Desenvolvimento de um refrigerador termoacústico tipo onda estacionária

Abstract

Termoacustica é um fenomeno físico no qual um gradiente de temperatura em uma parede gera uma onda sonora ressonante, ou uma onda sonora ressonante gera um gradiente de temperatura em uma parede. Este fenomeno é utilizado para se obter gradientes de temperatura da ordem dos gradientes presentes em refrigeradores dom´esticos, utilizando energia sonora. O conceito de refrigeraçao termoacustica é ecologicamente correto pois utiliza apenas gases inertes, como o helio e o argonio, como gas de trabalho. O proposito deste trabalho é apresentar uma metodologia de projeto de um refrigerador termoacustico e tamb´em compreender o efeito das suas variaveis no seu desempenho. A metodologia aplicada consiste na definiçao do gas de trabalho, seguido do projeto do atuador, que entao possibilita o dimensionamento dos parametros de projeto do refrigerador termoacustico. Para o prototipo construido foi medido um gradiente de temperatura de 19oC entre os trocadores quente e frio, com 17oC de temperatura fria, 9oC abaixo da temperatura ambiente. Contudo, os resultados obtidos nao foram muito expressivos devido as dificuldades de mediçao encontrada, como vazamentos e confiabilidade.

Thermoacoustic is a physical phenomenon witch a temperature gradient in a wall generates an acoustic resonant wave, or an acoustic resonant wave generates a temperature gradient in a wall. This phenomenon was used to obtain temperature gradients using acoustic waves, gradients the same size as those present is household refrigerators. The thermoacoustic refrigeration is a green concept because it uses only inert gases like helium and argon as working gas. The goal of this work is to present a thermoacoustic refrigerator design methodology and also to understand the effect of its variables on its performance. The applied methodology consists in the working gas definition followed by the actuator project, witch enables the thermoacoustic refrigerator parameters dimensioning. The constructed prototype reached 19oC gradient temperature between the hot and cold heat exchangers, with 17oC at the cold heat exchanger and 9oC lower than room temperature. However the results were not very expressive due to measurement difficulties, like leakages and reliability.