Энергоустановка для осуществления термохимического цикла преобразования тепловой энергии в химическую

Энергоустановка для осуществления термохимического цикла преобразования тепловой энергии в химическую

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И.C,,А Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 749259

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 30.10.78 (21) 2679878/18-25 с присоединением заявки чав (23) Приоритет— (51) Ц, Кл

О 21 В 1 00

Гасударственный комитет ло делам изобретений и аткрытий (43) Опубликовано 23.12.81. Бтоллстень Хе 47 (53) УДК 621.039. (088.8) (45) Дата опубликования описания 23.12.81 (72) Авторы изобретение

Е. В. Муравьев и П. В. Романов (71) Заявитель (54) ЭНЕРГОУСТАНОВКА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО ЦИКЛА

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ

В ХИМИЧЕСКУЮ

Изобретение относится к области термоядерной энергетики. Преимущественная ооласть его применения — преобразование энергии взрыва в энергию химчески активных веществ для снабжения народного хозяйства в течение длительного времени вторичным топливом.

Известны устройства плазмохимических установок, вклточающих генсратор плазмы, смеситсль плазмы и сырья, закалочное устройство (1). Недостатком известных энергоустановок является то, что для получения конечных продуктов требуется расходовать электрическую энергию, которую получают пз какого-либо другого вида энергии с коэффициентом преобразования меньше единицы.

Ближайшим к изобретению техническим решением является эпергоустановка для ос шествления тсрмохимического цикла преобразования энергии в химическую, содержащая источник тепла, высокотемпературный химический реактор для проведения эндотермнческой реакции разложения вещества с высокой теплотой образования и средства для охлаждения н транспортировк«продуктов реакции длч «х дальнейшей переработки (2).

Такая установка имеет ограничение по тсрмической эффективности, связанное с ограничением по максимальной температуре цикла порядка 1000К, которое обусловлено спецификой источника тепла, что сужает возможности выбора термохимичсских циклов II вынуждает обращаться к многоступенчатым циклам. Многоступснчатость существенно усложняег технологическую схему преобразования энерпш и приводит к дополнительному снижению

10 эффективности энергоустановк«в связи с ростом всевозможных потерь, обусловленных неидеальностью используемых процессов.

Целью «зобрстения является упроще15 ние н повышение эффективности прсобразования энергии путем уменьшения числа ступеней тсрмохимического цикла н увс IIIчения его максимальной температуры.

Цель достигается тем, что в энергоус20 тановке для осуществления термохи мпчсского цикла преобразования тепловой энергии в химическую, содержащей «сточник тепла, высокотемпературный химический реактор для проведения эндотсрмичсской реакции разложения вещества с высокой теплотой образования и средства для охлаждения II транспортировки продуктов реакции для «х дальнейшей переряботк«, источник тспла совмещен с высокотсмпсЗО ратурным химическим реактором и выпол749259

4000 I(15

3 нен в виде термоядерного реактора на мпкровзрывах с испаряющимся бланкетом, изготовленным пз вещества, подвергаемого разложению, а в тракт транспортировки продуктов реакции для дальнейшей переработки включен закалочный аппарат.

С целью снижения тепловыx потерь и улучшение защиты стенок импульсного термоядерного реактора от теплового воздействия продуктов микровзрыва закалочный аппарат может быть совмещен в энергоустановке с реактором и выполнен в виде набора инжекторов струй хладагспта, расположенных по поверхности рсактора.

На чертеже изображена энергоустановка.

Она содержит импульсный термоядерный реактор 1 с испаряющимся блаикстом 2, окружающим термоядерную мишень 3, систему 4 инициирования микровзрывов, тракт 5 транспортировки продуктов взрыва, закалочное устройсзво б смесительного типа с трактом 7 подвода хладагента, включенное в тракт 5 либо совмещенное с реактором 1 и выполненное в виде набора инжекторов 8, блок 9 низкотемпературного технологического оборудования, включающий устройства для дальнейшей переработки продуктов взрыва и прочие элементы технологической схемы преобразования энергии, линию подачи 10 термоядерных мишеней с испаряющимися бланкетами в реактор 1, тракт 11 подвода расходуемого в термохимпческом цикле сырья и тракт 12 выдачи конечных продуктов термохимического цикла.

Энергоустановка работает следующим образом. В импульсный термоядерный реактор 1 помещают испаряющийся бланкет 2, в котором имеется термоядерная мишень 3, поджигаемая системой 4 инициирования. Под действием тепловой энергии взрыва вещество испаряющегося бланкета 2 нагревается до высокой температуры и в нем происходит эндотермическая реакция разложения. Продукты этой реакции, или продукты взрыва, которые вытекают из реактора 1 через тракт 5, попадают в закалочное устройство б, где они быстро охлаждаются путем смещения с хладагентом, поступающим по тракту 7. Затем охлажденные продукты взрыва поступают в блок 9, где пх используют для получения конечных продуктов термохимического цикла, выдаваемых по тракту 12. В блоке 9 производится также рефабрикация термоядерных мишеней 3 и испаряющихся бланкетов 2, подаваемых в реактор 1 по линии 10.

Быстрое охлаждение продуктов взрыва может производиться непосредственно в импульсном термоядерном реакторе 1 путем впрыска хладагента через набор инжекторов S.

5 зо

4

Б качестве примера могут быть приведены возможные параметры энергоустаповкп на базе импульсного реактора для получения водорода путем разложения воды с помощью двухступенчатого термохимического цикла, состоящего пз cëåäóþùè рея к пи I I:

СОг СО + 1/2 О (4000К)

СО + 11 0 — СО + EI (iOOK)

Средняя тепловая мощность 10 ГВт (радиус реактора 15 м

Давление в рсакторе после взрыва 3МГ(а

Температура в реакторе после взрыва

Материал испаряющегося оланкета СΠ— — твердый

Радиус испаряющегося бланкета 1,1 м

Масса испаряющегося бл анкета 8700 кг

Состав продуктов взрыва в реакторе (об. %) С0--51; СΠ— 22;

Π— 1б; Π— 11

Годовая производительность по водороду 700 ° 10 т

Предложение позволяет существенно повысить максимальную температуру термохимического цикла разложения веществ с большой теплотой образования (например, воды) и тем самым реализовать наиболее эффективные одно- и двухступенчатыс циклы преобразования тепловой энергии в химическую. Это создает предпосылки для широкого использования неограниченных ресурсов термоядерной энергии для удовлетворения потребностей народного хозяйства во вторичных энергоносителях и химически активных продуктах, таких, например, как водород, внедрение которых

;l,àñò зпа ппельный экономический эффект.

Формула изобретения

1. Энергоустановка для осуществления термохимического цикла преобразования тепловой энергии в химическую, содержащая источник тепла, высокотемпературный химический реактор для проведения эндотермической реакции разложения вещества с высокой теплотой образования и средства для охлаждения и транспортировки продуктов реакции для их дальнейшей переработки, отличающаяся тем, что, с целью упрощения и повышения эффективности преобразования энергии путем уменьшения числа ступеней термохимического цикла и увеличения его максимальной температуры, источник тепла совмещен с высокотемпературным химическим реактором и выполнен в виде импульсного термоядерного реактора на микровзрывах с испаряющимся бланкетом, изготовленным из вещества, подвергаемого разложению, а в тракт транспортировки продуктов реакции для дальнейшей переработки включен закалочный аппарат.

749259

Составитель В. Обухов

Тсхред Л. Куклина

Редактор И, Марголис

Корректор Л. Орлова

Заказ 8639

Изд. ¹ 627 Тираж 497

Р>НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я(-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполкома

2. Энергоустановка по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью снижения тепловых потерь и улучшения защиты стенок импульсного термоядерного реактора от теплового воздействия продуктов микровзрыва, закалочный аппарат совмещен с реакторох1 и выполнен в виде набора инжекторов струй хладагента, расположенных по поверхности реактора.

Источники нн >ормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вурзель Ф. Б. и Полак Л. С. Химические процессы в плазме и плазменной струе (Обзор литературы). В кн.: «Кинетика и термодинамика химических реакций в низкотемпературной плазме». М., «Наука», 19б5, с. 238 — 251.

2. Полак Л. С. и Щипачев В. С. Вопросы оптимизации процесса получения окислов азота в плазменной струе, там же, 1о с. 151 — 155 (прототип) .