การศึกษาการทำความเย็นด้วยคลื่นเสียง (STUDY OF SOUND WAVE COOLING)

Abstract

บทคัดย่อ

     งานวิจัยเชิงการทดลองนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาหลักการทำความเย็นแบบเทอร์โมอะคูสติกโดยอาศัยแรงดันอากาศแบบคลื่นเสียงทำให้เกิดการสั่นพ้องในหลอดเสียงแบบคลื่นนิ่ง ปรากฎการณ์เทอร์โมอะคูสติกเกิดขึ้นเมื่อเกิดการสั่นพร้องในท่อเสียง ทำให้เกิดการถ่ายเทความร้อนอย่างต่อเนื่องระหว่างปลายทั้งสองข้างของรีเจนเนอเรเตอร์ ชุดทดลองที่สร้างขึ้นประกอบด้วย แหล่งกำเนิดคลื่นเสียง ท่อเสียงรีเจนเนอเรเตอร์ อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนและสารตัวกลางในท่อเสียง คือ อากาศ ผลจากการศึกษาพบว่าความถี่ของคลื่นเสียงรูปไซน์ที่ป้อนให้กับแหล่งกำเนิดเสียง (ลำโพง) ขนาด 145 เฮิรตซ์ มีกำลัง 6.25 วัตต์ สามารถสร้างสภาวะคลื่นนิ่งภายในท่อเสียงของชุดทดลองได้ และมีอุณหภูมิแตกต่างระหว่างด้านร้อนกับด้านเย็นถึง 4 องศาเซลเซียส ที่สภาวะการเกิดคลื่นนิ่งวัดความดันอากาศภายใน Compliance volume (P_H) และภายนอก Compliance volume (P₁) พบว่าอัตราส่วน P_H/P₁ มีขนาดเพิ่มสูงขึ้นประมาณ 3 เท่า และความดันอากาศมีเฟสต่างกันประมาณ 90 องศา

Abstract

      This study focused on the experiment of thermoacoustic refrigerator that used a sound pressure wave to produce the air oscillating as a standing wave in resonator tube. A thermoacoustic phenomenon appears when there is fluid oscillating as a standing as a standing wave. This oscillation results continuous heat transfer between two end of the regenerator. A thermoacoustic demonstration device constructed in this study consists of acoustic driver, reasonable tube, resonator and heat exchangers. The experimental results showed that the frequency of 145 Hz and 6.25 W of power can produce a standing wave in the resonator tube, and the temperature difference between the hot side and cold side was 4^oC. On stage of the standing wave, the amplitude of pressure wave inside of the compliance volume (P_H) is greater than the pressure outside (P₁) of the resonator about 3 times. The phase of the pressure inside the compliance volume lags the phase of the pressure outside by 90^oC at resonance.