Chłodzenie termoakustyczne - model numeryczny urządzenia elementarnego

• Autorzy: Grzywnowicz K. , Remiorz L.

Warianty tytułu

EN

Termoacoustic cooling - numerical model of elementary device

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Doskonalenie technologii energetycznych jest związane z ciągłym wzrostem wymagań dotyczących zarówno parametrów technicznych, jak i środowiskowych, związanych z produkcją różnych użytecznych form energii. Wśród obszarów, podlegających ciągłej modernizacji, jest również chłodnictwo. Postęp jest tutaj widoczny w obszarze doskonalenia istniejących technologii, a także w poszukiwaniu nowych rozwiązań. Jednym z obecnie rozwijanych kierunków badań jest chłodnictwo termoakustyczne. Ze względu na interdyscyplinarny charakter zjawiska, łączącego akustykę i przepływ ciepła, modelowanie tego procesu jest zadaniem trudnym. Niemniej, obecny poziom rozwoju technik modelowania numerycznego pozwala na osiąganie zadawalających rezultatów. W artykule przedstawiono wyniki badań modelowych zjawiska termoakustycznego zachodzącego w elementarnym urządzeniu chłodniczym. W pracy opisano budowę fizyczną prostego urządzenia, a także przedstawiono odpowiedni model numeryczny wraz z parametrami brzegowymi i początkowymi. Uzyskane w procesie modelowania wyniki przedstawiają odpowiednie rozkłady temperatur w charakterystycznych obszarach urządzenia i obrazują zachodzące zjawisko termoakustyczne.

EN

Improvement of power technologies is connected with continuous rise in demand, concerning both technological and ecological parameters of useful forms of energy production. Among the fields of modernization, generation of cooling power may be stated. Progression in this field is especially visible due to improvement of state-of-the-art technologies, as well as research in promising solutions. One of currently investigated research paths is thermoacoustic cooling. Due to an interdisciplinary nature of the phenomenon, connecting acoustics with heat transfer, modelling of the process states a difficult task. However, contemporary level of numerical tools development allows to obtain satisfactory results of such analyses. In this paper the results of model investigation of an elementary cooling device are presented. The construction of simple device, as well as an adequate numerical model, coupled with boundary and initial conditions is described. The results obtained during the numerical modelling process present temperature distributions in characteristic zones of the device and illustrate the thermoacoustic phenomenon.

Słowa kluczowe

PL

termoakustyka; chłodzenie termoakustyczne; modelowanie numeryczne

EN

thermoacoustics; thermoacoustic cooling; thermoacoustic phenomenon

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2017
• Tom: Nr 4
• Strony: 63--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Grzywnowicz K.

• Politechnika Śląska

autor

Remiorz L.

• Politechnika Śląska

Bibliografia

• [1] Remiorz L., Dykas S., Rulik S.: Numerical Modellling of Thermoacoustic Phenomenon as Contribution to Thermoacoustic Engine Model, Task Quarterly 14 No. 3, 2010, s. 257-269
• [2] Berson A., Michard M., Blanc-Benon P.: Measurement of acoustic velocity in the stack of a thermoacoustic refrigerator using particle image velocimetry, Heat and Mass Transfer (2008) nr 44, 2007, s. 1015-1023
• [3] Tijani M.E.H., Zeegers J.C.H., de Waele A.T.A.M., Design of thermoacoustic refrigerators, Cryogenics nr 42 (2002), 2001, s. 49-57
• [4] Lotton P. i in.: Transient temperature profile inside thermoacoustic refrigerators, International Journal of Heat and Mass Transfer nr 52 (2009), 2009, p. 4986-4996
• [5] Minner B.L., Braun J.E., Mongeau L.: Optimizing the Design of a Thermoacoustic Refrigerator, International Refrigeration and Air Conditioning Conference, Paper nr 343, 1996
• [6] Zhu S.L. i in.: Characterization of a 300Hz thermoacoustically-driven pulse tube cooler, Cryogenics 49 (2009), 2008, s. 51-54
• [7] Swift G., Wollan J.: Thermoacoustics for Liquefaction of Natural Gas, GasTIPS Fall 2002 nr 4 (8), 2002, s. 21-26
• [8] Russell D. A., Weibull P.: Tabletop thermoacoustic refrigerator for demonstrations, American Journal of Physics Vol. 70, 2002, s. 1231-1233
• [9] Poese M. E. i in.:, Thermoacoustic refrigeration for ice cream sales, The Penn State University Applied Research Laboratory 2004
• [10] Newman J. i in.: Thermoacoustic Refrigeration, GSET Research Journal 2006, 2006, s. 1-9
• [11] Rulik S., Remiorz L., Dykas S.: Application of CFD technique for modelling of the termoacoustic engine, Archives of Thermodynamics 32 (2011), No.3, 2011, s. 175-190
• [12] Tijani M.E.H., Zeegers J.C.H., de Waele A.T.A.M.: Construction and performance of a rhermoacoustic refrigerator, Cryogenics 42 (2002), s. 59-66
• [13] Amjadi A., Abolhassani M.R., Basir Jafari S.: Acousto-refrigerator with an adjustable mechanical resonator, IJE Transactions B: Applications Vol. 21 nr 2, 2008, s. 183-196
• [14] Matveev K.: Thermoacoustic Instabilities in the Rijke Tube: Experiments and Modeling, California Institute of Technology, Pasadena 2003
• [15] Toffolo A., Masi M., Lazzaretto A.: Low computational cost CFD analysis of thermoacoustic oscillations, Applied Thermal Engineering 30 (2010), s. 544-552
• [16] Tijani M.E.H.: Loudspeaker-driven thermo-acoustic refrigeration, Technische Universiteit Eindhoven, Eindhoven 2001

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).