一种同位素温差发电机的模拟试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种同位素温差发电机的模拟试验装置，包括：冷却系统、加热器、温控系统、数据采集系统和数据处理系统；冷却系统用于安装于待模拟试验的温差发电系统的一端以形成冷端，加热器用于安装于待模拟试验的温差发电系统的另一端以形成热端；温控系统用于控制加热器的加热温度和升降温模式；数据采集系统包括温度传感器、电子负载和热流量采集器，分别用于在温差工况下采集获取温差发电系统的温度、电压、电流和热流数据；数据处理系统包括显示屏，用于接收数据采集系统采集获取的数据并显示。本实用新型专利技术提供的模拟试验装置可模拟RTG的实际工作环境与状态，具有参数可控及运行稳定的特点。及运行稳定的特点。及运行稳定的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种同位素温差发电机的模拟试验装置


[0001]本技术属于同位素温差发电机模拟
，特别涉及一种同位素温差发电机的模拟试验装置。

技术介绍

[0002]航天器常用的供能方式是太阳能供电，但这种功能方式往往只适用于工作在有一定的太阳辐射量的空间中的航天器；在太阳能电板接收不到太阳辐射而无法发挥作用时，同位素温差发电器便成为首选的最佳替代动力源。同位素温差发电机(Radioisotope Thermoelectric Generator,RTG)利用放射性同位素衰变时产生的热量经塞贝克效应转变成电能，具有性能可靠、热源稳定、寿命长和能量密度高等优点。直接开发一种同位素温差发电机，需要消耗大量的人力物力，且参数不易控制；另外，由于使用到放射性同位素作为热源，还会对研究人员健康造成一定的危害。
[0003]为了促进温差发电技术的能量综合利用，推动同位素温差发电技术的发展，需要开发同位素温差发电机的模拟试验系统，通过模拟试验系统可有效提高RTG的性能输出、转换效率，通过理论分析和试验结合可深入探索RTG的电学性质与结构之间的关系。
[0004]综上，利用模拟试验样机可推动RTG的进一步研究，然而现有温差发电模拟试验设备不具备RTG的基本结构，无法模拟RTG的实际工作环境与状态；另外，现有的模拟试验系统不具备对温差发电器件可靠性研究的功能。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种同位素温差发电机的模拟试验装置，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本技术提供的模拟试验装置可模拟RTG的实际工作环境与状态，具有参数可控及运行稳定的特点。
[0006]为达到上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0007]本技术提供的一种同位素温差发电机的模拟试验装置，包括：冷却系统、加热器、温控系统、数据采集系统和数据处理系统；
[0008]所述冷却系统用于安装于待模拟试验的温差发电系统的一端以形成冷端，所述加热器用于安装于待模拟试验的温差发电系统的另一端以形成热端，所述冷端和所述热端之间形成温差；
[0009]所述温控系统用于控制所述加热器的加热温度和升降温模式；
[0010]所述数据采集系统包括温度传感器、电子负载和热流量采集器，分别用于在所述温差工况下采集获取温差发电系统的温度、电压、电流和热流数据；
[0011]所述数据处理系统包括显示屏，用于接收所述数据采集系统采集获取的数据并显示。
[0012]本技术装置的进一步改进在于，还包括：
[0013]待模拟试验的温差发电系统，所述待模拟试验的温差发电系统由预设数量的温差
发电器件串联构成。
[0014]本技术装置的进一步改进在于，所述数据处理系统还包括：
[0015]主控单元，所述主控单元用于根据所述数据采集系统采集获取的数据，计算获得发电效率；其中，所述发电效率的计算表达式为，式中，P
out
为温差发电器件的输出功率，Q
i
为流出第i个温差发电器件的热流量，ΣQ
i
为温差发电器件的热流量之和。
[0016]本技术装置的进一步改进在于，所述数据采集系统还包括：
[0017]辐射检测仪，所述辐射检测仪用于检测模拟试验环境内的电离辐射量。
[0018]本技术装置的进一步改进在于，还包括：
[0019]导热石墨纸，所述导热石墨纸用于设置于所述冷却系统与所述待模拟试验的温差发电系统的接触处以及所述加热器与所述待模拟试验的温差发电系统的接触处。
[0020]本技术装置的进一步改进在于，所述温控系统包括温控仪和电源。
[0021]本技术装置的进一步改进在于，所述加热器包括外壳、陶瓷盖和加热丝；所述加热丝与所述温控仪相连接，用于提供不同温度与不同模式的试验条件。
[0022]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0023]本技术提供的模拟试验装置，采用类似RTG结构设计，利用加热器做热源模拟RTG中反应堆释放的热量，可以充分展示RTG工作原理，测量温差发电器件在模拟RTG工作环境下不同温度、负载条件下的电流、电压、发电效率等参数；该装置采用基于Seebeck效应的发电原理，装置具有结构紧凑、性能可靠、使用寿命长、工作中无噪音等特点；其操作简单、移动方便灵活，可减少RTG研发成本、不会产生污染性物质污染环境；该装置内置温控系统，能够为温差发电器件提供大温差与高低温交变的温度条件下进行可靠性试验测试。本技术提供的模拟试验装置，适用于各种非标准温差发电器件性能的测试；可对温差发电器件进行大温差、热循环、电离辐射条件下的可靠性测试；可作为教学实验研究设备提供给学校企业和研究机构，在温差发电技术的基础上对RTG进行研究与教学演示。
[0024]本技术的装置在接触面之间插入导热石墨纸来降低热阻。
[0025]本技术的装置具有辐射检测仪可检测环境电离辐射量。
[0026]本技术的装置数据采集系统包括温度传感器、热流量采集器、电子负载，能够收集温差发电器件两端的温度、热流量、电压和电流数据，并交由主控系统进行温差发电系统的发电效率的计算，并进行曲线模拟，最终将测试结果在液晶显示屏上显示。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1是本技术实施例的一种同位素温差发电机的模拟试验装置的整体结构示意图；
[0029]图2是本技术实施例的一种同位素温差发电机的模拟试验装置的主视示意图；
[0030]图3是本技术实施例的一种同位素温差发电机的模拟试验方法的流程示意图；
[0031]图中：1、温差发电器件；2、冷却系统；3、加热器；4、温度传感器；5、温控系统；6、辐射检测仪；7、热流量采集器；8、电子负载；9、主控单元；10、液晶显示屏。
具体实施方式
[0032]为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
[0033]需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同位素温差发电机的模拟试验装置，其特征在于，包括：冷却系统(2)、加热器(3)、温控系统(5)、数据采集系统和数据处理系统；所述冷却系统(2)用于安装于待模拟试验的温差发电系统的一端以形成冷端，所述加热器(3)用于安装于待模拟试验的温差发电系统的另一端以形成热端，所述冷端和所述热端之间形成温差；所述温控系统(5)用于控制所述加热器(3)的加热温度和升降温模式；所述数据采集系统包括温度传感器(4)、电子负载(8)和热流量采集器(7)，分别用于在所述温差工况下采集获取温差发电系统的温度、电压、电流和热流数据；所述数据处理系统包括显示屏，用于接收所述数据采集系统采集获取的数据并显示。2.根据权利要求1所述的一种同位素温差发电机的模拟试验装置，其特征在于，还包括：待模拟试验的温差发电系统，所述待模拟试验的温差发电系统由预设数量的温差发电器件(1)串联构成。3.根据权利要求1所述的一种同位...

【专利技术属性】
技术研发人员：张烜菘，夏明岗，程曌芳，娄琦，刘华鹏，张旭东，辛督强，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：