بررسی عددی تاثیر فرکانس، نسبت فشار مولدصوتی و اختلاف دمای مبدل های حرارتی در یخچال های ترموآکوستیک

یخچال ترموآکوستیک با استفاده از امواج صوتی، گرما را از منبع دما پایین به منبع دما بالا منتقل می کند. به دلیل عدم استفاده از قطعات متحرک، مواد سمی و آلاینده یخچال های ترموآکوستیک مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. در این مقاله، از کدهای اپن فوم برای شبیه سازی یخچال ترموآکوستیک استفاده شده است. معادلات ناویراستوکس تراکم پذیر گذرا و معادله حالت در الگوریتم پیمپل به طور هم زمان حل شده اند. تاثیر پارامترهایی چون نسبت فشار مولدصوتی، اختلاف دمای مبدل های حرارتی و فرکانس مولدصوتی برای دو سیال هوا و هلیوم بررسی شده است. در این تحلیل طول مبدل های حرارتی و استک ثابت درنظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهند که با افزایش نسبت فشار توان سرمایش یخچال افزایش پیدا می کند اما ضریب عملکرد آن کاهش پیدا می کند. 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 مبدل های حرارتی از توان سرمایش یخچال کاسته می شود و ضریب عملکرد یخچال برای هوا کاهش و برای هلیوم افزایش می یابد. کاهش فرکانس باعث افزایش طول دستگاه و کاهش توان سرمایش و ضریب عملکرد می شود. با افزایش فرکانس، طول مبدل حرارتی سرد از جا به جایی ذرات هوا بیشتر شده و مبدل حرارتی سرد به جای دفع گرما، گرما را از سیال جذب می کند و ضریب عملکرد صفر خواهد شد.