Termoakustik Motor Nedir?

Ses dalgaları içindeki basınç salınımları, kendileriyle aynı anda gelişen sıcaklık salınımlarına yol açarlar. Sıcaklık salınımları ise akışkan ve akışkana temas eden katı yüzey arasındaki ısıl etkileşimlere sebep olur. Bu ısıl etkileşimlere termoakustik etkileşim denir. Termoakustik etkileşim prensibini kullanan cihazlardan olan termoakustik motorun detayları yazımızda.

A- A+

15.12.2018 tarihli yazı 7781 kez okunmuştur.

Termoakustik motor, bir yerden diğerine ısı pompalamak için yüksek genlikli ses dalgaları kullanan veya yüksek genlikli ses dalgalarını indüklemek için bir ısı farkını kullanan termoakustik cihazlardır. Bu tür termoakustik cihazlar; maliyetlerinin düşük, yapılarının basit olması, atmosfere zarar veren gazlar kullanmaması, hareketli parçalarının bulunmaması gibi sebeplerden dolayı ve diğer sistemlerine göre pratikteki verimlerinin düşük olmalarına rağmen ilgi görmektedirler. Ayrıca, inşaat kolaylığı ve bakım gerektirmeyen kullanımı içermesi de bu cihazların diğer avantajlarındandır.

Termoakustik bir motorun temel bileşenleri şunlardır:
►Akustik sürücü
►Yığın (stack) veya rejeneratör
►Eşanjör
►Rezonatör

Termoakustik bir motorun performansı, rezonatör tipi, stack geometrisi, frekans, çalışma gazının türü gibi çeşitli tasarım parametreleri ve ısı girişi, şarj basıncı gibi çeşitli çalışma parametrelerine bağlıdır.

►İlginizi Çekebilir: Termoakustik Kulaklık-Karbon Nanotüp Teknolojisi

Termoakustik Motor Nasıl Çalışır?

Termoakustik motorlar, ses dalgalarını harekete dönüştürmek suretiyle çalışırlar. Ses dalgaları, motor tüpü içinde bulunan metal elyaf topağının bir ucunun dışarıdan ısıtılırken diğer ucunun soğuk kalmasıyla oluşur. Isınan kenar, tüpün içinde gidip gelen bir basınç dalgası oluşmasına neden olur. Bu dalganın sönümlenmemesi, piston ve metal elyaf arasında kalan ve tüpe göre daha dar olması gereken deliğin çapına ve boyuna bağlıdır. Oluşan akustik dalga tüp içindeki hava basıncında dalgalanmalara neden olur. Tüp içinde oluşan bu dalgalanmalar ise pistona gerekli hareketi sağlar. Motorun çalışabilmesi için ilk hareketin dışarıdan verilmesi gerekir. Aksi halde basınç dengede kalır ve motor çalışmaz.

Termoakustik Motor Türleri

İki tür termoakustik motor vardır.

►Ayaklı dalgalı termoakustik motor (standing wave thermoacoustic engine): Ayaklı dalgalı termoakustik motor, tipik olarak 'yığın (stack)' olarak adlandırılan termoakustik bir elemente sahiptir. Yığın, katı gazlar ile temas halinde iken çalışma gazının salınımını sağlayan gözeneklere sahip katı bir bileşendir. Ayaklı dalgalı termoakustik motorlarda, bir veya daha fazla termal penetrasyon derinliği olan gözeneklere sahip olmak yararlıdır. Bu, basınç ve hız arasında optimal faz oluşturmak ve optimal bir ısı etkisi yaratmak için gereklidir.

►Seyyar dalgalı termoakustik motor (travelling wave thermoacoustic engine): Seyyar dalgalı termoakustik motor, genellikle 'rejeneratör' olarak adlandırılan termoakustik bir elemente sahiptir. Bu tip termoakustik motorlar, bir rezonatör tüpü, bir rejeneratör, üç ısı eşanjörü ve bir baypas halkası içeren bir döngüden oluşur. Rejeneratör, yüksek ısı kapasitesine sahiptir. Gaz rejeneratörden geri ve ileri akarken, rejeneratör malzemeden ısıyı alır ve periyodik olarak depolar. Döngüdeki ana enerji akışı, darbe (pulse) tüpü ve bypass halkası vasıtasıyla sıcak ısı eşanjöründen, rejeneratörün (ana ısı değiştirici) diğer tarafındaki ısı değiştiricisine doğrudur. Yığının aksine, rejeneratördeki gözenekler termal penetrasyon derinliğinden çok daha küçüktür, bu nedenle gaz ve malzeme arasındaki termal temas çok iyidir.