Ещё одно применение термоакустики – термоакустические пары. Такая пара представляет собой два совмещённых устройства: термоакустический двигатель и термоакустический холодильник (Рис. 12).

Рисунок 12. Холодильник Хофлера.

В такой конфигурации термоакустический двигатель является компрессором для термоакустического холодильника. Преимущество такой системы в том, что она совсем не имеет подвижных механических частей и скользящих уплотнений, а значит технологичнее в изготовлении, дешевле и гораздо долговечнее механических систем.

Современные термоакустические устройства
За последние годы термоакустика шагнула вперёд, начав разработки во многих областях техники. Конечно далеко не все они доведены до серийного производства, но результаты уже есть.

Таблица 1. Основные отрасли перспективного применения термоакустики

В Лос-Аламосской Национальной Лаборатороии создана тепловая термоакустическая холодильная установка, способная сжижать природные газы в полевых условиях (Рис.13).

Рисунок 13. Термоакустическая установка для ожижения природного газа.

Эта установка представляет собой термоакустическую пару, которая в качестве энергии использует тепло сжигаемого газа. При этом на сжижение 3/4 газа сжигается 1/4 часть..
Криогенное охлаждение кроме того применяется для охлаждения электроники. Военно-морской флот США использует Бортовой Термоакустический Охладитель Электроники (SETAC) для охлаждения электрооборудования на борту одного из их эсминцев. Приложение, подобное этому, обнаруживаем в космической отрасли, где в 1992 на борту шатла “Дискавери” был запущен Космический Термоакустический Холодильник (STAR). Это было ответом на потребность в надёжном, компактном и долговечном космическом криогенном холодильнике для охлаждения датчиков на борту.
Разработчики космических систем так же проявляют интерес и к термоакустическим двигателям. Так термоакустический электрогенератор фирмы Northrop Grumman использовался на борту шатла в системе энергоснабжения (Рис. 14)

Рисунок 14. Термоакустический электрогенератор на основе тороидального двигателя.

Это направление осваивают и производители бытовой техники. В настоящее время завершается экспериментальная отработка по проекту SCORE (Печь для приготовления пищи, охлаждения продуктов и получения электроэнергии). Это международная исследовательская программа под руководством Ноттингемского университета. Её цель – довести до совершенства термоакустическую систему, работающую на биомассе, которая будет доступна по цене, безопасна и будет представлять собой достойную замену традиционным энергоносителям, необходимым в странах третьего мира. Печь SCORE будет функционировать как многостороннее домашнее устройство, а именно, печь для приготовления пищи, холодильник и электрический генератор – всё в одном. Работы по созданию аналогичных установок сегодня ведутся в США и Канаде. Заявленные КПД энергопреобразования таких систем в среднем составляют 15%, но ресурс эксплуатации огромен.

Особые надежды на термоакустику  питает альтернативная энергетика. Ведь ежедневно миллионы джоулей тепловой энергии выбрасываются человечеством и в буквальном и в переносном смысле в трубу в виде выхлопов автомобилей и печных труб, тепловых сбросов заводов и электростанций. А ведь ещё есть солнечная энергия! Универсальные термоакустические устройства (MEMS TARы), выполненные в виде «таблеток» по технологии компьютерных ЧИПов (Рис. 15) можно будет собирать в батареи и наклеивать на горячие поверхности для получения электроэнергии.

Рисунок 15. TAR в разрезе. Красным обозначена горячая поверхность, синим – холодная поверхность, жёлтым - теплоизолятор, голубым – акустический волновод, сиреневым - электродинамический узел.

В серийном производстве их изготовление будет очень дешёвым, и, сегодня рассматривается разработчиками, прежде всего, как альтернатива солнечным батареям.
Я очень коротко попытался ответить на основные категории вопросов, возникающих у вас в связи с термоакустикой. Конечно, охватить всю огромную тему в таком маленьком обзоре невозможно. Более того, многие вопросы можно снять, лишь прибегая к сложным формулам, которые мы в самом начале условились избегать. Если кому-то очень интересно, то ответы на большинство вопросов, подтверждённые расчётами и экспериментами, можно найти в англоязычных научных журналах и библиотеках патентов по запросам thermoacoustics, pulse tube и др. К сожалению русскоязычные публикации на эту тему в сети отсутствуют.

С уважением, Воротников Геннадий Викторович.

Задать вопрос Геннадию Викторовичу можно на нашем форуме, где я специально создал тему - термоакустика

Больше по этим движкам можно найти в интернете погуглив через поиск такие фразы:

Lamina Flow Engine

и

thermoacoustic Stirling engine

дерзайте и вас накроет желание собрать нечто подобное.

СМОТРИ МОИ ВИДЕОУРОКИ на YouTube

Оказать финансовую помощь моим разработкам и сайту