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一种热声发动机及热声加热方法

阅读:398发布:2020-05-11

专利汇可以提供一种热声发动机及热声加热方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及热声加热设备技术领域,尤其涉及一种 热声 发动机 。该热声发动机中的主 水 冷器、 回热器 和高温换热器顺次连接,高温换热器的壳体内置有核 燃料 堆,从而使得发动机内自激振荡的工作气体直接与核燃 料堆 进行换热,将核燃料堆的热量转化为机械能或者传递给环境,使核燃料堆得到有效的冷却,形成一种非能动的气冷堆,可使核堆的安全性获得提高;同时,将核燃料堆与热声发动机直接耦合换热使外燃式的热声发动机变成了一种准 内燃机 的形式,大大简化了系统换热流程,系统功率 密度 可以获得大幅度提高,且热声发动机的承压壁面不再需要承受高温,内部工作介质可工作在更高的 温度 ,潜在的热 力 性能也将获得大幅提升。,下面是一种热声发动机及热声加热方法专利的具体信息内容。

1.一种热声发动机,其特征在于,包括顺次连通的主冷器、回热器和高温换热器,所述高温换热器的壳体内置有核燃料堆,所述核燃料堆用于提供核燃料利用反应的场所,所述核燃料堆与流经所述高温换热器内的工作气体之间进行热交换,以使所述工作气体升温;所述高温换热器还包括至少一个控制棒,各个所述控制棒分别插装在所述核燃料堆内、和/或分别分布于所述核燃料堆的周围,每个所述控制棒均用于控制所述核燃料堆内的核燃料反应进行的快慢。
2.根据权利要求1所述的热声发动机,其特征在于,所述核燃料堆内设有多孔结构,所述多孔结构由核燃料构成,并能在所述核燃料堆内形成至少一条轴向气体流道,每条所述气体流道内均能插入所述控制棒;在每条所述气体流道内分别流通有所述工作气体,以使所述工作气体流经各条所述气体流道时、能分别与至少一个所述核燃料堆之间进行热交换。
3.根据权利要求2所述的热声发动机,其特征在于,所述多孔结构包括:
多个沿轴向设置的核燃料棒,每个所述核燃料棒均匀的并列于所述高温换热器的壳体内;和/或
多个核燃料球,每个所述核燃料球堆叠在所述壳体内。
4.根据权利要求3所述的热声发动机,其特征在于,相邻的n个所述核燃料棒或所述核燃料球之间(n≥3)、以及所述多孔结构与核燃料堆的承压内壁之间分别留有所述气体流道,且每相邻的n个所述核燃料堆之间(n≥3)的气流通道内均能插入所述控制棒。
5.根据权利要求3所述的热声发动机,其特征在于,所述核燃料棒的轴线上贯通有所述气体流道。
6.根据权利要求5所述的热声发动机,其特征在于,所述控制棒的截面小于所述气体流道的截面,以使所述控制棒插入气体流道内时,所述控制棒与气体流道之间留有用于所述工作气体通过的缝隙。
7.根据权利要求3所述的热声发动机,其特征在于,所述多孔结构为多个核燃料球时,多个所述核燃料球沿轴向堆叠为若干层,多个所述控制棒分别穿插在各个所述核燃料球之间。
8.根据权利要求3-7任一项所述的热声发动机,其特征在于,所述高温换热器还包括多个导热翅片,各个所述导热翅片分别并列在所述壳体内,每相邻的两个所述导热翅片之间均留有所述气体流道;多个所述核燃料堆和多个所述控制棒分别穿设在各个所述导热翅片内。
9.根据权利要求8所述的热声发动机,其特征在于,所述核燃料棒的轴线上贯通有气体流道,以使所述控制棒能插入所述气体流道内。

说明书全文

一种热声发动机及热声加热方法

技术领域

[0001] 本发明涉及热声加热设备技术领域,尤其涉及一种热声发动机及热声加热方法。

背景技术

[0002] 热声发动机是利用热声效应,实现热能到声能转化从而实现声功输出的声波发生器。热声效应是由热在弹性介质(常为高压惰性气体)中引起声学自激振荡的物理现象。利用热在压气体中产生自激振荡这一热声现象,可以实现将热转换为压力波动。压力波是交变机械能,也就实现了热-机转换。热声发动机是指通过热声效应由热产生机械动力的装置,其输入的热量由加热器来提供。热声发动机的高温加热器是热声发动机上的核心部件之一,它将时均的热量从外热源传递给惰性气体工质。
[0003] 核能(或称原子能)是通过核反应从原子核释放的能量,符合阿尔伯特·爱因斯坦的质能方程。核燃料是指可在核反应堆中通过核裂变核聚变产生实用核能的材料。核燃料体为由混合物粉末烧结成的二化铀陶瓷芯,该瓷芯块通常为柱体,将几百个芯块叠在一起装入细长锆合金材料制成的套管内,使得核燃料在套管内产生核反应,由于核反应就像是在燃烧原子,因此将该结构称为燃料棒。
[0004] 由于核燃料在核反应堆中反应时产生的能量远大于化石燃料,因此核燃料体内的核燃料在发生反应时,将会产生大量的热量。为了避免反应堆因过热烧毁,须采用循环(或其他物质)带走链式反应产生的大量热能,而导出的热量可以使水变成水蒸气,并与其他工质进行热量的交换,并最终将核能转化为其他的能量。现有的核燃料体的冷却通常采用水冷(也包括钠冷、气冷)的方式进行,热量被间接的传输到外界,此方式虽技术成熟,但在热量传递的品位较低,传热过程复杂,系统庞大。
[0005] 目前,现有的热声发动机中,热量由外热源通过壁面传输到热声发动机内的工作气体时,发动机壳体作为换热壁面必须同时承受高温和高压,由于最高换热温度受到材料性能的限制,使得热声发动机的热工转换效率的也受到了较大的限制。此外,由于热量需要通过换热器壁面传入发动机内,因此外燃式的热声发动机通常体积较大,功率密度较低,不利于实际应用。

发明内容

[0006] (一)要解决的技术问题
[0007] 本发明要解决的技术问题是解决现有的热声发动机中,热量由外热源通过壁面传输到热声发动机内的工作气体时,发动机壳体作为换热壁面必须同时承受高温和高压,热声发动机的热工转换效率受到材料所能承受的最高换热温度的限制,以及外燃式热声发动机体积较大、功率密度较低、不利于实际应用的问题。
[0008] (二)技术方案
[0009] 为了解决上述技术问题,本发明提供了一种热声发动机,包括顺次连通的主水冷器、回热器和高温换热器,所述高温换热器的壳体内置有核燃料堆,所述核燃料堆用于提供核燃料利用反应的场所,所述核燃料堆与流经所述高温换热器内的工作气体之间进行热交换,以使所述工作气体升温。
[0010] 优选的,所述高温换热器还包括至少一个控制棒,各个所述控制棒分别插装在所述核燃料堆内、和/或分别分布于所述核燃料堆的周围,每个所述控制棒均用于控制所述核燃料堆内的核燃料反应进行的快慢。
[0011] 优选的,所述核燃料堆内设有多孔结构,所述多孔结构由核燃料构成,并能在所述核燃料堆内形成至少一条轴向气体流道,每条所述气体流道内均能插入所述控制棒;在每条所述气体流道内分别流通有所述工作气体,以使所述工作气体流经各条所述气体流道时、能分别与至少一个所述核燃料堆之间进行热交换。
[0012] 优选的,所述多孔结构包括:
[0013] 多个沿轴向设置的核燃料棒,每个所述核燃料棒均匀的并列于所述高温换热器的壳体内;和/或
[0014] 多个核燃料球,每个所述核燃料球堆叠在所述壳体内。
[0015] 优选的,相邻的n个所述核燃料棒或所述核燃料球之间(n≥3)、以及所述多孔结构与核燃料堆的承压内壁之间分别留有所述气体流道,且每相邻的n个所述核燃料堆之间(n≥3)的气流通道内均能插入所述控制棒。
[0016] 优选的,所述核燃料棒的轴线上贯通有所述气体流道。
[0017] 优选的,所述控制棒的截面小于所述气体流道的截面,以使所述控制棒插入气体流道内时,所述控制棒与气体流道之间留有用于所述工作气体通过的缝隙。
[0018] 优选的,所述多孔结构为多个核燃料球时,多个所述核燃料球沿轴向堆叠为若干层,多个所述控制棒分别穿插在各个所述核燃料球之间。
[0019] 优选的,所述高温换热器还包括多个导热翅片,各个所述导热翅片分别并列在所述壳体内,每相邻的两个所述导热翅片之间均留有所述气体流道;多个所述核燃料堆和多个所述控制棒分别穿设在各个所述导热翅片内。
[0020] 优选的,所述核燃料棒的轴线上贯通有气体流道,以使所述控制棒能插入所述气体流道内。
[0021] (三)有益效果
[0022] 本发明的上述技术方案具有以下有益效果:
[0023] 1、本发明的热声发动机及热声加热方法中,主水冷器、回热器和高温换热器顺次连接,高温换热器的壳体内置有核燃料堆,从而使得发动机内自激振荡的工作气体直接与核燃料堆进行换热,将核燃料堆的热量转化为机械能或者传递给环境,使核燃料堆得到有效的冷却,形成一种非能动的气冷堆,可使核堆的安全性获得提高;同时,将核燃料堆与热声发动机直接耦合换热使外燃式的热声发动机变成了一种准内燃机的形式,大大简化了系统换热,系统功率密度可以获得大幅度提高;
[0024] 2、由于高温换热器内置于热声发动机中,作为发动机壳体一部分的高温换热器的壳体内壁即为承压壁面,由于发动机内的工作气体能直接与核燃料堆之间换热,使得承压壁面不再承受高温,甚至可以在承压壁面的外表面进行控温冷却,与现有技术相比,发动机的壳体外表面和承压壁面均由原本的高温高压环境变为只需要承受高压环境,增强了系统安全性和稳定性
[0025] 3、在高温换热器中,通过控制棒与核燃料堆的接触程度控制核反应的程度,进而控制加热功率和温度,从而可以将核能可控地运用到热声发动机中;
[0026] 4、上述结构的热声发动机进一步减少了整体体积,使结构更加小型化紧凑化。附图说明
[0027] 图1为本发明实施例的热声发动机的结构示意图;
[0028] 图2为本发明实施例一的高温换热器横截面的结构示意图;
[0029] 图3为本发明实施例二的高温换热器横截面的结构示意图;
[0030] 图4为本发明实施例三的高温换热器横截面的结构示意图;
[0031] 图5为本发明实施例四的高温换热器的结构示意图;
[0032] 图6为本发明实施例五的高温换热器的结构示意图。
[0033] 其中,1、主水冷器;2、回热器;3、核燃料棒;4、承压内壁;5、控制棒;6、气体流道;7、导热翅片;8、核燃料球。

具体实施方式

[0034] 下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不能用来限制本发明的范围。
[0035] 在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上;除非另有说明,“缺口状”的含义为除截面平齐外的形状。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0036] 在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0037] 如图1所示,本实施例提供了一种热声发动机,该热声发动机包括顺次连接的主水冷器1、回热器2和高温换热器,高温换热器的壳体内置有核燃料堆,工作气体进入热声发动机时顺序流经主水冷器1、回热器2、高温换热器内的核燃料堆,核燃料堆用来提供核燃料反应的场所,并且核燃料堆与流经所述高温换热器内的工作气体进行热交换,以使所述工作气体升温,在此过程中系统自发地将高温热源的热量一部分转化为声波形式的机械能,一部分通过低温部件传递给环境,此时高温换热器的壳体内壁即为承压内壁4。
[0038] 由于在热声发动机中,只要存在高温热源(即产生温度梯度),系统就会自激振荡,即系统自发地将高温热源的热量一部分转化为声波形式的机械能,一部分通过低温部件传递给环境。利用这一特性,可以将核反应堆设置在热声发动机内,从而构建热声发动机内的高温换热器,发动机内自激振荡的工作介质氦气作为工作气体,以直接与核反应堆进行换热,将核反应堆的热量转化为机械能或者传递给环境,使核反应堆得到有效的冷却,形成一种非能动的气冷堆,从而使核反应堆的安全性获得提高。将核反应堆与热声发动机直接耦合换热使外燃式的热声发动机变成了一种准内燃机的形式,大大简化了系统换热,系统功率密度可以获得大幅度提高,同时热声发动机的承压壁面不再需要承受高温,内部工作介质可工作在更高的温度,潜在的热力性能也将获得大幅提升。
[0039] 本实施例的热声发动机中,高温换热器内置于发动机内,高温换热器利用核燃料反应,与流经气流通道内的工作气体之间直接接触实现热交换,以使工作气体升温,从而使得工作气体在发动机内部直接加热升温,无需在发动机外部单独设置额外的换热工质,简化了能量的传递环节,避免了热量的间接传递,增强了换热效果,从而大幅度的减少了热量损失,并使得加热器的加热功率和加热温度大幅提高。
[0040] 同时,由于高温换热器内置于热声发动机中,承压壁面即为发动机壳体,由于发动机内的工作气体能直接与核燃料堆之间换热,使得承压壁面不再承受高温,甚至可以在承压壁面的外表面进行控温冷却,与现有技术相比,气流通道的外壳和承压壁面由原本的高温高压环境变为只需要承受高压环境,增强了系统安全性和稳定性。
[0041] 更为关键的是,工作气体直接在发动机内部与高温换热器之间发生热交换,从而使得工作气体通过升温吸热直接导致高温换热器放热冷却,并可以在发动机外壳单独设置水冷机构,以辅助核燃料棒3的控温冷却,进一步提高换热系数、能量利用率、安全性和稳定性。
[0042] 具体的,高温换热器包括核燃料堆和气体流道6,多个核燃料堆按照一定的结构排列在气流通道内,气体流道6内流通有工作气体,以使工作气体流经各条气体流道6时、能分别与至少一个核燃料堆之间进行热交换。
[0043] 为了对核燃料堆的反应进行可靠控制,优选高温换热器还包括至少一个控制棒5,各个控制棒5分别插装在核燃料堆内、和/或分别分布于核燃料堆的周围,每个控制棒5均用于控制核燃料堆内的核燃料反应进行的快慢,控制棒5可插入核燃料堆中,也可以可置于燃料堆周围,控制棒5的数量可以根据热声发动机的尺寸以及反应的控制程度进行调整。
[0044] 本实施例中,优选核燃料堆内设有多孔结构,多孔结构由核燃料构成,并能在核燃料堆内形成至少一条轴向气体流道6,每条气体流道6内均能插入控制棒5;在每条气体流道6内分别流通有工作气体,以使工作气体流经各条气体流道6时、能分别与至少一个核燃料堆之间进行热交换。
[0045] 需要说明的是,构成具有多孔结构的核燃料堆的各单元的尺寸、形状和排布顺序均可以根据加热功率和加热温度来进行调节。优选的,多孔结构的构成包括均匀排布的核燃料棒3和/或均匀堆叠的核燃料球8,当多孔结构为均匀排布的核燃料棒3时,该多孔结构由多个沿轴向设置的核燃料棒3并列而成,每个核燃料棒3均匀的并列于高温换热器的壳体内;当多孔结构为均匀堆叠的核燃料球8时,多个核燃料球8堆叠在壳体内。
[0046] 优选的,多孔结构为多个沿轴向设置的核燃料棒3时,多个核燃料棒3的排布顺序为顺排或插排,其中,多个核燃料棒3的排布顺序为顺排时,每列核燃料棒3的轴心均处于同一直线上;多个核燃料棒3的排布顺序为插排时,相邻的两行核燃料棒3的轴心相错排列,且相邻的两列核燃料棒3的轴心之间距离相等。同理的,当多孔结构为多个核燃料球8时,多个核燃料球8沿轴向密集堆叠为若干层,多个控制棒5分别穿插在各个核燃料球8之间。根据核燃料堆的排布顺序,可相应的调整控制棒5的排布顺序。
[0047] 本实施例中,可以根据需要调整控制棒5与核燃料堆之间的接触程度,从而来控制核燃料堆的反应程度,进而控制加热功率和加热温度。优选相邻的n个核燃料棒3或核燃料球8之间(n≥3)、以及多孔结构与核燃料堆的承压内壁4之间分别留有气体流道6,且每相邻的n个核燃料堆之间(n≥3)的气流通道内均能插入控制棒5。
[0048] 与此同时,优选在每个核燃料棒3的轴线上贯通有气体流道6,以使得工作气体一部分从轴向气孔内流经核燃料堆,另一部分从气流通道内流经核燃料堆,增强换热效果并减少气体流动的阻力。进一步的,为了避免阻碍气体流通,优选可以让控制棒5的截面小于气流通道的截面,以使控制棒5插入气体流道6内时,控制棒5与气体流道6之间留有用于工作气体通过的缝隙,当控制棒5完全插装在气流通道内时,气流还可以继续在缝隙里面流动,继续进行换热,但是所述的核反应的速度放缓。反之,将控制棒5完全拔出核燃料棒3时,核燃料棒3的反应程度最大,从而获得最大和最小的反应程度,即实现对核燃料堆的内部反应的快慢进行可靠控制。当控制棒5设置在核燃料堆的周围时,能够加强控制棒5的控制力度。
[0049] 为了提高结构稳定性,并且增强换热效果、减小气体流动阻力,优选高温换热器还包括多个导热翅片7,导热翅片7不仅起到强化传热的作用,还能起到固定和支撑的作用;各个导热翅片7分别并列在壳体内,每相邻的两个导热翅片7之间均留有所述气体流道6;多个核燃料堆和多个控制棒5分别穿设在各个导热翅片7内,以保证高温换热器的内部结构稳定可靠,不易变形;其中,当有核燃料棒3的轴线上贯通有气体流道6时,控制棒5能插入气体流道6内,从而能够从核燃料棒3的内部对核燃料棒3的反应进行控制,以控制核燃料棒3与气体之间的热交换。
[0050] 以下通过五个具体实施例,对上述的热声发动机及热声加热方法进行详细描述。其中,工作气体为氦气等惰性气体,控制棒5的材质为和镉等易于吸收中子的材料。
[0051] 实施例一
[0052] 本实施例一所述的热声发动机中,高温换热器如2图所示,该高温换热器主要包括核燃料棒3、承压内壁4(即高温换热器的壳体)、控制棒5以及气体流道6。其中,多个核燃料棒3分别按照顺排的形式均匀排布在壳体内,各个核燃料棒3之间的空隙部分分别形成多条气体流道6,该部分的各条气体流道6内分别填充有用于控制核反应的控制棒5;排列在边缘的核燃料棒3与承压内壁4之间也留有空隙,这些空隙部分同样形成多条气体流道6,所有气体流道6均沿轴向贯通高温换热器的内部,需要被加热的氦气作为工作气体分别从各条气体流道6中通过,并分别与核燃料棒3进行热交换。
[0053] 当控制棒5全部插入到气体流道6内时,核燃料棒3的反应放缓;当控制棒5完全离开间隙时,核燃料棒3的反应最为强烈,此时高温换热器可以提供最大的加热功率和加热温度。因此,可以通过控制控制棒5插入的深度来控制反应进行的程度,进而控制氦气的温度。
[0054] 实施例二
[0055] 本实施例二所述的热声发动机能够增强换热效果并减少流动阻力。具体的,该实施例二的高温换热器如图3所示,其中,高温换热器与实施例一相同的部分不再赘述,不同之处在于:实施列二所述的核燃料棒3的形状变成了环形,即在核燃料堆的轴线上贯穿设置有气体流道6,且核燃料棒3的排布方式由顺排变成了叉排,以使得高温换热器的内部结构变得更为紧凑和稳定。
[0056] 多个核燃料棒3按照叉排的方式被固定在各自的位置,每个核燃料棒3之间的空隙部分以及环形核燃料棒3的中心填充有控制核反应的控制棒5,需要被加热的氦气从核燃料棒3的环形中心处的气体流道6、以及各个核燃料棒3之间的间隙形成的气体流道6中通过,以获得热量并冷却核燃料堆。
[0057] 实施例三
[0058] 本实施例三所述的热声发动机不仅能增强换热效果,同时更易控制反应的程度。具体的,该实施例三的高温换热器如图4所示,其中,高温换热器与实施例二相同的部分不再赘述,不同之处在于:实施列三所述的核燃料棒3的截面形状由圆形变成了多边形,多个核燃料棒3并列而成的结构成蜂窝状,控制棒5的形状仍为圆柱体棒状结构,以六边形截面的核燃料棒3为例,控制棒5可以插入相邻的三个六边形的核燃料棒3之间,工作气体从核燃料棒3之间以及核燃料棒3与控制棒5的间隙中中通过并与燃料棒进行热交换。
[0059] 当控制棒5全部插入六边形核燃料棒3之间的间隙时,此时控制棒5吸收中子,控制反应速度,核燃料堆的核反应速度减缓;当控制棒5完全离开核燃料棒3之间的间隙时,核燃料棒3之间进行的核反应最为强烈,此时高温换热器可以提供最大的加热功率和加热温度。因此,可以通过调节控制棒5的插入深度来控制反应进行的程度,进而控制氦气的温度。
[0060] 实施例四
[0061] 本实施例四所述的热声发动机能够进一步增强换热效率,并减小流动阻力,该实施例四的高温换热器如图5所示,其中,高温换热器与实施例一、实施例二、以及实施例三均相同的部分不再赘述,不同之处在于:实施例四所述的高温换热器内插有多个导热翅片7。
[0062] 具体的,多个导热翅片7分别沿气流通道的轴向顺序排列,所有的环形核燃料棒3和控制棒5分别按照一定的排列方式(如顺排或叉排)垂直穿过各个导热翅片7,换言之,每个导热翅片7的翅片板均与高温换热器的轴线相平行,且每个核燃料棒3和每个控制棒5分别与高温换热器的轴线相垂直。控制棒5即可插入核燃料堆与导热翅片7的间隙中,也可插入环形的核燃料棒3中。氦气从各个导热翅片7之间的气体流道6中穿过,并与导热翅片7以及核燃料堆之间分别进行热交换,从而将热量输送出去。
[0063] 当控制棒5全部插入核燃料堆之间的空隙时,核燃料堆的反应放缓,此时氦气的温度逐渐下降;当控制棒5完全离开上述空隙时,核燃料堆的反应最为强烈,此时高温换热器可以提供最大的加热功率和加热温度。因此,可以通过控制控制棒5插入的深度来控制核燃料堆的反应进行的程度,进而控制氦气的温度。
[0064] 实施例五
[0065] 本实施例五所述的热声发动机中,高温换热器如图6所示,其中,高温换热器与上述的任一实施例均相同的部分不再赘述,不同之处在于:实施例五所述的核燃料堆由核燃料棒3变成了核燃料球8,并被按照一定的排布方式堆积在一起。核燃料球8比核燃料棒3具有更大的比表面积,因此其换热能力也优于核燃料棒3,并且核燃料球8为毫米级别,在球表面有金属密封包壳,以防止核污染扩散。
[0066] 当热声发动机工作时,各个核燃料球8之间相互发生反应,工作气体从各个核燃料球8之间留出的气体流道6中快速流过并与核燃料球8之间进行热交换,从而吸热升温、并使核燃料球8放热降温。控制棒5插入核反应堆的方向与气体流道6方向垂直,将控制棒5从承压壁面的周围插入各个核燃料球8之间的空隙,以使得核燃料堆的反应减慢,氦气此时的温度逐渐下降。
[0067] 综上所述,本实施例的热声发动机及热声加热方法中,首先,主水冷器1、回热器2和高温换热器顺次连接,高温换热器的壳体内置有核燃料堆,从而使得发动机内自激振荡的工作气体直接与核燃料堆进行换热,将核燃料堆的热量转化为机械能或者传递给环境,使核燃料堆得到有效的冷却,形成一种非能动的气冷堆,可使核堆的安全性获得提高;同时,将核燃料堆与热声发动机直接耦合换热使外燃式的热声发动机变成了一种准内燃机的形式,大大简化了系统换热,系统功率密度可以获得大幅度提高。
[0068] 其次,由于高温换热器内置于热声发动机中,作为发动机壳体一部分的高温换热器的壳体内壁即为承压壁面,由于发动机内的工作气体能直接与核燃料堆之间换热,使得承压壁面不再承受高温,甚至可以在承压壁面的外表面进行控温冷却,与现有技术相比,发动机的壳体外表面和承压壁面均由原本的高温高压环境变为只需要承受高压环境,增强了系统安全性和稳定性。
[0069] 同时,在高温换热器中,通过控制棒5与核燃料堆的接触程度控制核反应的程度,进而控制加热功率和温度,从而可以将核能可控地运用到热声发动机中;
[0070] 此外,上述结构的热声发动机进一步减少了整体体积,使结构更加小型化紧凑化。
[0071] 本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的,而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用,并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
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