بررسی عددی تاثیر فرکانس، نسبت فشار مولدصوتی و اختلاف دمای مبدل‌های حرارتی در یخچال‌های ترموآکوستیک

Abstract

یخچال‌ ترموآکوستیک با استفاده از امواج صوتی، گرما را از منبع دما پایین به منبع دما بالا منتقل می‌کند. به دلیل عدم استفاده از قطعات متحرک، مواد سمی و آلاینده یخچال‌های ترموآکوستیک مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. در این مقاله، از کدهای اپن‌فوم برای شبیه‌سازی یخچال‌ ترموآکوستیک استفاده شده است. معادلات ناویراستوکس تراکم‌پذیر گذرا و معادله حالت در الگوریتم پیمپل به‌طور هم‌زمان حل شده اند. تاثیر پارامترهایی چون نسبت فشار مولدصوتی، اختلاف دمای مبدل‌های حرارتی و فرکانس مولدصوتی برای دو سیال هوا و هلیوم بررسی شده است. در این تحلیل طول مبدل‌های حرارتی و استک ثابت درنظر گرفته شده است. نتایج نشان می‌دهند که با افزایش نسبت فشار توان سرمایش یخچال افزایش پیدا می‌کند اما ضریب عملکرد آن کاهش پیدا می‌کند. هلیوم توان سرمایش بیشتری نسبت به هوا داراست اما به دلیل توان ورودی بیشتر ضریب عملکردی برابر با هوا خواهد داشت. همچنین با افزایش اختلاف دمای مبدل‌های حرارتی از توان سرمایش یخچال‌ کاسته می‌شود و ضریب عملکرد یخچال برای هوا کاهش و برای هلیوم افزایش می‌یابد. کاهش فرکانس باعث افزایش طول دستگاه و کاهش توان سرمایش و ضریب عملکرد می‌شود. با افزایش فرکانس، طول مبدل حرارتی سرد از جا‌به‌جایی ذرات هوا بیشتر شده و مبدل حرارتی سرد به جای دفع گرما، گرما را از سیال جذب می‌کند و ضریب عملکرد صفر خواهد شد.