Ядерные тепловые двигатели

Ядерные тепловые двигатели [c.38]

В реальных тепловых двигателях теплоприемником является окружающая среда, т. е. атмосфера, а теплоотдатчиком — продукты сгорания топлива, имеющие температуру, большую температуры Т окружающей среды. Исключение составляют ядерные энергетические установки, в которых тепло выделяется в результате расщепления ядер атомов. [c.345]

Общее решение поставленной проблемы таково наивыгоднейшим тепловым двигателем мощных электрических станций, использующим тепло органических видов топлива и ядерных превращений, является паротурбинная установка. [c.2]

Основными средствами производства электрической энергии в ближайшие пятилетки будут мощные тепловые электрические станции, использующие органические виды топлива и тепло ядерных превращений урана и тория. Тепловой двигатель в ближайшие пятилетки останется основным двигателем для большой энергетики. [c.6]

Решение проблемы наивыгоднейшего теплового двигателя ближайших 15—20 лет необходимо для перспективного планирования развития народного хозяйства на это время. Количество производимой электрической энергии станциями, исполь-зуюш,ими органические виды топлива, и станциями, использую-ш,ими ядерную энергию, связано и со стоимостью киловатт-часа, которая может быть определена только на основе представлений о наивыгоднейшем тепловом двигателе электрических станций в рассматриваемое время. Это обеспечит необходимые темпы наращивания мощности электрических станций. [c.13]

Для сохранения принятых здесь приростов производства электрической энергии необходимо уже в ближайшие десятилетия широкое применение ядерных топлив — урана, плутония и тория, а через несколько десятилетий термоядерных процессов. Тогда тепловой двигатель на органическом топливе перестает быть основным тепловым двигателем большой энергетики. Основным тепловым двигателем мощных электрических станций будет двигатель, использующий внутриядерную энергию. [c.185]

Рост прогресса позволяет предполагать, что уже использование ядерной энергии урана, его производной плутония и тория может иметь место как в тепловых двигателях с замкнутыми циклами (ПТУ и ГТУ), так и в тепловых двигателях с открытыми циклами во всем диапазоне температур, верхняя граница которых определяется прочностью применяемых материалов. [c.187]

Определившиеся темпы производства электрической энергии приведут к тому, что в ближайшие десятилетия основным тепловым двигателем будет двигатель, использующий энергию ядерного распада. [c.203]

При использовании ядерной энергии тепловой двигатель с рабочим телом, близким к идеальным газам,— газотурбинный двигатель, может быть конкурентоспособным с паротурбинным двигателем, если ему удастся найти новые возможности, поднимающие его на один уровень с паротурбинным двигателем. [c.203]

Развитие теплоэнергетики всегда шло в двух основных направлениях — повышение тепловой экономичности и надежности тепловых двигателей, увеличение единичной мощности агрегатов и мощности электростанций. В настоящее время располагаемые ресурсы органического топлива не обеспечивают необходимого увеличения производства электроэнергии. В будущем дефицит топлива будет увеличиваться и повышение тепловой экономичности энергетических установок становится еще более важной задачей. Увеличение объема производства электроэнергии требует дальнейшего увеличения мощности энергетических агрегатов и электростанций. Эти же тенденции характерны и для атомной энергетики, удельный вес которой к концу столетия станет значительным. На рис. 1 показаны тенденции роста единичных мощностей турбоагрегатов Nfn электростанций, использующих как органическое (/), так и ядерное топливо (2). [c.13]

Реактивными двигателями называют такие двигатели, в которых энергия первичного источника (химическая, ядерная, электрическая) идет на создание или приращение кинетической энергии газовой струи, вытекающей из двигателя, а получающаяся при этом сила реакции непосредственно используется как движущая сила летательного аппарата—сила тяги. В отличие от поршневого авиационного двигателя, в котором химическая энергия топлива преобразуется в механическую работу на валу воздушного винта, являющегося движителем (устройством, создающим тягу), реактивный двигатель представляет собой тепловую машину, органически совмещающую в себе тепловой двигатель и движитель. [c.9]

На рис. 2-1 показана схема преобразования энергии на тепловой электростанции. В результате сжигания органического топлива (или деления ядерного топлива) происходит выделение тепловой энергии, которая передается рабочему телу, работающему в тепловом двигателе. В электрическом генераторе происходит превращение механической энергии теплового двигателя в электрическую. [c.5]

Рассматривавшиеся до сих пор тепловые ракетные двигатели работали за счет химической или ядерной энергии, источник которой находился на борту летательного аппарата и потому отягощал его излишней массой. Теперь мы обратимся к тепловым двигателям, черпающим извне энергию лучевого потока. [c.41]

К первой категории относятся все тепловые двигатели (термохимические, ядерные, гелиотермический, лазерный). Они характеризуются тем, что скорости истечения не могут превосходить некоторого предела этот предел определяется верхней температурой, которую еще могут выдержать стенки камеры без того, чтобы двигатель разрушился. Такие системы могут быть названы двигательными системами с ограниченной скоростью истечения. [c.49]

В реальных тепловых двигателях теплоприемником является окружающая среда (с температурой Г ), т. е. атмосфера, а теплоотдатчиком — продукты сгорания топлива, имеющие температуру, большую температуры окружающей среды исключение составляют ядерные энергетические установки, в которых теплота выделяется в результате расщепления ядер атомов. В некоторых тепловых двигателях, в частности в двигателях внутреннего сгорания, газообразные продукты сгорания служат одновременно рабочим телом. В других тепловых двигателях, например в паросиловых установках, продукты сгорания являются только теплоотдатчиком, а функции рабочего тела выполняют жидкая и паровая фазы какого-либо вещества, главным образом воды. [c.142]

Возможности работы рефрижератора в транспортной установке во многом определяет источник электропитания. У рефрижераторов, работающих на электроэнергии, таким источником служат панели с солнечными батареями или автономные системы электропитания с тепловыми двигателями, которые получают энергию от ядерных изотопов или от Солнца. [c.117]

Значение величины тепловыделения, обусловленного 7 излучением, может быть проиллюстрировано примером. Рассмотрим реактор, полная мощность которого 5000 Мет. Из этой мощности около 300 Мет будет теряться с Y-излучением. При радиусе кожуха в 3 фута поток энергии Y-излучения, приходящийся на единицу внутренней поверхности кожуха (пренебрегая поглощением 7-излучения материалом между активной зоной реактора и кожуха), будет равен 2,6 Мвт/фут . Для никелевого или железного (стального) кожуха коэффициент поглощения равен 0,23 см или 7,0 фут . Тогда плотность мощности в единице объема внутренней части кожуха будет 18 Мвт/фут , что составляет около одной пятой плотности мощности в реакторе. Из этого примера ясно, что для механических частей ядерных ракетных двигателей желательно применять материалы с малым значением коэффициента поглощения и большим коэффициентом теплопроводности. Эта задача упрощается тем, что большинство материалов замедлителей обладает малым коэффициентом поглощения однако в замедлителях большое значение имеет нагрев, обусловленный замедлением нейтронов, хотя в общем-то этот фактор незначителен для металлических конструкций. Локальная плотность мощности, выделяемой при облучении быстрыми нейтронами, равна произведению локальной величины потока быстрых нейтронов, умноженной на макроскопическое поперечное сечение рассеяния нейтронов материалом и на величину средней энергии, теряемой при одном столкновении. Нельзя дать общих данных по этому вопросу, так как явление сильно зависит от нейтронных характеристик материалов активной зоны и реактора в целом однако для многих реакторов на тепловых нейтронах и реакторов на замедленных быстрых нейтронах было найдено, что для тех частей замедлителя, которые расположены вблизи или внутри активной зоны, плотности мощностей, обусловленных гамма- и нейтронным излучением, сравнимы. [c.520]

Получение электрической энергии. Существует много различ-ных способов применения электрической энергии для получения высоких значений удельного импульса. Главными среди этих методов являются использование ионных ускорителей, электромагнитных ударных труб и плазменных двигателей [26]. Все они требуют получения электрической энергии на борту ракетного летательного аппарата. Для привода электрического генератора можно использовать обычный тепловой двигатель, получающий энергию от ядерного реактора, однако применение таких систем сильно ограничено их высоким удельным весом ). Оказывается, что минимальный удельный вес системы, достижимый при помощи обычного оборудования, работающего на пределе своих возможностей, равен приблизительно 1000 фунтов на один мегаватт выходной электрической мощности. Высокие характеристики, получаемые при использовании таких систем, имеют ценность только при космических полетах с малыми ускорениями в свободном от полей пространстве (см. гл. 7) [27]. [c.531]

В этом случае лучение указанной дозы но важности биологических последствий почти равно облучению быстрыми нейтронами, так как вода не является достаточно хорошим поглотителем "у-фо-тонов. Однако требуемое минимальное расстояние уменьшится до 1,4 мили. Для уменьшения мощности дозы облучения у-фотонами в 100 раз потребуется бетонный защит ный слой толщиной около фута эта величина грубо эквивалентна слою воды в один фут, который уменьшает мощность излучения быстрых нейтронов в 10 раз. Чтобы находиться на расстоянии меньше чем 1000 футов от реактора мощностью 5000 Мет, нужно уменьшить приблизительно в 10 раз мощность у"Излучения и в 2-10 раз мощность излучения быстрых нейтронов (тепловые нейтроны будут поглощаться слоем защиты от быстрых нейтронов). Для этого при минимальной защите требуется около 4,1 фута воды и 2,2 фута бетона. Ясно, что большие расстояния между различными элементами оборудования всегда будут характерны для испытаний ядерных ракетных двигателей. [c.537]

С развитием электрификации и химизации в СССР роль теплотехники с каждым годом возрастает. Мощные паротурбинные установки на электростанциях с применением пара высоких параметров, внедрение комбинированных установок с одновременным использованием в качестве рабочих тел как водяного пара, так и продуктов сгорания, теплофикация городов, развитие реактивных двигателей и газотурбинных установок, отвод огромных тепловых потоков в ядерных реакторах для получения электроэнергии, переход к промышленному использованию магнитогидродинамического метода для непосредственного преобразования теплоты в электрическую энергию, широкое использование в народном хозяйстве холода и многие другие проблемы современной науки и техники необычайно расширили область теплотехники и все время ставят перед ней новые исключительно важные физические задачи. [c.3]

С проблемой подвода и отвода тепла инженеры встречаются на каждом шагу. Работает атомная электростанция — значит, в ядерном реакторе выделяется огромное количество тепловой энергии, которое надо как можно быстрей вывести наружу для превращения в электричество. Крутится электромотор, пыхтит двигатель внутреннего сгорания, горит радиолампа, ракета врезается в атмосферу — здесь мы уже имеем дело с вредным нагревом, когда от тепла надо побыстрее избавиться. Неудивительно, что теплотехники на протяжении многих десятилетий ломают головы, пытаясь ускорить движение медлительных тепловых потоков. Но несокрушимым препятствием на этом пути всегда была исключительно низкая теплопроводность природных материалов. Возьмем, например, медь. Чтобы пропускать по медному стержню диаметром 2—3 сантиметра и длиной менее полуметра всего 10 киловатт тепловой энергии, нужен огромный термический напор . Один конец стержня пришлось бы раскалить втрое горячее поверхности Солнца, фактически превратить в пар, тогда как другой должен был бы сохранять комнатную температуру. А ведь медь считается одним из лучших проводников тепла. Что касается тепловой трубки , то при тех же размерах она пропустит такую энергию почти без сопротивления, и разность температур между ее концами практически не удастся даже измерить. Аналогичную теплопроводность могла бы иметь только медная глыба диаметром в три метра и весом 40 тонн. [c.19]

Аэродинамический нагрев тел, охлаждение высокофорсированных двигателей, отвод чрезвычайно мощных тепловых потоков в ядерных реакторах, в мишенях разрядных вентилей линий дальних передач постоянного тока, использование тепла глубинных слоев земли и другие проблемы современной науки и техники необычайно расширили область практических приложений теории теплообмена и поставили перед нею ряд новых, исключительно сложных и глубоких физических задач. [c.3]

Процессы теплообмена при поверхностном кипении могут иметь самостоятельное значение, так как позволяют осуществлять отвод больших тепловых потоков. Они применяются при охлаждении авиационных двигателей, ракет, в ядерной энергетике и др. При дальнейшем нагревании жидкости она достигает по всему сечению температуры насыщения, и с этого момента поверхностное кипение переходит в объемное. [c.251]

Наиболее перспективные экономичные способы производства будут, безусловно, связаны с применением в энергоемких технологических процессах тепловой энергии, получаемой в высокотемпературных ядерных реакторах с шаровой насадкой. При этом атомный реактор может быть лишь внешним источником тепла, способным нагреть газовый теплоноситель (водород, окись углерода, воздух и другие газы) до 2000—2300 К. Для подачи газа ч реактор (а оттуда в технологический аппарат) необходим нагнетатель (компрессор), приводимый экономичным двигателем. [c.102]

Как уже отмечалось, на АЭС ядерный тепловой двигатель состоит из реактора, являющегося источником теплоты (подобно паровому котлу или камере сгорания), и соответственно паро- или газотурбинной установки, где эта теплота превращается в механическую работу. Поэтому теоретические циклы ядерных тепловых двигателей подобны рассмотренным выше циклам паротурбинных и газотурбинных двигателей и к ним применимы те же оценочные критерии. Однако существуют и некоторые особенности [c.117]

Водород является перспективным топливом на автомобильном транспорте, практически идеальным топливом тепловых двигателей. Основные положительные свойства — широкий диапазон воспламеняемости по составу смеси (а = 0,15. .. 10,0), высокая скорость горения, низкая энергия воспламенения смеси. При сгорании водорода единственным токсичным компонентом могут быть окислы азота (не считая продуктов сгорания моторных масел). Широкие пределы воспламенения водородовоздушных смесей в двигателях с искровым зажиганием позволяют перейти на качественное регулирование, исключить дроссельные потери, присущие бензиновым двигателям, тем самым повысить индикаторный КПД на малых нагрузках. Снижение выбросов окислов азота в водородном двигателе возможно за счет существенного обеднения смеси (а> 2). Водород как самостоятельное топливо пока не может получить широкого распространения из-за отсутствия технологии производства в широких масштабах и трудностей хранения на борту автомобиля (необходимы криогенные или металлогидридные емкости). В перспективе водород, полученный из воды с помощью ядерной энергии, может быть использован для полной замены бензина и синтетических топлив. [c.55]

Основными областями технического применения термодинамики являются анализ циклов тепловых двигателей и теплосиловых установок, в которых полезная внешняя работа производится за счет выделяющейся при сжигании топлива теплоты анализ циклов ядерных энергетических установок, в которых источником теплоты служит реакция деления расщеп-ляюпгихся элементов анализ принципов и методов прямого получения электрической энергии, в которых стадия превращения внутренней энергии тел или, как говорят еще, химической энергии в теплоту не имеет места, и последняя непосредственно преобразуется в полезную внешнюю работу в форме энергии электрического тока анализ процессов тепловых машин (компрессоров и холодильных машин), в которых за счет затраты работы рабочее тело приводится к более высокому давлению или к более высокой температуре анализ процессов совместного или комбинированного производства работы и получения теплоты (или холода) для технологических или бытовых нужд анализ процессов трансформации теплоты от одной температуры к другой. [c.513]

Основными областями технического приложения термодинамики являются анализ циклов тепловых двигателей и теплосиловых установок (в которых полезная внешняя работа производится за счет теплоты, выделяющейся при сжигании топлива) циклов ядерных энергетических установок (где 1 сточннком теплоты служит реакция деления расщепляющихся элементов) принципов и методов прямого получения электрической энергии (в которых стадия превращения внутренней энергии тел — химической энергии в теплоту отсутствует, и последняя преобразуется в полезную внешнюю работу в форме энергии электрического тока) процессов тепловых машин — компрессоров и холодильных машин, где за счет затраты [c.502]

В реальных тепловых двигателях теплоприемником является окружающая среда с температурой Т, т. е. атмосфера, а теплоогдатчиком — продукты сгорания топлива, имеющие температуру, намного большую температуры окружающей среды и доходящую до 2000 К. Исключение составляют ядерные энергетические установки, в которых теплота выделяется в результате расщепления ядер атомов. В некоторых тепловых двига- [c.507]

Но тепловой двигатель, используюш ий ядерную энергию, — это только переходный вид трансформатора ядерной энергии в электрическую. [c.185]

Ядерное (пузырьковое) кипение используется в испарителях, паровых котлах для лолучения пара, в теплообменниках, Предназначенных для охлаждения поверхностей лри высоких тепловых иа-грузках, в атомных реакторах, в системах охлаждения тепловых двигателей и др. [c.225]

Г. Тепловым двигателем называется устройство, которое превращает внутреннюю энергию обычного или ядер-ного (VI.4.12.7°) топлива в механическую энергию. Энергия, которая выделяется при сгорании топлива или при ядерных реакциях (VI.4.8. Г), передается путем теплообмена (II.4.3.Г) какому-либо газу или жидкости. При расширении их совершается работа против внешних сил и приводится в движение какой-нибудь механизм. [c.151]

B изолированной системе запас энергии не изменяется, поэтому совершение работы возможно в течение некоторого времени только при неравновесном п эо-цессе (механическом, термическом, химическом, ядерном) за счет уменьшения внутренней энергии. Нельзя получать работу от тел, находящихся, например, в температурном равновесии, хотя эти тела и обладают определенным запасам внутренней энергии. Отсюда очевит.на невозможность создания вечного двигателя первого рода, который производил бы работу без внешнего источнгжа энергии, и вечного двигателя второго рода, совершающего работу с рабочим телом, находящимся в тепловом равновесии. [c.16]

Во многих теплообменных устройствах современной энергетики и ракетной техники поток теплоты, который должен отводиться от по- верхности нагрева, является фиксированным и часто практически не зависит от температурного режима теплоотдающей поверхности. Так, теплоподвод к внешней поверхности экранных труб, расположенных в топке котельного агрегата, определяется в основном за счет излучения из топочного пространства. Падающий лучистый поток практически не зависит от температуры поверхности труб, пока она существенно ниже температуры раскаленных продуктов сгорания в топке. Аналогичное положение имеет место в каналах ракетных двигателей, внутри тепловыделяющих элементов (твэлов) активной зоны атомного реактора, где происходит непрерывное выделение тепла вследствие ядерной реакции. Поэтому тепловой лоток на поверхнасти твэлов также является заданным. Он является заданным и в случае выделения теплоты при протекании через тело электрического тока. [c.322]

Взаимосвязи между различными элементами тепловых машин Земли невероятно сложны. Нельзя быть уверенными в том, что, даже если бы не существовало рода человеческого, тепловой баланс планеты находился бы в устойчивом равновесии. Математические модели еще слишком примитивны для того, чтобы в Hffx учитывались абсолютно все переменные параметры. Известно, что деятельность человека, особенно за последние несколько десятилетии, в немалой степени отразилась на состоянии Земли например, ощутимо возросла концентрация двуокиси углерода. Верхние слои стратосферы — это чрезвычайно чувствительная область воздушной оболочки, так как в них крайне низка концентрация газов и происходят фотохимические реакции, играющие исключительно важную роль. Проведение испытаний термэ- ядерного оружия в стратосфере, выброс огромного количества твердых частиц и газов двигателями высоко летящих самолетов, вулканические извержения, производство искусственных газов могут весьма заметно нарушить тепловой баланс в этой крайне уязвимой области. [c.308]

Вычислите продольное распределение плотности теплового потока, который нео-бходимо опводить от стенки сопла ракеты с ядерным двигателем (задача 7-9, рис. 7-3), чтобы поддерживать температуру внутренней яаверхности сопла равной 1 100 °С. Существенно ли повлияет на это распределение черное излучение от тела с температурой 2 200°С (из центральной части реактора), падающее на внутреннюю поверхность конфузорной части сопла (также абсолютно черную) [c.350]

Большой ресурс работы парогазовых турбин может быть достигнут за счет применения эффективных систем охлаждения деталей и узлов, подверженных действию высоких температур и нагрузок, уменьшения нагрева деталей с помощью тепловой изоляции, теплоотражательных экранов и т. п. и применения жаростойких и жаропрочных материалов и жаростойких покрытий для деталей, подвергающихся воздействию высоких температур и больших нагрузок. Еще больший эффект в увеличении ресурса работы парогазовых турбин, очевидно, может быть получен путем снижения начальной температуры газа — парогазовой смеси. При этом, конечно, снизится и к. п. д. ПГТУ. Но основное достоинство ПГТУ, работающих по новым циклам с регенерацией тепла (особенно с промежуточным нагревом парогазовой смеси), как раз и состоит в том, что, несмотря на понижение начальной температуры газа (по сравнению с авиационными газовыми турбинами), они имеют к. п. д., больший, чем обычные ПТУ, и поэтому являются конкурентоспособными с последними. Поскольку в ПТУ с открытой схемой нагрев рабочего тела осуществляется так же, как и в газотурбинных двигателях, непосредственно в камере сгорания (без применения поверхностей нагрева какого-либо теплообменника), то начальная температура газа может быть более высокой, чем в паровых турбинах, и составлять примерно 1200—1400 К. При этом нижнее значение начальной температуры относится к энергетическим (длительно работающим), а верхнее — к транспортным (авиационным — с меньшим ресурсом работы) парогазовым турбинам. Начальное же давление парогазовой смеси равно 3—30 МН/м . Такие же величины начальных тепловых параметров газа можно принять и для ПГТУ с закрытой тепловой схемой с высокотемпературным ядерным реактором. При создании парогазовых турбин, безусловно, может быть использован опыт отечественного энергетического и транспортного газо- и па-ротурбостроения. [c.78]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...