Table of Contents

Termoacoustic Motorların Prensleri

Termoacoustic motorları 19. yüzyılda ilk olarak matematiksel olarak tarif edilen bir fenomeni kullanıyor, ancak 20. yüzyılın son yarısında neredeyse fark ediliyor.Bir sıcaklık gradient paralel plakalar veya bir göz ardışık malzeme (profesyonel) oluşturmak için yoğun bir gaz hacmi içinde yer alan akustik oscillalar kendiliğinden oluşturulabilir.

İki birincil konfigürasyonlar var: ayakta dalga ve seyahat eden motorlar. Ayakta dalga motorlar daha basit, bir uça yakın bir yığınla tek bir tüpe güvenerek.Uygunluk-çevre motoru gibi, argon veya hava - sürekli osilasyonlu bir akış oluşturmak için bir geri bildirim döngüsü kullanın, ideal Carnot limitini bir displacer pistonu gerektirmeden.

Geleneksel Taht Teknolojileri ile Karşılaştırma

Konvansiyonel tahrik sistemleri –birak yanma motorları, gaz türbinleri ve roket motorları – aksine, baskı ve ısı üretmek için fosil yakıtların doğrudan yanmasına sahiptir. Bu sistemler genellikle yüksek sıcaklık yanmalı odalar, karmaşık valf trenleri, dönen turbomaklar ve karmaşık soğutma sistemleri, tüm bunlar aşınma, termal stres ve yorgunluk.aksolektik motorlar, temel olarak farklı bir mimariye sahiptir.

Verimlilik karşılaştırmaları işletim koşullarına bağlıdır. Modern iç yanma motorları, yaklaşık% 40-45 oranında ısıtıcılığa ulaşırken, büyük deniz dizel motorlarının %50. termoakoustic motorlarının laboratuvar prototiplerinde% 30'u aştığını ve seyahat eden dalga tasarımları, optimize edilmiş regenerlere ve ısı değiştiricilere veya emisyon kontrollerine sahip olduklarını göstermiştir.

Detaylı Bilgi İçin Anahtar Avantajlar

Azami Mekanik Kompleksi azaltıldı

Sıcak bölümde birkaç veya hareketli parçalarla, termoakoustic motorları, geleneksel motorlara ortak başarısız modları ortadan kaldırır: valf takarak, pistonlu yüzüğü giymek, yorgunluk ve türbin bıçakları ürpertici ve uzaktan uygulamalar gibi daha uzun süre bakım aralıkları ve daha büyük güvenilirlikleri uzay radyografikleri, derin deniz altları gibi.

Yakıt Flexability ve Çevre Faydaları

Çünkü ısıtma dış bir kaynaktan geliyor, motor yakıt yanma sürecinden ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı ayrı olarak ayrıştırılır, güneş enerjisi, endüstriyel fırınlardan elektrikle ısıyı yoğunlaştırır, hatta radyoisotope termoelektrik jeneratörleri kullanılır.

Sessiz Operasyon

Akustik osilasyonlar tek bir frekans veya dar bir grupta seslenir, bu kolayca çamurlu veya hatta kullanılabilir.Reciprocat motorların veya yüksek hızlı türbinlerin aksine, termoacoustic motorları, denizaltılar, elektrikli araç aralıkları için büyük bir avantajdır.

Scalability and Atariity

Termoacoustics ölçeklerinin fiziği, geniş bir boyut yelpazesi üzerinde tercih edilir. Mikro ölçekli cihazlar taşınabilir elektronik için güç watt üretebilir, ancak çok-megawatt kurulumlar, yararlı elektrik üretimi için düşünülmüş durumda. Birden çok birim, doğal olarak faz kilitleri olmadan serilerde düzenlenebilir.

Propulsion Systems'de Gelişen Uygulamalar

Uzay Propulsion

Geleneksel uzay aracı, yüksek spesifik dürtüye sahip olan kimyasal roketlere veya iyon itmelere dayanıyor, ancak ağır pervanant tanklara ihtiyaç duyuyor. Termoacoustic motorları, radyoisotope ısıtıcıları veya istasyon tutma, yörünge ayarlamaları veya interplanetary CubeSat için küçük iterleri üretmek için radyolojik enerji sistemleri ile entegre edilebilir.

Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık Havacılık

Uçakta, termoakoustic motorları yardımcı güç birimleri (APUs) olarak hizmet edebilir veya yerel hava hareketliliği araçları için çeşitli yakıt jeneratörleri araştırılır. Dış bir kombinde sürdürülebilir havacılık yakıtı yakmaya kadar, akustik motorlar, düşük titreşim ve gürültü seviyeleri kentsel hava hareketliliği araçları için caziptir.

Deniz Kuvvetleri

Gemiler asal adaylardır, çünkü gürültü kısıtlamaları ana motordan daha az şiddetli ve atık ısı geri kazanılabilir. Bir termoakoustic alt döngü, pompalar, elektronik veya hatta pervane mili yardımı için egzoz ısısını dönüştürerek genel verimliliği artırabilir. Sıcaklık motorunu değiştirmeden yakıt yakıt yakıt yakma yeteneğinin kendisi de bozulmamış.

Ground Transportation

Kamyonlar için, trenler ve yüksek otoyol araçları için, termoakoustic jeneratörler geleneksel alternatörlerin yerini alabilir veya soğutma, hidrolik sistemler ve kabin iklim kontrolü için yardımcı bir güç sağlayabilir. Hibrit trenlerde, motor sürekli olarak en iyi yükte çalıştırılabilir, elektrikli sürüş üst düzey talepleri, yakıt tüketimi ve emisyonlarını azaltır. lokomotif platformları üzerinde Prototip sistemleri, egzoz ısı kurtarma cihazları olarak kullanıldığında% 15-20 tasarruf sağlayabilir.

Mevcut Zorluklar ve Araştırma Yolları

Zorlu yararlarına rağmen, birkaç teknik engel termoakoustic propulsion ana akım haline gelmeden önce aşılmalıdır.

Güç Ikyok

Mevcut termoakoustik motorların akustik gücü yoğunluğu genellikle yüksek basınçlı operasyon (100 bara kadar) ve birim başına güç artırmak için seramik matrisler gibi hafif malzemeler kullanılarak.

Heat Exchanger Design

Termoacoustic motorun performansı, ısı transferinin ağırlığını azaltırken karmaşık yapıların üretimine izin verir. Los Alamos Ulusal Laboratuvarı, motor verimliliğini 10–15 oranında artıran kompakt ısı değiştiricileri için tasarım kılavuzlarını yayınladı.

Malzemeler ve Maliyet

Sıcak ısı değiştiricisi ve yığın yüksek sıcaklıklara (tipik olarak 500-1000 °C) ve tekrarlanan termal bisiklete dayanmalıdır.Inexpensive paslanmaz çelikler düşük sıcaklık atık ısı kurtarma için yeterli, ancak havacılık ve uzay uygulamaları süperalloys veya seramik gerektirir, bu da yüksek maliyetlidir. Araştırma parasitik ısı kaybını azaltırken yaşamı uzatabilir.

Akustik Kayıplar ve Stability

Resonator tüpünde ve yığınak verimliliğinde olağanüstü kayıplar. Seyahat dalgalarının düşük çözünürlükli ağlarla tasarlanabilir, ancak işletim koşullarını kullanarak aktif kontrol sistemleridir. Aktif kontrol sistemleri geri bildirim mikrofonları ve değişken akustik yükler, çok çeşitli güç çıktıları boyunca stabil oscillation korumak için gösterilmiştir.

Yol İlerisi

2010'lardan bu yana önemli ilerleme kaydedildi. Etalim (Kanada) ve SoundEnergy (Netherlands) gibi şirketler, atık ısı kurtarma ve güneş enerjisi için ticarileştirilmiş termoakoustik cihazlara sahiptir.T:0.Proje).Burada, bölgesel bir ısı ve güç için 30'u kullanarak, Avrupa Birliği'nin 20.000'i yeniden üretecek bir termoaktik enerji tasarrufuna sahiptir.

Üretim maliyetleri azalır ve verimliliği geliştirirken, ilk üretim hazır termoakoustic propulsion sistemleri beş yıl içinde UAVs ve küçük uydular üzerinde görünebilir, on yıl içinde takip edilen daha büyük deniz ve demiryolu uygulamaları ile. katkı maddeleri ile devam eden yüksek sıcaklık malzemeleri ve akustik modellemeler kabul edilebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Termoacoustic motorları, uzaydaki gelecekteki tahrik sistemleri için temel olarak farklı bir yol sunar, güç yoğunluğuna ve maliyete dayalı olarak geri dönüş makineleriyle olan boşlukları sürekli olarak kapatacak şekilde, termoacoustic motorları, yakıt esnekliği, düşük emisyonlar ve sessiz operasyon onları uzaydaki potansiyel yüksek çözünürlük sistemleri için olağanüstü derecede cazip hale getirir, ve çok yakıtlı bir yaklaşımla, zaten tüm gece boyunca şekillendirecek olan bir dönüşümel yaklaşımını temsil eder.