Termodynamiczne podstawy przenoszenia ciepła w termoakustycznych urządzeniach chłodniczych

• Autorzy: Grzebielec A.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Termoakustyczne urządzenia chłodnicze zdobywają coraz większą popularność przede wszystkim w chłodnictwie niskotemperaturowym oraz w kriogenice. Dostępne na rynku są już między innymi skraplarki gazów kriogenicznych, takich jak azot, czy tlen. Istnieje także skraplarka gazu ziemnego, która posiada wiele zalet w porównaniu z tradycyjnymi systemami do skraplania metanu, zwłaszcza w kopalniach z niewielkim wydobyciem dziennym. Artykuł ma na celu przedstawienie informacji, jak właściwie urządzenia termoakustyczne działają i co dzieje się w poszczególnych elementach urządzenia z termodynamicznego punktu widzenia. Zwrócono w nim także uwagę na różnicę pomiędzy termoakustyczną pompą ciepła a termoakustycznym silnikiem. Okazuje się bowiem, że różnice na przykład pomiędzy silnikiem gazowym a sprężarkową pompą ciepła, są niewielkie. I wystarczy jedynie zła konstrukcja instalacji, aby urządzenie działało jako silnik, a nie urządzenie chłodnicze (czyli pompa ciepła). Należy wyjaśnić, że w artykule pompą ciepła nazywano urządzenie, które przenosi ciepło ze środowiska o niższej temperaturze do środowiska o temperaturze wyższej (czyli w tym rozumieniu pompą ciepła jest także każde urządzenie chłodnicze). Pojęcie to wymagało doprecyzowania, ponieważ w Polsce pompa ciepła kojarzona jest jako urządzenie grzewcze w budynkach (które w swojej istocie także jest urządzeniem chłodniczym). Obecnie można się spotkać z kilkoma rodzajami urządzeń termoakustycznych. Są to: - urządzenia termoakustyczne z falą stojącą, - urządzenia termo akustyczne z falą biegnącą, - rury pulsacyjne (są najczęściej pewnego rodzaju urządzeniem z falą stojącą - z tą różnicą, że zmiana ciśnienia jest inaczej wytwarzana - nie w postaci fali akustyczej, tylko w postaci mechanicznej zmiany ciśnienia). W niniejszym artykule rozważono termoakustyczne urządzenie z falą stojącą, ponieważ na jej przykładzie najprościej jest wyjaśnić mechanizmy zachodzące w urządzeniu tego typu.

Słowa kluczowe

PL

termoakustyczne urządzenia chłodnicze; skraplarki gazów kriogenicznych; model matematyczny; model z pojedynczą płytką; przepływ ciepła

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Chłodnictwo : organ Naczelnej Organizacji Technicznej
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 44, nr 7
• Strony: 12--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., rys.

Twórcy

autor

Grzebielec A.

• Zakład Aparatury Procesowej i Chłodnictwa Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Grzebielec A.: Analiza zastosowania powietrza jako gazu roboczego w termoakustycznych urządzeniach chłodniczych. Chłodnictwo 4, 2008, s. 12-15.
• [2] Kalinowski E.: Przekazywanie ciepła i wymienniki. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1995.
• [3] Piwowarski A. J.: Skraplanie gazu ziemnego. Innowacyjna koncepcja. Nafta & Gaz Biznes, maj 2002.
• [4] Swift G. W: Thermoacoustic engines. Journal of the Acoustical Society of America, 1988, vol. 84(4), strony 1145-1180.