شبیه سازی عددی یخچال ترموآکوستیک و بررسی تاثیر طول تشدید کننده و سیال عامل بر عملکرد آن

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ازاد اسلامی واحد تهران مرکزی

2 استادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی

3 دانشیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی

چکیده

در این مطالعه تاثیر تغییر طول تشدید کننده و تغییر گازهای هلیم، نیتروژن و آرگون به عنوان سیال عامل بر عملکرد یخچال ترموآکوستیک حرارت محور مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی توسط روش‌های عددی کامپیوتری انجام شده و نتایج آن با نتایج نرم افزار دلتا ای. سی. مقایسه شده و مطابقت بسیار خوبی بدست آمده است. با افزایش طول لوله‌ی تشدید کننده دامنه‌ی فشار به ترتیب برای هلیم، نیتروژن و آرگون افزایش، و فرکانس نوسانات گاز کاهش می‌یابد. با تغییر طول لوله‌ی تشدید کننده از  m5/0 تا  m4/1 ضریب عملکرد برای نیتروژن و آرگون کاهش و برای هلیم افزایش می‌یابد. بهترین ضریب عملکرد برای گاز هلیم در طول لوله‌ی تشدید کننده‌ی  m4/1 و با توان خنک کاری  W4/246 بدست آمده است.

کلیدواژه‌ها


[1]      Swift, G.W., "Thermoacoustic Engines", Acoustical Society of America, Vol. 84, No. 4, pp. 1145-1180, (1988).

 

[2]      Luo, E., Dai, W., Zhang, Y., and Ling, H., "Thermoacoustically Driven Refrigerator with Double Thermoacoustic-stirling Cycles", Applied Physics Letters, Vol. 88, No. 7, 074102, doi: 10.1063/1.2176855, (2006).

 

[3]      Yazaki, T., Biwa, T., and Tominaga, A., "A Pistonless Stirling Cooler", Applied Physics Letters, Vol. 80, No.1, pp. 157-159, (2002).

 

[4]      Nouh, M., Aldraihem, O., and Baz, A., "Theoretical Modeling and Experimental Realization of Dynamically Magnified Thermoacoustic-piezoelectric Energy Harvesters", Journal of Sound and Vibration, Vol. 333, No. 14, pp. 3138-3152, (2014).

 

[5]      Muzet, M.P., Bedecarrats, J.P., Stouffs, P., and Lasvignottes, J.C., "Design and Dynamic Behavior of a Cold Storage System Combined with a Solar Powered Thermoacoustic Refrigerator", Applied Thermal Engineering, Vol. 68, No. 1, pp. 115-124, (2014).

 

[6]      Hariharan, N.M., "Effect of Resonator Length and Working Fluid on the Performance of Twin Thermoacoustic Heat Engine – Experimental and Simulation Studies", Computers & Fluids, Vol. 75, pp. 51-55, (2013).

 

[7]      Rott, N., "Thermoacoustics", Advances in Applied Mechanics, Vol. 20, pp. 135-175, (1980).

 

[8]      Arnott, W.P., Bass, H.E., and Raspet, R., “General Formulation of  Thermoacoustics for Stacks having Arbitrarily Shaped Pore Cross Sections”, Acoustical Society of America, Vol. 90, No. 6, pp. 3228-3237, (1991).

 

[9]      Swift, G.W., "Thermoacoustic Engines and Refrigerators", Encyclopedia of Applied Physics, Vol. 21, pp. 245-264, (1997).

 

[10]  Web Page: https://law.resource.org.

[11]  Petersen, H., "The Properties of Helium: Density, Specific Heats, Viscosity, and Thermal Conductivity at Pressures from 1 to 100 bar and from Room Temperature to about 1800 K", Technical University of Denmark, Forskningscenter Risoe, Risoe-R; Report – Annual Report, No. 224, pp. 42-42, (1970).

 

[12]  Mozaffari, F., and Sharabadi, Z.Z., "Thermodynamic Properties for Argon", Physical Chemistry and Electrochemistry, Vol. 1, No. 3, pp. 139-143, (2011).

 

[13]  Jaques, A., "Thermophysical Properties of Argon", Fermi National Accekmor Labomoq, Batavia, (1988).

 

[14]  Antanovich, A.A., Plotnikov, M.A., and Savel'ev, G.Y., "Thermodynamic Properties of Nitrogen at High Pressures", Springer, (1969).

 

[15]  Ward, W.C., John, C., and Swift, G.W., "Design Environment for Low-amplitude Thermoacoustic Energy Conversion (DELTA-EC)", Acoustical Society of America, Vol. 122, No. 5, Software and Users Guide are Available Online from: http://www.lanl.gov/thermoacoustics/, (2007).