Термоакустика

Термоакустика — раздел акустики, изучающий взаимодействие тепла и звука. Способы возбуждения звука при помощи тепла описаны в 1877 году Рэлем в книге «Теория звука». В 1950-х годах интерес к изучению термоакустических колебаний вызван необходимостью изучения неустойчивостей в камерах сгорания установок с большими перепадами температур. В 1970-х годах Н. Ротт открыл, что звуковое поле может создавать однонаправленный поток тепла^[1].

В настоящее время создаются как термоакустические двигатели^[2] так и термоакустические холодильники, а также другие устройства, использующие термоакустические эффекты, например громкоговорители^[3]^[4]^[5].

Термоакустические эффекты Править

Различают прямой и обратный термоакустический эффект. Прямой термоакустический эффект впервые был сформулирован Лордом Рэлеем: «Если газу в момент наибольшего сжатия сообщить тепло, а в момент наибольшего разрежения тепло отобрать, то это стимулирует акустические колебания»^{[источник не указан 1414 дней]}. Таким образом, прямой термоакустический эффект описывает условия преобразования тепловой энергии в акустическую.

Обратный термоакустический эффект — это использование энергии акустической волны для формирования градиента температур в пористой среде. Впервые он был обнаружен Гиффордом и Ладсвортом и апробирован для создания холодильника на основе стоячей звуковой волны^{[источник не указан 1414 дней]}. Несмотря на близость термодинамического цикла в термоакустических устройствах к циклу Стирлинга, степень сжатия газа в них значительно меньше, чем у машин Стирлинга, что связано со структурой акустической волны. По этой причине плотность энергетического потока в них меньше, а значит перспектива использования их в качестве высокомощных двигателей меньше, чем у двигателей Стирлинга. Вместе с тем, отсутствие поршней в таких устройствах увеличивает КПД при малой производительности. Всё это сводится к тому, что наиболее коммерчески востребованными термоакустическими устройствами сегодня являются не двигатели, а криогенные минихолодильники. С учётом того, что ресурс таких систем определяется только ресурсом компрессора, с начала 21 века практически все крупные производители криогенных систем для космоса перешли на термоакустические криогенные системы (пульсационные трубы) с электрическим компрессором^{[источник не указан 1414 дней]}. Некоторые такие рекордсмены проработали в космосе более 100 000 часов^{[источник не указан 1414 дней]}.

См. также Править

Пирофон

Примечания Править

↑ Термоакустика Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine.
↑ Новый тепловой двигатель хвастается минимумом подвижных частей Архивная копия от 10 февраля 2011 на Wayback Machine.
↑ Финны создали динамик без традиционной мембраны Архивная копия от 9 февраля 2011 на Wayback Machine.
↑ Flexible, Stretchable, Transparent Carbon Nanotube Thin Film Loudspeakers Архивная копия от 13 июля 2014 на Wayback Machine — Nano Letters (ACS Publications).
↑ Underwater Sound Generation Using Carbon Nanotube Projectors // Nano Letters : журнал. — 2010. — Т. 10. — С. 2374–2380. (недоступная ссылка)

[1] Термоакустика Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine.

[2] Новый тепловой двигатель хвастается минимумом подвижных частей Архивная копия от 10 февраля 2011 на Wayback Machine.

[3] Финны создали динамик без традиционной мембраны Архивная копия от 9 февраля 2011 на Wayback Machine.

[4] Flexible, Stretchable, Transparent Carbon Nanotube Thin Film Loudspeakers Архивная копия от 13 июля 2014 на Wayback Machine — Nano Letters (ACS Publications).

[5] Underwater Sound Generation Using Carbon Nanotube Projectors // Nano Letters : журнал. — 2010. — Т. 10. — С. 2374–2380. (недоступная ссылка)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]