Termoakustik, ısı ile ses dalgaları arasındaki enerji alışverişinden yararlanır. Bir sıcaklık farkı akustik salınım üretebilir; ters yönde ise akustik güç, ısının soğuk bölgeden sıcak bölgeye taşınmasını sağlayabilir. Bu iki çalışma biçimi, enerji ve soğutma teknolojileri için farklı olanaklar açar.

Aşağıdaki örnekler alanın genel uygulama ve araştırma yönlerini tanıtır. Teknolojinin olgunluğu uygulamaya göre değişir; verim, maliyet ve çevresel katkı, kullanılan ısı kaynağına ve bütün sistemin tasarımına bağlıdır.

1. Soğutma ve ısı pompalama

Akustik olarak salınan gaz, bir yığın veya rejeneratör içindeki katı yüzeylerle ısı alışverişi yapar. Uygun faz ilişkileri ve ısı değiştiriciler sayesinde soğuk taraftan ısı çekilebilir. Gıda muhafazası, elektroniklerin sıcaklık kontrolü ve özel amaçlı soğutucular bu yaklaşımın araştırıldığı alanlardır. Tasarımda kanal aralığı, çalışma gazı ve akustik kayıplar belirleyicidir. Swift (1988) ve Tijani ve ark. (2002).

Termoakustik enerji dönüşümünü açıklayan genel şema; projeye ait bir tasarım değildir. — Gruick70 (Gruik70); İngilizce sürüm Pashute. Wikimedia Commons · CC BY-SA 3.0. Görsel yalnızca gösterim boyutunda ölçeklenmiştir / Display size only.

Paralel plakalı yığın örneği: gaz ile katı yüzeyler arasındaki ısı alışverişini incelemek için kullanılan bir yapı. — Aadiwa (English Wikibooks). Wikimedia Commons · CC BY-SA 2.5. Görsel yalnızca gösterim boyutunda ölçeklenmiştir / Display size only.

2. Atık ısıdan akustik güç ve elektrik üretimi

Bir termoakustik ısı makinesi, sıcak ve soğuk bölgeler arasındaki farkı akustik güce dönüştürebilir. Bu güç, uygun bir elektromekanik dönüştürücüyle elektriğe çevrilebilir. Endüstriyel atık ısının değerlendirilmesi araştırma hedeflerinden biridir. Isı makinesinin başarısı ile tüm elektrik üretim sisteminin başarısı ayrı ölçütlerle değerlendirilir. Backhaus ve Swift (1999); Jin ve ark. (2015).

Elektromanyetik jeneratörün eğitim modeli. Elektriğe dönüşüm ilkesini temsil eder; termoakustik jeneratör veya doğrusal alternatör değildir. — Jrs9550. Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0. Görsel yalnızca gösterim boyutunda ölçeklenmiştir / Display size only.

3. Güneş enerjisiyle soğutma

Güneşten elde edilen ısının bir termoakustik sürücüyü beslemesi, bu sürücünün de bir soğutucuyu çalıştırması mümkündür. Adeff ve Hofler’in 2000 tarihli deneysel çalışması bu yaklaşımın erken örneklerindendir. Güneş kaynağının değişkenliği, ısıl depolama, başlangıç koşulları ve sistemin eşleştirilmesi önemli tasarım konularıdır. Adeff ve Hofler (2000), kurumsal açık arşiv.

Parabolik oluk güneş yoğunlaştırıcıları: güneş ısısının toplanmasını temsil eden bir tesis fotoğrafı; termoakustik soğutma tesisi değildir. — Kjkolb. Wikimedia Commons · CC BY 2.5. Görsel yalnızca gösterim boyutunda ölçeklenmiştir / Display size only.

4. Kriyojenik soğutma

Termoakustik sürücüler, darbe tüplü soğutucular gibi sistemlerle birleştirilerek düşük sıcaklıklara ulaşmak üzere araştırılmıştır. Darbe tüplü soğutucuların tümü ısıyla sürülmez; birçok sistem mekanik kompresör kullanır. Bu nedenle sürücü tipi, soğuk uçtaki hareketli parça gereksinimi ve hedef sıcaklık birlikte ele alınmalıdır. Radebaugh (2003), Pulse Tube Cryocoolers.

Dewar kabında sıvı azot: kriyojenik sıcaklıklar için temsili görsel. Fotoğraf bir termoakustik soğutucuyu göstermez. — Ryabitskii. Wikimedia Commons · CC BY 4.0. Görsel yalnızca gösterim boyutunda ölçeklenmiştir / Display size only.

5. Doğal gazın sıvılaştırılması

Isıyla üretilen akustik gücün kriyojenik bir soğutma kademesini beslemesi, doğal gaz sıvılaştırma çalışmaları kapsamında incelenmiştir. Bu yaklaşımda ısı kaynağı, akustik güç iletimi ve düşük sıcaklık çevriminin uyumu önem taşır. Radebaugh (2003); Jin ve ark. (2015).

Wilhelmshaven LNG terminali: doğal gaz altyapısını temsil eder. Fotoğraf termoakustik sıvılaştırma düzeneği değildir. — Din21 / Deutsche Energy Terminal. Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0. Görsel yalnızca gösterim boyutunda ölçeklenmiştir / Display size only.

6. Araştırma, eğitim ve gösteri deneyleri

Isı ile sesin etkileşimi; rezonans, dalga hareketi, faz farkı ve enerji dönüşümü kavramlarını birlikte öğretmek için elverişlidir. Rijke tüpü gibi deneyler ısıyla beslenen salınımları görünür ve işitilebilir kılar. Üniversite laboratuvarlarında ölçüm, modelleme ve tasarım çalışmaları için de yararlı bir araştırma alanıdır. UCLA Rijke tüpü gösterimi; Swift (2017).

Bir model mühendisliği etkinliğindeki ısı makinesi gösterim düzenekleri. Eğitim bağlamını temsil eder; belirli bir termoakustik prototip olarak tanımlanmamıştır. — 1sfoerster. Wikimedia Commons · CC BY-SA 3.0. Görsel yalnızca gösterim boyutunda ölçeklenmiştir / Display size only.

Daha fazlasını okumak için

Bu sayfadaki bağlantılar özgün çalışmaların, bilimsel derlemelerin ve kurumsal kaynakların kayıtlarına gider. Isı kaynağından son kullanım yüküne kadar bütün sistemin ölçülmesi; soğutma gücü, elektrik çıkışı ve verim iddialarının değerlendirilmesi için gereklidir.