Термоакустический эффект и термоакустическая машина.
Термоакустический эффект – это преобразование тепла в акустическую энергию (прямой термоакустический эффект) и наоборот – акустической энергии в тепловую (обратный термоакустический эффект). Соответственно термоакустические машины, которые основаны на данном эффекте, называются либо термоакустическим двигателем, либо термоакустическим холодильником.
Термоакустический эффект и термоакустическая машина:
Термоакустический эффект – это преобразование тепла в акустическую энергию (прямой термоакустический эффект) и наоборот – акустической энергии в тепловую (обратный термоакустический эффект).
Прямой термоакустический эффект возникает при следующих условиях: если газу в момент наибольшего сжатия сообщить тепло, а в момент наибольшего разрежения тепло отобрать, то это вызывает акустические колебания.
Обратный термоакустический эффект возникает при следующих условиях: если газу сообщить акустические колебания, а потом его сжать, то возникает разность температур в пористой среде, через которую проходит газ.
Таким образом, термоакустическая машина (или термомеханический преобразователь) представляет собой устройство, которое может либо производить механическую энергию акустического характера из потребления определенного количества тепла, либо потреблять акустическую энергию для перекачки тепла из холодной среды в теплую.
Термоакустические машины, о которых идет речь, соответственно называются либо термоакустическим двигателем, либо термоакустическим холодильником.
Рис. 1. Устройство простейшей термоакустической машины
@ https://fr.wikipedia.org/wiki/Thermoacoustique
Термоакустическая машина в простейшей версии состоит из акустического резонатора (выполненного в виде полой трубки), внутри которого расположен либо газопроницаемый пористый материал, либо газопроницаемая пористая структура, концы которых снабжены теплообменниками. На один из теплообменников подается тепло. Газ предварительно сжимается, затем, попадая в пористый материал, нагревается в теплообменнике, и ускоряется в своем движении. На выходе с другого конца пористого материала (пористой структуры) газ разряжается. Разница температур, создаваемая на концах пористого материала (пористой структуры) и поддерживаемая теплообменниками, приводит к образованию акустической волны в резонаторе.
И наоборот, сообщение акустической волны газу в резонаторе, последующее сжатие и прохождение его через пористый материал (пористую структуру) приведет к появлению разницы температур на теплообменниках. Акустическая волна затухает в теплообменниках и пористом материале. При этом один (первый) из теплообменников, через который поступает газ, нагревается, а другой (второй), через который газ выходит, – охлаждается. То есть акустическая волна отбирает тепло у одного (второго, холодного) теплообменника и передаёт его другому (первому, горячему). Далее, с горячего теплообменника тепло отводится в окружающую среду, а холодный теплообменник отбирает излишнюю теплоту от рабочего тела, тем самым охлаждая его.
В качестве пористого материала может быть использована проволочная сетка, а в в качестве устройства для сжатия газа – обыкновенный компрессор.
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com, https://fr.wikipedia.org/wiki/Thermoacoustique