Особливості структури і використання газоармованих металів в енергетичних пристроях

V. V. Trofymenko, A. V. Trofymenko

Анотація


Постанова проблеми. Проблема перетворення енергії випромінювання (наприклад, Сонця) на електричну або теплову пов’язана, в першу чергу, з необхідністю використання нових матеріалів із високою теплопровідністю і ефективністю поглинання світлових променів. Поглинальна здатність традиційних матеріалів може бути підвищена тільки спеціальним фарбуванням (чорнінням). Однак чєрніння зменшує теплопровідність і не дає стабільних характеристик через зміни кольору покриття або його руйнування. Використання металів і сплавів із сотовою структурою дозволяє різко збільшити питому площину поверхні конструкції і сприяє більш глибокому занурюванню променів в об’єм матеріалу. Мета роботи: з’ясування особливостей поглинання і випромінювання променистої енергії газоармованим металом із сотовою структурою за орієнтування пор перпендикулярно поверхні зразка. Результати. Встановлено, що матеріал з аксіально-циліндричною пористістю інтенсифікує поглинання випромінювання, наближаючись за характером процесу поглинання до абсолютно чорного тіла. З припиненням дії випромінювання пористий зразок охолоджується у 2…3 рази швидше, ніж монолітний, завдяки сотовій структурі, яка має більшу ступінь чорноти, за рахунок чого випромінює більше енергії. Показано, що навколишнє середовище (вакуум, водень) суттєво впливає на поглинальну здатність анізотропно-пористих металів і сплавів. Наукова новизна. Виявлено аномальні теплофізичні властивості в газоармованих матеріалах із сотовою структурою на зразках структурно-анізотропних металів і сплавів. Практична значимість. Сотова структура і висока теплопровідність у напрямку орієнтації пор можуть зробити газари конкурентоздатними для виготовлення поглиначів сонячної енергії як на Землі, так і в Космосі. Маючи розвинуту поверхню, газари дуже швидко віддають і приймають тепло під час контакту з рідинами і газами. Тому їх використання в теплообмінниках різко зменшить металоємність і підвищить теплову ефективність енергетичних пристроїв.


Ключові слова


водень; газоармований сплав; сотова структура; поглинання; випромінювання; промениста енергія

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Белов С. В. Пористые металлы в машиностроении : монография / С. В. Белов. − Москва : Машиностроение, 1981. − 247 с.

Карнаухов А. П. Структурные модели пористых металлов / А. П. Карнаухов // Моделирование пористых материалов. − Новосибирск : СО АН СССР. Ин-т катализа, 1976. − С. 42−59.

Пористые проницаемые материалы : справочник // [С. В. Белов, П. А. Витязь, В. К. Шелег, В. М. Капцевич и др.]. − Москва : Металлургия, 1987. − 335 с.

Шаповалов В. И. Легирование водородом : монография // В. И. Шаповалов. − Днепропетровск : Журфонд, 2013. − 385 с.

Бунин К. П. О диаграмме железо − водород / К. П. Бунин, В. И. Шаповалов, В. В. Трофименко // ДАН УССР. – 1976. − № 3. − С. 267−269.

Bunin K. P. Investigation of the Fe − H system at high temperatures fnd pressures / K. P. Bunin, V. I. Shapovalov, V. V.Trofimenko // High temperatures − high pressures. − 1977. − № 6. − Pр. 639−640.

Трофименко В. В. Особенности свойств и перспективы использования пористых литых материалов / В. В. Трофименко, А. Л. Чуприна // Строительство, материаловедение, машиностроение. − 2006. − Вып. 36. − С. 95−101.

Трофименко А. В. Компактные аккумуляторы водорода для топливных элементов энергетических установок / А. В. Трофименко, В. В. Трофименко, В. П. Гумницкий // Космическая техника. − КБ "Южное", 2001. − Вып. 1. − С. 37−42.

Трофименко В. В. Перспективы применения газоармированных металлов в энергетических устройствах / В. В. Трофименко, А. В. Трофименко // Теплотехника, энергетика и экология в металлургии : коллект. монография в 2 книгах. − Кн. 1. – Днепр : Нова ідеологія, 2017. – С. 77−80.

Morozov Yu. D. Solar dynamic Renkine space power plant using vapour-liquid metalic techniques / Yu. D. Morozov, V. F. Prisnyakov, A. N. Privalov, A. V. Trofymenko // Space Technology. − Vol. 16. − № 4. − 1996. − Рp. 169−176.

Morozov Yu. D. Analysis of solar and nuclear power systems for space stations / Yu. D. Morozov, V. F. Prysniakov, A. V. Trofymenko // Paper IAF-94-R.1-367.

REFERERNCES

Belov S.V. Poristyie metallyi v mashinostroenii [Porous metals in mechanical engineering]. Moscow : Mashinostroyenie Publ, 1981, 247 p. (in Russian).

Karnauhov A.P. Strukturnyie modeli poristyih metallov [Structural models of porous metals]. Modelirovanie poristyih materialov [Modeling of porous materials]. Novosibirsk : UO AS USSR. Institut of Catalysis, 1976, pp. 42−59. (in Russian).

Belov S.V., Vityaz P.A., Sheleg V.K., Kaptsevich V.M. and oth. Poristye pronitsaemye materialy [Porous permeable materials]. Moscow : Metallurgiya Publ., 1987, 335 p. (in Russian).

Shapovalov V.I. Legirovanie vodorodom [Doping with hydrogen]. Dnipropetrovsk : Zhurfond Publ., 2013, 385 p. (in Russian).

Bunin K.P., Shapovalov V.I. and Trofimenko V.V. O diagramme zhelezo - vodorod [About the iron − hydrogen diagram]. SAS USSR, 1976, no. 3, pp. 267−269. (in Russian).

Bunin K.P., Shapovalov V.I. and Trofimenko V.V. Investigation of the Fe − H system at high temperatures fnd pressures. High temperatures − high pressures, 1977, no. 6, pp. 639−640.

Trofimenko V.V. and Chuprina A.L. Osobennosti svoystv i perspektivyi ispolzovaniya poristyih lityih materialov [Features of the properties and prospects for the use of porous cast materials]. Stroitelstvo, materialovedenie, mashinostroenie [Construction, Material Science, Mechanical Engineering]. 2006, iss. 36, pp. 95−101. (in Russian).

Trofimenko A.V., Trofimenko V.V. and Gumnitskiy V.P. Kompaktnyie akkumulyatoryi vodoroda dlya toplivnyih elementov energeticheskih ustanovok [Compact hydrogen accumulators for fuel cells of power plants]. Kosmicheskaya tehnika [Space Technology]. CB «Yuzhnoe», 2001, iss. 1, pp. 37−42. (in Russian).

Trofimenko V.V. and Trofimenko A.V. Perspektivyi primeneniya gazoarmirovannyih metallov v energeticheskih ustroystvah [Prospects for the use of gas-reinforced metals in power devices]. Teplotehnika, energetika i ekologiya v metallurgii [Heat engineering, power engineering and ecology in metallurgy]. Book 1, Dnipro : Nova IdeologIya Publ., 2017, pp. 77−80. (in Russian).

Morozov Yu.D., Prisniakov V.F., Privalov A.N. and Trofymenko A.V. Solar dynamic Renkine space power plant using vapour-liquid metalic techniques. Space Technology, 1996, vol. 16, no. 4, pp. 169−176.

Morozov Yu.D., Prisniakov V.F. and Trofymenko A.V. Analysis of solar and nuclear power systems for space stations. Paper IAF-94-R.1.-367.


Пристатейна бібліографія ГОСТ