Facultatea de Fizică
Universitatea "Al.I.Cuza" Iaşi
|
| Titlu: Fenomene termoacustice. Aplicatii in tehnici de racire |
| Autori: Gheorghe Taran1, Grigore Ţărnă1, Cristian Baban1 |
| Afiliere: 1Facultatea de Fizică, Universitatea "Al. I. Cuza", Iaşi, Romania |
| Abstract: Fenomenele termoacustice includ printre altele transformarea energiei termice în energie acustică sau pomparea căldurii de la o sursa rece la o sursă caldă utilizând undele sonore. Aceste fenomene pot fi puse uşor în evidenţă cu ajutorul tubului Sondhaus sau tubului Rijke. În domeniul temperaturilor joase pot fi puse în evidenţă oscilaţiile Taconis. Istoricul termoacusticii îşi are începutul in secolul XIX, atunci Lordul Rayleigh a oferit doar o descriere calitativă, o descriere matematică riguroasă aparând mult mai tirziu. Aceste fenomene au aplicaţii importante în domeniul maşinilor termice atît pentru producerea de energie cât şi în dispozitivele de răcire, având marele avantaj al eliminării părţilor mobile (pistoane). În această lucrare prezentăm un dispozitiv experimental (adaptat după lucrarea [1]) care demonstrează fenomenul de răcire termoacustică. Dispozitivul este compus dintr-un tub cilindric închis la un capăt, la celălălt capăt fiind prevăzut cu o sursă de unde sonore cu frecvenţă şi putere variabilă. Dispozitivul mai conţine un „dop poros” (stack) format din tuburi cu diametrul mai mic de 0,5 mm şi un termocuplu. Pompa de caldură şi masina frigorifică au drept scop transferul de căldură de la sursa rece la sursa caldă utilizând lucrul mecanic furnizat din exterior. În cazul nostru acesta este furnizat de undele acustice staţionare ce se stabilesc în interiorul tubului rezonator. Studiind gazul în interiorul tuburilor „dopului poros”, observăm că sub influenţa undei longitudinale el suferă un proces ciclic. Iniţial gazul este deplasat spre capătul închis al tubului, se comprimă, temperatura sa creşte şi deoarece temperatura sa este este mai mare decat temperatura pereţilor, gazul cedează caldură micşorându-şi şi mai mult volumul. Apoi gazul este deplasat către capătul deschis al tubului se destinde, se răceşte şi deoarece are temperatura mai joasa ca temperatura pereţilor el va primi de la aceştia caldură. Efectul net care poate fi înregistrat este stabilirea unui gradient de temperatură de-a lungul „dopului poros” măsurat cu ajutorul termocuplului. De asemenea este prezentată şi o analiză teoretică a pe baza ecuaţiilor care descriu fenomenele termoacustice. [1] D. A. Russell, P. Weibulla, Am. J. Phys. 70 (2002), 1231 |
Download link:
|
|
|
