Termoakustikk går i korte trekk ut på å utnytte den lille temperaturdifferansen som genereres av trykkdifferansene som dannes av all lyd. En økning av trykket i en gass vil også øke temperaturen. Termoakustiske kjølere bygges for å oppnå høyest mulig lydtrykk slik at denne varmeforandringen blir størst mulig. Varmeforandringen utnyttes ved hjelp av en buffer som kalles stakk. Stakkens oppgave er å lagre varme mens den flyttes fra et sted til et annet. Gassen som resonerer gjennom stakken flytter litt varme oppover ved hver svingning på samme måte som en menneskelig bøttekjede flytter vann. Ved å plassere en varmeveksler i varm side som kan ta ut overskuddsvarmen, blir det mulig å kjøle ned noe i kald side av stakken. For å oppnå en målbar kjøleeffekt, ble kjøleren bygget større og mer komplisert enn kjøleren i forrige prosjekt. Før selve byggingen, ble kjøleren simulert i Comsol Multiphysics for å avgjøre viktige designkriterier. Den optimale rørlengden ved gitt frekvens, ble funnet til 98,3 cm. Selve byggingen ble gjort på mekanisk verksted ved NTNU. Det ble brukt et kraftig PA høytalerelement for å få maksimal effekt. Et akrylrør ble brukt som resonansrør og de fleste andre delene ble produsert i aluminium. En blokk av det keramiske materialet Celcor ble valgt til stakk. Dette materialet hadde alle de viktige egenskapene en god termoakustisk stakk burde ha. Systemet som gjorde det ble mulig å måle effekten, bestod av en varmetråd i den kalde siden av stakken og en varmeveksler for gjennomføring av vann i den varme siden. Systemet ble først testet for å avgjøre hvor i røret stakken burde stå. Den optimale plassering var ca 2 cm fra toppen av resonatoren. Dette var ikke et forventet resultat og plasseringen ville dessuten gjort montering av varmeveksleren umulig. Det ble så målt trykkfordeling i røret, dempning og refleksjonsfaktor til stakken for å finne årsaken til den uventede optimale plasseringen. En direkte årsak til at kjøleren hadde best ytelse med stakken 2 cm fra toppen, i trykkmaksima av kvartbølgen, ble imidlertid ikke funnet. Stakken ble så fastmontert ca 5 cm fra toppen, varmetråden og varmeveksleren montert henholdsvis under og over denne. For å kunne finne et bra mål på kjøleeffekten ble varmeoverføringskoeffisienten til systemet målt. Denne ble funnet ved å sette forskjellige effektlaster i varmetråden til temperaturen i systemet stabiliserte seg. Ved stabil temperatur vil all varme som blir tilført systemet gå ut gjennom rørveggen. Varmeoverføringskoeffisienten ble målt til 0,23 watt/grad. Ved å bruke den målte varmeoverføringskoeffisienten ble kjøleeffekten og virkningsgraden målt med en last fra 0 til ca 40 watt. Med 5 cm lang stakk oppnådde kjøleren en kjøleeffekt på ca 5 watt ved 14 grader og ca 15 watt ved 20 grader. Dette beviste at kjøleren klarte å pumpe en betydelig mengde varme, men at den ikke klarte å gjøre dette ved lave temperaturer. Dette ble antatt å skyldes at kjøleren ikke oppnådde høy nok temperaturdifferanse i utgangspunktet.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ntnu-10524 |
| Date | January 2009 |
| Creators | Vaule, Tormod Moen |
| Publisher | Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Institutt for elektronikk og telekommunikasjon, Institutt for elektronikk og telekommunikasjon |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Norwegian |
| Detected Language | Norwegian |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0019 seconds