полосу чувствительности фотоэлектрических преобразователей не рассеивается полностью бесполезно, что способствует повышению эффективности устройства. Часть энергии излучения, которая поглотилась фотоэлектрическими преобразователями нагревает их, и передается через опорную пластину горячим спаям 68 термоэлектрического генератора и нагревает их. Далее в результате теплопроводности тепло распространяется по ветвям 66, доходит до «холодных» спаев 67 и затем передается теплообменнику 53. При этом возникает разность температур между «горячими» 68 и «холодными» 67 спаями термопар. В результате этого в цепи термоэлектрического генератора возникает термоЭДС и при протекании через цепь электрического тока вырабатывается электроэнергия. Через теплообменник 53 и радиатор 57 циркулирует охлаждающая жидкость, которую гонит по трубопроводам 55 насос 56. В змеевике 54 теплообменника 53 жидкость нагревается и поступает в радиатор 57, который обогревает помещение. Выработанная в фотоэлектрическом 52 и термоэлектрическом 65 генераторах электроэнергия (в виде постоянного тока и напряжения) по шинам 60 передается к клеммам 61. К клеммам 61 подключен преобразователь 63 электрического тока, который преобразует выработанный постоянный ток в переменный ток заданного напряжения и из него поступает на полезную нагрузку 64 потребителей. Таким образом, данное устройство эффективно преобразует энергию сгорания топлива в радиационной горелке в электроэнергию и тепло, при этом КПД по получению электроэнергии оказывается выше, чем в устройстве по п.7 формулы, и изображенном на фиг.12.The device operates as follows. After turning on the burner 50 and reaching its design mode, the radiation surface 51 becomes very hot and starts to emit infrared radiation and visible light, which fall on the front side 52a of the photoelectric generator 52 directly or after reflection from the inner walls of the casing 59. Part of the electromagnetic radiation of the burner incident on the photoelectric converters of the generator 52 and the sensitivity band of the converters belonging to the frequency band are effectively converted into electricity. The remaining electromagnetic waves that do not belong to the sensitivity band of the generator 52 are partially reflected from it. Modern photovoltaic converters have a very high reflection coefficient of waves that do not lie in the sensitivity band. After reflection, the waves again fall on the radiation surface 51 either directly or after additional reflection from the casing 59, and their energy heats the radiation surface 51 and partially reradiates at new frequencies. Thus, the part of the burner radiation that does not fall into the sensitivity band of the photoelectric converters is not completely scattered, which helps to increase the efficiency of the device. The part of the radiation energy that is absorbed by the photoelectric converters heats them, and is transmitted through the base plate to the hot junctions 68 of the thermoelectric generator and heats them. Further, as a result of thermal conductivity, heat is distributed along the branches 66, reaches the “cold” junctions 67 and then transferred to the heat exchanger 53. In this case, a temperature difference arises between the “hot” 68 and the “cold” 67 junctions of the thermocouples. As a result of this, thermoelectric power arises in the thermoelectric generator circuit and when electric current flows through the electric circuit, electricity is generated. Coolant circulates through the heat exchanger 53 and the radiator 57, which is driven by the pump 56 through the pipelines 55. In the coil 54 of the heat exchanger 53, the liquid is heated and enters the radiator 57, which heats the room. The electric power generated in the photoelectric 52 and thermoelectric 65 generators (in the form of direct current and voltage) is transmitted via buses 60 to terminals 61. An electric current converter 63 is connected to terminals 61, which converts the generated direct current into alternating current of a given voltage and transfers it to useful load of 64 consumers. Thus, this device effectively converts the energy of combustion of fuel in a radiation burner into electricity and heat, while the efficiency of generating electricity is higher than in the device according to claim 7, and shown in Fig.12.

На фиг.30 представлена схема другого эффективного теплоэлектрогенератора по п.20 формулы, который использует для выработки электроэнергии явление термоэлектронной эмиссии.On Fig presents a diagram of another effective thermoelectric generator according to claim 20 of the formula, which uses the phenomenon of thermionic emission to generate electricity.

Теплоэлектрогенератор по схеме, представленной на фиг.30, содержит радиационную рекуперативную горелку 50 с радиационной поверхностью 51, термоэмиссионный генератор 70, состоящий из электрически соединенных последовательно в единую цепь одного и/или нескольких термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых имеет размещенные в герметичном корпусе эмиттерный 71 и коллекторный электроды 72, покрытые тонкой пленкой металлического цезия и разделенные малым вакуумным промежутком 73 (порядка 0,1-0,01 миллиметра), который заполнен парами цезия, теплообменник 53 внешней системы отопления со змеевиком 54, трубопроводы 55, насос 56, радиатор 57, расширительный бачок 58, полый кожух 59, у которого внутренняя поверхность выполнена свето- и теплоотражающей, а стенки покрыты с внешней стороны слоем тепловой изоляции. Стенки корпусов термоэмиссионных преобразователей частично образованы плоскими эмиттерными 71 и коллекторными 72 электродами. Электроды изготовлены из тугоплавкого металла, например вольфрама. Теплообменник 53 имеет тепловое соединение через слой (стенку) 74 из неэлектропроводного материала с коллекторами 72 термоэмиссионных преобразователей. Змеевик 54 теплообменника 53 соединен трубопроводами 55 с радиаторами 57 системы отопления здания (или жидкостной системы охлаждения при использовании в качестве автономного источника электроэнергии). В трубопроводе 55 последовательно с радиатором 57 установлен насос 56 для жидкости. В систему трубопроводов 55 подключен расширительный бачок 58. Расширительный бачок 58, трубопроводы 55, насос 56 и радиатор 57 заполнены охлаждающей жидкостью. Радиационная горелка 50 соединены с полым кожухом 59 и частично помещена внутрь кожуха так, что радиационная поверхность 51 горелки 50 полностью находится внутри кожуха. Преобразователи термоэмиссионного генератора 70, теплообменник 53, соединенный с коллекторами 72 преобразователей, помещены внутрь полости кожуха 59 и приведены в механический контакт наружными сторонами плоских эмиттеров 71 с радиационной поверхностью 51 горелки 50. При этом для осуществления механического контакта данные элементы могут быть подпружинены или соединены с кожухом 59 так, что осуществляется данный контакт при монтаже. Если горелка имеет электропроводящее покрытие на радиационной поверхности, то между эмиттерами 71 и радиационной поверхностью 51 необходимо оставить малый зазор, который можно полностью или частично заполнить тугоплавким неэлектропроводным материалом (не показан). Выводы (шины) 60 термоэмиссионного генератора 70 присоединяются к клеммам 61, к которым подключены при помощи электрического кабеля 62 входы преобразователя 63 электрического тока. К выходам преобразователя 63 подключается полезная электрическая нагрузка 64.The heat generator according to the scheme shown in Fig. 30 comprises a radiation regenerative burner 50 with a radiation surface 51, a thermionic generator 70, consisting of one and / or several thermionic converters electrically connected in series into a single circuit, each of which has an emitter 71 located in a sealed enclosure and collector electrodes 72 coated with a thin film of cesium metal and separated by a small vacuum gap 73 (of the order of 0.1-0.01 mm), which is filled with cesium vapor, heat exchanger 53 of the external heating system with a coil 54, pipelines 55, pump 56, radiator 57, expansion tank 58, hollow casing 59, in which the inner surface is made of light and heat reflective, and the walls are coated on the outside with a layer of thermal insulation. The walls of the cases of thermionic converters are partially formed by flat emitter 71 and collector 72 electrodes. The electrodes are made of refractory metal, such as tungsten. The heat exchanger 53 has a thermal connection through a layer (wall) 74 of non-conductive material with collectors 72 of thermionic converters. The coil 54 of the heat exchanger 53 is connected by pipelines 55 to the radiators 57 of the building heating system (or a liquid cooling system when used as an autonomous source of electricity). In the pipeline 55, a pump 56 for liquid is installed in series with the radiator 57. An expansion tank 58 is connected to the piping system 55. The expansion tank 58, pipelines 55, pump 56, and radiator 57 are filled with coolant. The radiation burner 50 is connected to the hollow casing 59 and partially placed inside the casing so that the radiation surface 51 of the burner 50 is completely inside the casing. The transducers of the thermionic generator 70, the heat exchanger 53, connected to the collectors 72 of the transducers, are placed inside the cavity of the casing 59 and are brought into mechanical contact by the outer sides of the flat emitters 71 with the radiation surface 51 of the burner 50. In this case, these elements can be spring loaded or connected to casing 59 so that this contact is made during installation. If the burner has an electrically conductive coating on the radiation surface, then a small gap must be left between the emitters 71 and the radiation surface 51, which can be completely or partially filled with a refractory non-conductive material (not shown). The findings (busbars) 60 of the thermionic generator 70 are connected to the terminals 61 to which the inputs of the electric current converter 63 are connected using an electric cable 62. The outputs of the Converter 63 is connected to a useful electrical load 64.

Работает устройство следующим образом. После включения горелки 50 и выхода ее на расчетный режим радиационная поверхность 51 сильно нагревается и начинает излучать инфракрасное излучение и видимый свет. Эмиттеры 71 преобразователей термоэмиссионного генератора нагреваются от радиационной поверхности 51 горелки 50 теплопередачей в местах непосредственного контакта поверхностей эмиттеров 71 с радиационной поверхностью 51 и излучением во всех остальных точках. В результате сильного нагревания эмиттерные электроды из-за явления термоэлектронной эмиссии начинают испускать во внутреннее пространство 73 (которое заполнено парами металла цезия) электроны и излучать электромагнитные волны, что также вызывает нагревание коллектора (но до меньших температур). В результате нагревания электродов металлический цезий начинает частично испаряться как с поверхности эмиттера, так и с поверхности коллектора. В результате этого промежуток 73 заполняется парами цезия. Давление паров цезия будет равно давлению насыщенного пара при температуре коллектора (если цезия первоначально в системе было достаточно) т.к. именно эта часть преобразователя является его самой холодной частью или меньше, в случае если первоначального количества цезия было недостаточно. При работе коллектор разогревается до температур 700-900 К. В этих условиях работа выхода электронов с поверхности коллектора будет фактически определяться работой выхода цезия и составлять около 1,7 эВ. Работа выхода с поверхности эмиттера будет сильно зависеть от температуры эмиттера и давления паров цезия в промежутке 73 и меняется в пределах от 1,7 эВ до 4,5 эВ. Эта зависимость хорошо известна и имеет вид буквы S. Кроме этого пары цезия частично ионизируются, что приводит к возникновению объемного положительного заряда в промежутке 71 (подробнее см. книгу Добрецов Л.Н., Гомоюнова М.Н. «Эмиссионная электроника», Москва, Наука, 1966 г., с.230-235). Из-за явления термоэлектронной эмиссии эмиттер начинает интенсивно испускать электроны, которые достигают коллектора и в системе возникает ток и ЭДС, определяемая разностью работ выхода электронов с поверхности электродов. Именно при выполнении условий, когда температура коллектора будет находиться в диапазоне 700-900 К, а температура эмиттера более 2000 К, будут реализовываться наиболее эффективные режимы работы термоэмиссионных преобразователей. Это объясняется следующими причинами: полная или частичная компенсация объемного отрицательного заряда электронов ионами цезия, которая возможна при низких давлениях паров при их поверхностной ионизацией на эмиттере, создание оптимальной работы выхода электронов с поверхности эмиттера (2,5-3,5 эВ). Коэффициент полезного действия термоэмиссионного преобразователя, работающего в данном режиме, в настоящее время составляет 20-25% (при теоретически возможном - 50-60%). Тепло от нагретых коллекторов 72 из-за теплопроводности передаются конструкциям теплообменникам 53, в которых происходит постепенное падение температуры до уровня 100-120°С, которое необходимо для нагревания жидкости в змеевике 54 системы отопления. Через теплообменник 53 и радиатор 57 циркулирует охлаждающая жидкость, которую гонит по трубопроводам 55 насос 56. В змеевике 54 теплообменника 53 жидкость нагревается и поступает в радиатор 57, который отапливает помещение. Выработанная в преобразователях термоэмиссионного генератора 70 электроэнергия (в виде постоянного тока и напряжения) по шинам 60 передается к клеммам 61. К клеммам 61 подключен преобразователь 63 электрического тока, который преобразует выработанный постоянный ток в переменный ток заданного напряжения и из него поступает на полезную нагрузку 64 потребителей. Таким образом, данное устройство эффективно преобразует энергию сгорания топлива в радиационной горелке в электроэнергию и тепло.The device operates as follows. After turning on the burner 50 and reaching its design mode, the radiation surface 51 is very hot and starts to emit infrared radiation and visible light. The emitters 71 of the thermionic emission transducers are heated from the radiation surface 51 of the burner 50 by heat transfer in the places of direct contact of the surfaces of the emitters 71 with the radiation surface 51 and radiation at all other points. As a result of strong heating, the emitter electrodes, due to the phenomenon of thermionic emission, begin to emit electrons into the inner space 73 (which is filled with cesium metal vapor) and emit electromagnetic waves, which also causes the collector to heat up (but to lower temperatures). As a result of heating the electrodes, cesium metal begins to partially evaporate both from the surface of the emitter and from the surface of the collector. As a result of this, the gap 73 is filled with cesium vapor. The vapor pressure of cesium will be equal to the saturated vapor pressure at the collector temperature (if cesium was initially sufficient in the system) since it is this part of the converter that is its coldest part or less if the initial amount of cesium was not enough. During operation, the collector heats up to temperatures of 700-900 K. Under these conditions, the work function of the electrons from the collector surface will actually be determined by the work function of cesium and will be about 1.7 eV. The work function from the surface of the emitter will strongly depend on the temperature of the emitter and the vapor pressure of cesium in the gap 73 and varies from 1.7 eV to 4.5 eV. This dependence is well known and takes the form of the letter S. In addition, cesium pairs are partially ionized, which leads to the appearance of a positive space charge in the gap 71 (for more details, see the book Dobretsov LN, Gomoyunova MN “Emission Electronics”, Moscow, Science, 1966, p. 230-235). Due to the phenomenon of thermionic emission, the emitter begins to intensively emit electrons that reach the collector and a current and emf appear in the system, which is determined by the difference in the work functions of the electrons from the surface of the electrodes. It is under the conditions when the collector temperature will be in the range of 700-900 K, and the emitter temperature is more than 2000 K, the most effective operating modes of thermionic converters will be realized. This is explained by the following reasons: full or partial compensation of the negative volumetric charge of electrons by cesium ions, which is possible at low vapor pressures with their surface ionization at the emitter, creating the optimal work function of the electrons from the emitter surface (2.5-3.5 eV). The efficiency of the thermionic converter operating in this mode is currently 20-25% (theoretically possible - 50-60%). The heat from the heated collectors 72 due to thermal conductivity is transferred to the structures of the heat exchangers 53, in which there is a gradual drop in temperature to the level of 100-120 ° C, which is necessary for heating the liquid in the coil 54 of the heating system. Coolant circulates through the heat exchanger 53 and the radiator 57, which is driven by the pump 56 through the pipes 55. In the coil 54 of the heat exchanger 53, the liquid is heated and enters the radiator 57, which heats the room. The electricity generated in the transducers of the thermionic emission generator 70 (in the form of direct current and voltage) is transmitted through the buses 60 to the terminals 61. An electric current converter 63 is connected to the terminals 61, which converts the generated direct current into alternating current of a given voltage and from it goes to the payload 64 consumers. Thus, this device effectively converts the energy of combustion of fuel in a radiation burner into electricity and heat.

Как видно из описания работы устройства по схеме на фиг.30, температура коллекторов термоэмиссионного генератора оказывается довольно высокой для непосредственной утилизации энергии в тепло для отопления. Поэтому имеется резерв увеличения КПД при получении электроэнергии. На фиг.31 изображена схема усовершенствованного теплоэлектрогенератора (по пункту 21 формулы), который отличается от описанного по схеме на фиг.30 наличием дополнительного термоэлектрического преобразователя, помещенного между термоэмиссионным генератором и теплообменником. При этом теплообменник является холодильником для термоэлектрического генератора, для которого нагревателем является термоэмиссионный генератор. В свою очередь холодильником для термоэмиссионного генератора становится термоэлектрический генератор.As can be seen from the description of the operation of the device according to the circuit in Fig. 30, the temperature of the collectors of the thermionic emission generator is quite high for the direct utilization of energy in heat for heating. Therefore, there is a reserve for increasing efficiency in generating electricity. On Fig shows a diagram of an improved thermoelectric generator (according to paragraph 21 of the formula), which differs from that described in the diagram in Fig. 30 by the presence of an additional thermoelectric converter placed between the thermionic generator and the heat exchanger. In this case, the heat exchanger is a refrigerator for a thermoelectric generator, for which the heater is a thermionic generator. In turn, the thermoelectric generator becomes the refrigerator for the thermionic emission generator.

На фиг.31 представлена возможная схема устройства теплоэлектрогенератора по п.10 формулы. Теплоэлектрогенератор содержит радиационную рекуперативную горелку 50 с радиационной поверхностью 51, термоэмиссионный генератор 70, состоящий из электрически соединенных последовательно в единую цепь одного и/или нескольких термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых имеет размещенные в герметичном корпусе эмиттерный 71 и коллекторный электроды 72, покрытые тонкой пленкой металлического цезия и разделенные малым вакуумным промежутком 73 (порядка 0,1 - 0,01 миллиметра), который заполнен парами цезия, термоэлектрический генератор 65, состоящий из нескольких термопар, образующих единую жесткую сборку и электрически соединенных последовательно в цепь, теплообменник 53 внешней системы отопления со змеевиком 54, трубопроводы 55, насос 56, радиатор 57, расширительный бачок 58, полый кожух 59, у которого внутренняя поверхность выполнена свето- и теплоотражающей, а стенки покрыты с внешней стороны слоем тепловой изоляции. Стенки корпусов термоэмиссионных преобразователей частично образованы плоскими эмиттерными 71 и коллекторными 72 электродами. Электроды 71 и 72 изготовлены из тугоплавкого металла, например вольфрама, и покрыты тонкой пленкой цезия. Термопары термоэлектрического генератора 65 образованы ветвями 66, концы которых спаиваются друг с другом, чтобы образовать последовательную электрическую цепь. Спаи ветвей 66 попеременно ориентированы в разные стороны, так что половина всех спаев («нагреваемые» спаи 68) обращена к нагревателю, а другая половина спаев («охлаждаемые» спаи 67) обращена к холодильнику. «Охлаждаемые» спаи 67 крепятся непосредственно к теплообменнику 53 через тонкий слой 69 неэлектропроводного материала. «Нагреваемые» спаи 68 крепятся непосредственно через тонкий слой неэлектропроводного материала к коллекторам 72 термоэмиссионного генератора 70. Змеевик 54 теплообменника 53 соединен трубопроводами 55 с радиаторами 57 системы отопления здания (или жидкостной системы охлаждения при использовании в качестве автономного источника электроэнергии). В трубопроводе 55 последовательно с радиатором 57 установлен насос 56 для жидкости. К системе трубопроводов 55 подключен расширительный бачок 58. Расширительный бачок 58, трубопроводы 55, насос 56 и радиатор 57 заполнены охлаждающей жидкостью. Радиационная горелка 50 соединена с полым кожухом 59 и частично помещена внутрь кожуха так, что радиационная поверхность 51 горелки 50 полностью находится внутри кожуха. Теплообменник 53, термоэлектрический генератор 65 и термоэмиссионный генератора 70 помещены внутрь полости кожуха 59. При этом наружные стороны плоских эмиттеров 71 соприкасаются с радиационной поверхностью 51 горелки 50. При этом для осуществления механического контакта данные элементы могут быть подпружинены или соединены с кожухом 59 так, что данный контакт осуществляется при монтаже. Если горелка имеет электропроводящее покрытие на радиационной поверхности, то между эмиттерами 71 и радиационной поверхностью необходимо оставить малый зазор, который можно полностью или частично заполнить тугоплавким неэлектропроводным материалом (не показаны). Выводы (шины) 60 термоэмиссионного генератора 70 и термоэлектрического генератора 65 присоединяются к клеммам 61, к которым подключен при помощи электрического кабеля 62 преобразователь 63 электрического тока. К выходам преобразователя 63 подключается полезная электрическая нагрузка 64.On Fig presents a possible diagram of a device of a heat generator according to claim 10 of the formula. The thermoelectric generator contains a radiation recuperative burner 50 with a radiation surface 51, a thermionic generator 70, consisting of one and / or several thermionic converters electrically connected in series into a single circuit, each of which has an emitter 71 and collector electrodes 72 located in a sealed enclosure, coated with a thin metal film cesium and separated by a small vacuum gap 73 (of the order of 0.1 - 0.01 mm), which is filled with cesium vapor, thermoelectric generator 65, consisting of several thermocouples forming a single rigid assembly and electrically connected in series to a circuit, an external heating system heat exchanger 53 with a coil 54, pipelines 55, a pump 56, a radiator 57, an expansion tank 58, a hollow casing 59, in which the inner surface is made light and heat-reflecting, and the walls are coated on the outside with a layer of thermal insulation. The walls of the cases of thermionic converters are partially formed by flat emitter 71 and collector 72 electrodes. The electrodes 71 and 72 are made of refractory metal, such as tungsten, and are coated with a thin film of cesium. The thermocouples of the thermoelectric generator 65 are formed by branches 66, the ends of which are welded together to form a series electrical circuit. The junctions of the branches 66 are alternately oriented in different directions, so that half of all junctions (“heated” junctions 68) are facing the heater, and the other half of junctions (“cooled” junctions 67) are facing the refrigerator. The “cooled” junctions 67 are attached directly to the heat exchanger 53 through a thin layer 69 of non-conductive material. The "heated" junctions 68 are attached directly through a thin layer of non-conductive material to the collectors 72 of the thermionic generator 70. The coil 54 of the heat exchanger 53 is connected by pipes 55 to the radiators 57 of the building heating system (or a liquid cooling system when used as an autonomous source of electricity). In the pipeline 55, a pump 56 for liquid is installed in series with the radiator 57. An expansion tank 58 is connected to the piping system 55. The expansion tank 58, pipelines 55, pump 56, and radiator 57 are filled with coolant. The radiation burner 50 is connected to the hollow casing 59 and partially placed inside the casing so that the radiation surface 51 of the burner 50 is completely inside the casing. The heat exchanger 53, thermoelectric generator 65 and thermionic generator 70 are placed inside the cavity of the casing 59. In this case, the outer sides of the flat emitters 71 are in contact with the radiation surface 51 of the burner 50. In this case, these elements can be spring-loaded or connected to the casing 59 so that This contact is made during installation. If the burner has an electrically conductive coating on the radiation surface, then a small gap must be left between the emitters 71 and the radiation surface, which can be completely or partially filled with a refractory non-conductive material (not shown). The findings (busbars) 60 of the thermionic generator 70 and thermoelectric generator 65 are connected to the terminals 61 to which an electric current converter 63 is connected using an electric cable 62. The outputs of the Converter 63 is connected to a useful electrical load 64.

Работает устройство следующим образом. После включения горелки 50 и выхода ее на расчетный режим радиационная поверхность 51 сильно нагревается и начинает излучать инфракрасное излучение и видимый свет. Эмиттеры 71 преобразователей термоэмиссионного генератора нагреваются от радиационной поверхности 51 горелки 50 теплопередачей в местах непосредственного контакта поверхностей эмиттеров 71 с радиационной поверхностью 51 и излучением во всех остальных точках. В результате сильного нагревания эмиттерные электроды из-за явления термоэлектронной эмиссии начинают испускать во внутреннее пространство 73 (которое заполнено парами металла цезия) электроны и излучать электромагнитные волны, что также вызывает нагревание коллектора (но до меньших температур). При этом в преобразователях термоэмиссионного генератора 70 возникает ток и ЭДС, определяемая разностью работ выхода электронов с поверхности электродов. В результате этого термоэмиссионный генератор вырабатывает электроэнергию. Именно при выполнении условий, когда температура коллектора будет находиться в диапазоне 700-900 К, а температура эмиттера более 2000 К, будут реализовываться наиболее эффективные режимы работы термоэмиссионных преобразователей. Тепло от нагретых коллекторов 72 передается горячим спаям 68 термоэлектрического генератора и нагревает их. Далее в результате теплопроводности тепло распространяется по ветвям 66, доходит до «холодных» спаев 67 и затем передается теплообменнику 53. При этом возникает разность температур между «горячими» 68 и «холодными» 67 спаями термопар. В результате этого в цепи термоэлектрического генератора возникает термоЭДС и при протекании через цепь электрического тока вырабатывается электроэнергия. Через теплообменник 53 и радиатор 57 циркулирует охлаждающая жидкость, которую гонит по трубопроводам 55 насос 56. В змеевике 54 теплообменника 53 жидкость нагревается и поступает в радиатор 57, который отапливает помещение. Выработанная в преобразователях термоэмиссионного генератора 70 и в термопарах термоэлектрического генератора 65 электроэнергия (в виде постоянного тока и напряжения) по шинам 60 передается к клеммам 61. К клеммам 61 подключен преобразователь 63 электрического тока, который преобразует выработанный постоянный ток в переменный ток заданного напряжения, который из него поступает на полезную нагрузку 64 потребителей. Таким образом, данное устройство эффективно преобразует энергию сгорания топлива в радиационной горелке в электроэнергию и тепло. КПД преобразования энергии топлива в электроэнергию будет выше, чем в теплоэлектрогенераторе по схеме фиг.14 и в настоящее время может достигать значений 30% (при теоретически возможном около 60%).The device operates as follows. After turning on the burner 50 and reaching its design mode, the radiation surface 51 is very hot and starts to emit infrared radiation and visible light. The emitters 71 of the thermionic emission transducers are heated from the radiation surface 51 of the burner 50 by heat transfer in the places of direct contact of the surfaces of the emitters 71 with the radiation surface 51 and radiation at all other points. As a result of strong heating, the emitter electrodes, due to the phenomenon of thermionic emission, begin to emit electrons into the inner space 73 (which is filled with cesium metal vapor) and emit electromagnetic waves, which also causes the collector to heat up (but to lower temperatures). Moreover, in the transducers of the thermionic emission generator 70, a current and an EMF arise, which is determined by the difference in the work function of the electrons from the surface of the electrodes. As a result of this, the thermionic generator generates electricity. It is under the conditions when the collector temperature will be in the range of 700-900 K, and the emitter temperature is more than 2000 K, the most effective operating modes of thermionic converters will be realized. Heat from the heated collectors 72 is transferred to the hot junctions 68 of the thermoelectric generator and heats them. Further, as a result of thermal conductivity, heat is distributed along the branches 66, reaches the “cold” junctions 67 and then transferred to the heat exchanger 53. In this case, a temperature difference arises between the “hot” 68 and the “cold” 67 junctions of the thermocouples. As a result of this, thermoelectric power arises in the thermoelectric generator circuit and when electric current flows through the electric circuit, electricity is generated. Coolant circulates through the heat exchanger 53 and the radiator 57, which is driven by the pump 56 through the pipes 55. In the coil 54 of the heat exchanger 53, the liquid is heated and enters the radiator 57, which heats the room. Electricity (in the form of direct current and voltage) generated in the converters of the thermionic emission generator 70 and in the thermocouples of the thermoelectric generator 65 is transmitted via the buses 60 to the terminals 61. An electric current converter 63 is connected to the terminals 61, which converts the generated direct current into alternating current of a given voltage, which from it comes to the payload of 64 consumers. Thus, this device effectively converts the energy of combustion of fuel in a radiation burner into electricity and heat. The efficiency of converting fuel energy into electricity will be higher than in the heat generator according to the scheme of Fig. 14 and can currently reach 30% (with theoretically possible about 60%).

Claims

1. Radiation recuperative burner, consisting of a housing inside which the burner tunnel is located, a counter-flow recuperator, which has at least one tunnel for combustion products and at least one tunnel for oxidizer, a fuel inlet into the burner tunnels connected to an external pipeline for supplying fuel, an oxidizer input assembly into the burner tunnels connected to an external pipeline for an oxidizer supply and a combustion products outlet assembly connected to an external pipeline for exhausting combustion products, it fell, while the part of the burner body in which the burner tunnel is located is made of fireproof and refractory materials, the recuperator tunnels for the oxidizer have a thermal contact surface with the tunnels for the combustion products, on opposite sides of which the direction of gas movement in the tunnels is opposite, the tunnel exit for the oxidizer is connected to the burner tunnel, the entrance of the tunnel for the products of combustion is connected to the burner tunnel, the fuel input unit is hermetically connected to the burner tunnel, the oxidizer input unit is tight it is connected to the outlet of the tunnel of the recuperator for the oxidizer, the node for outputting the products of combustion is hermetically connected to the exit of the tunnel of the recuperator for products of combustion, characterized in that the burner tunnel is sealed inside the casing and isolated from the external environment, one or more tunnels for fuel are additionally made in the recuperator, having a surface of thermal contact with the tunnels of the recuperator for combustion products, on different sides of which the direction of gas movement in the tunnels is opposite, while p the curator is located inside the burner body, the walls of the recuperator tunnels in the part adjacent to the burner tunnel are made of fire-resistant and refractory materials, the fuel input unit is hermetically connected to the burner tunnel through the fuel recuperator tunnels, and part of the external surface of the housing near the burner tunnel is radiation surface of the burner.

2. The radiation recuperative burner according to claim 1, characterized in that an additional gaseous product input unit is introduced into the burner into the fuel recuperator tunnel, which is hermetically connected to the fuel recuperator tunnel inlets and connected to the oxidizer input unit and / or the combustion products output unit or connected directly to the inlet of the recuperator tunnel for the oxidizer and / or the outlet of the recuperator tunnel for the combustion products, or connected to external pipelines for supplying the oxidizer and / or exhaust of the combustion products.

3. The radiation recuperative burner according to claim 1, characterized in that the exits of the tunnels of the recuperator for fuel and oxidizer are made in the form of a wall with an opening, which is a nozzle.

4. Radiation recuperative burner according to claim 2, characterized in that the exits of the tunnels of the recuperator for fuel and oxidizer are made in the form of a wall with an opening, which is a nozzle.

5. The radiation regenerative burner according to claim 1, characterized in that the outer walls of the burner body over a surface other than the radiation surface of the burner are coated with high-temperature thermal insulation and / or are made thicker than the walls of the body on the radiation surface.

6. The radiation regenerative burner according to claim 2, characterized in that the outer walls of the burner body over a surface other than the radiation surface of the burner are coated with high-temperature thermal insulation and / or are made thicker than the walls of the body on the radiation surface.

7. The radiation regenerative burner according to claim 3, characterized in that the outer walls of the burner body over a surface other than the radiation surface of the burner are coated with high-temperature thermal insulation and / or are made with a greater thickness than the walls of the body on the radiation surface.

8. The radiation regenerative burner according to claim 4, characterized in that the outer walls of the burner body over a surface other than the radiation surface of the burner are coated with high temperature insulation and / or are made with a greater thickness than the walls of the body on the radiation surface.

9. The radiation regenerative burner according to claim 1, characterized in that the casing of tungsten or graphite is additionally introduced into the device, made in the form of a separate part and / or an outer layer on the housing, which partially cover the external surface of the burner and completely cover its radiation surface, with which the best possible thermal contact is ensured, while the part of the casing that is in contact with the radiation surface of the burner is the radiation surface of the burner.

10. The radiation recovery burner according to claim 2, characterized in that the casing of tungsten or graphite is additionally introduced into the device, made in the form of a separate part and / or an outer layer on the housing, which partially cover the external surface of the burner and completely cover its radiation surface, with which the best possible thermal contact is ensured, while the part of the casing that is in contact with the radiation surface of the burner is the radiation surface of the burner.

11. The radiation recuperative burner according to claim 3, characterized in that the casing of tungsten or graphite is additionally introduced into the device, made in the form of a separate part and / or an external layer on the housing, which partially cover the external surface of the burner and completely cover its radiation surface, with which the best possible thermal contact is ensured, while the part of the casing that is in contact with the radiation surface of the burner is the radiation surface of the burner.

12. The radiation recovery burner according to claim 4, characterized in that the casing of tungsten or graphite is additionally introduced into the device, made as a separate part and / or an outer layer on the housing, which partially cover the external surface of the burner and completely cover its radiation surface, with which the best possible thermal contact is ensured, while the part of the casing that is in contact with the radiation surface of the burner is the radiation surface of the burner.

13. The radiation regenerative burner according to claim 5, characterized in that the casing of tungsten or graphite is additionally introduced into the device, made in the form of a separate part and / or an external layer on the housing, which partially cover the external surface of the burner and completely cover its radiation surface, with which the best possible thermal contact is ensured, while the part of the casing that is in contact with the radiation surface of the burner is the radiation surface of the burner.

14. The radiation recovery burner according to claim 6, characterized in that the casing of tungsten or graphite is additionally introduced into the device, made in the form of a separate part and / or an outer layer on the housing, which partially cover the external surface of the burner and completely cover its radiation surface, with which the best possible thermal contact is ensured, while the part of the casing that is in contact with the radiation surface of the burner is the radiation surface of the burner.

15. The radiation regenerative burner according to claim 7, characterized in that the casing of tungsten or graphite is additionally introduced into the device, made in the form of a separate part and / or an external layer on the housing, which partially cover the external surface of the burner and completely cover its radiation surface, with which the best possible thermal contact is ensured, while the part of the casing that is in contact with the radiation surface of the burner is the radiation surface of the burner.

16. The radiation regenerative burner according to claim 8, characterized in that the casing of tungsten or graphite is additionally introduced into the device, made in the form of a separate part and / or an outer layer on the housing, which partially cover the external surface of the burner and completely cover its radiation surface, with which the best possible thermal contact is ensured, while the part of the casing that is in contact with the radiation surface of the burner is the radiation surface of the burner.

17. The radiation regenerative burner according to any one of claims 1 to 15 or 16, characterized in that a glass flask is additionally introduced into the burner, covering with a gap the radiation surface of the burner and hermetically fixed to the burner body and / or casing, and in space a vacuum is created between the bulb and the radiation surface and / or this space is filled with an inert gas that improves light output.

18. Thermoelectric generator containing a photoelectric generator, consisting of one and / or several photoelectric converters mounted on a support plate, electrically connected in series in a single circuit, characterized in that the device is additionally introduced a heater made in the form of a radiation regenerative burner, and a refrigerator, made in the form of a radiator and / or heat exchanger of an external heating / cooling system, a hollow casing, the inner surface of which is made light and heat-reflecting d, and in this case, the photoelectric generator and the radiation regenerative burner are structurally connected to the casing so that the front side of the photoelectric converters faces the radiating surface of the heater and together with the internal reflecting surface of the casing form a closed volume, and the supporting plate is connected and has thermal contact with the refrigerator .

19. The thermoelectric generator according to claim 18, characterized in that a thermoelectric generator is additionally introduced into the device, consisting of one or more thermocouples placed in a housing or forming a mechanically rigid assembly, and electrically connected in series to the circuit, and at the same time “heated” thermocouple junctions have a thermal connection to the base plate of the photocell block, and “cooled” thermocouple junctions have a thermal connection to the refrigerator.

20. Thermoelectric generator, consisting of a heater in the form of a burner, a thermionic electric generator, consisting of one or more thermionic converters electrically connected in series into a single circuit, each of which has emitter and collector electrodes placed in a sealed enclosure, coated with a layer of easily ionized metal, and separated by a vacuum gap , which is filled with pairs of easily ionized metals, and a refrigerator made in the form of a radiator or heat exchanger of an external system we are heating / cooling, and at the same time, the heater has a thermal connection with emitters of thermionic converters, the collectors of thermionic converters have a thermal connection with a refrigerator, characterized in that the heater is made in the form of a radiation regenerative burner, and the thermal contact of the emitter of the generator is carried out by radiation transfer and / or heat transfer in direct mechanical contact with the radiation surface of the burner.

21. The thermoelectric generator according to claim 20, characterized in that a thermoelectric generator is further introduced into the device, consisting of one or more thermocouples placed in a housing or forming a mechanically rigid assembly, and electrically connected in series to the circuit, while the “heated” thermocouple junctions have a thermal connection to the collectors of thermionic converters, and "cooled" thermocouple junctions have a thermal connection to the refrigerator.