Experimental studies of elements from the functional intermetallic Cu-Al-Mn for construction of a heat engine and power plant

Abstract

The main objectives of the work are to study thethermomechanical characteristicsandestablish the patterns of reactive force generation by elements made of functional Cu-Al-Mn intermetallic compounds for their further use in heat engines of electrical power generation plants. The objectives were achieved using a test setup with control and measuring instruments to determine the thermomechanical characteristics of elements made of functional intermetallic compounds with different geometric and physical parameters, and by plotting the force-temperature curves. Based on the results of experimental studies, thermomechanical characteristics (dependencies of the reactiveforce developed by thermosensitive elements on their heating temperature) were constructed, and specific indicators of reactive force generation relative to the mass of thermosensitive elements were determined. It was established that samples at a heatingtemperature of +90...+100 °C restore their initial shape (after preliminary deformation) in 0.15 s. The specific indicator of reactive forcegeneration relative to the unit massof thermosensitive elements was determined to be –0.97 W/g. The significanceof the results obtained lies in the fact that the results of experimental studies and the established regularities will be used as a basis for the creation of a heat engine and,on its basis, an electrical installation for the generation of electrical energy operating with low-potential sources of thermal energy –secondary heat energy from technological cycles, water reservoirs of thermal andnuclear power plants, as well asthermal sources.

Principalele obiective ale lucrării sunt studierea caracteristicilor termomecanice și stabilirea modelelor de generare a forței reactive de către elementele realizate din compuși intermetalici funcționali Cu-Al-Mn pentru utilizarea lor ulterioară în motoarele termice ale centralelor electrice. Obiectivele au fost atinse utilizândun set de testare cu instrumente de control și măsurare pentru a determina caracteristicile termomecanice ale elementelor realizate din compuși intermetalici funcționali cu diferiți parametri geometrici și fizici și prin trasarea curbelor forță-temperatură. Pe baza rezultatelor studiilor experimentale, au fost construite caracteristicile termomecanice (dependențele forței reactive dezvoltate de elementele termosensibile de temperatura lor de încălzire) și au fost determinați indicatori specifici ai generării forței reactive în raport cu masa elementelor termosensibile.S-a stabilit că probele la o temperatură de încălzire de +90...+100 °C își restabilesc forma inițială (după deformarea preliminară) în 0,15 s. Indicatorul specific al generării forței reactive în raport cu unitatea de masă a elementelor termosensibile a fost determinat a fi –0,97 W/g.Semnificația rezultatelor obținute constă în faptul că rezultatele studiilor experimentale și regularitățile stabilite vor fi utilizate ca bază pentru creareaunui motor termic și, pe baza acestuia, a unei instalații electrice pentru generarea energiei electrice care funcționează cu surse de energie termică depotențial redus –energie termică secundară din ciclurile tehnologice, rezervoarele de apă ale centralelor termice și nucleare, precum și surse termice.

Основными целями работы являются исследование термомеханических характеристик и установление закономерностей генерации реактивного усилия элементами из функционального интерметаллида Cu-Al-Mn для дальнейшего их использования в тепловых двигателях электроустановок генерации электрической энергии. Цели реализованы с помощью созданной опытной установки с использованием контрольно-измерительных приборов для определения термомеханических характеристик элементов из функционального интерметаллида сразличными геометрическими и физическими параметрами; построением характеристик зависимости усилия от температуры нагрева. По результатам экспериментальных исследований построены термомеханические характеристики (зависимости реактивного усилия, развиваемого термочувствительными элементами от температуры их нагрева), определеныудельные показатели генерации реактивного усилия, относительно массы термочувствительных элементов. Установлено, что образцы при температуре их нагрева +90...+100 оС восстанавливаютпервоначальную форму (после предварительной деформации) за время 0,15 с. Определен удельный показатель генерации реактивного усилия, относительно единицы массы термочувствительных элементов, который составляет -0,97 Вт/г.Значимость полученных результатов заключается в том, что полученные результаты экспериментальных исследований и установленные закономерности будут положены в основу создания теплового двигателя,и на его базе,электроустановки для генерации электрической энергии, работающих с низкопотенциальными источникамитепловой энергии -вторичная тепловая энергия технологических циклов, водные резервуары тепловых и атомных электростанций, а также термальные источники.