Termoakustik güç üretiminin analizi
Analysis of thermoacoustic power generation
- Tez No: 100695
- Danışmanlar: DOÇ.DR. A. FERİDUN ÖZGÜÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1999
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 194
Özet
TERMOAKUSTİK GÜÇ ÜRETİMİNİN ANALİZİ ÖZET Viskozitesi ihmal edilen ve viskoziteli iki ayrı ortamda termoakustik güç üretiminin incelendiği bu çalışmada, bir ucu açık rezonatörde termoakustik güç üretimi için modeller geliştirilmekte ve bunların geçerlilikleri deneysel olarak araştırılmaktadır. Başlangıç olarak ses dalga denklemleri elde edilmekte ve termoakustik güç üretimine benzeyen bir durum için dalga derlemlerinin tam çözümleri bulunmaktadır. Yapılan literatür çalışmasından, termoakustik güç üreten makinalann yüksek performanslı olabilmeleri için, bunların rezonatörleri içine, aralarında küçük boşluklar bulunacak şekilde çok sayıda plaka benzeri elemanın konulması gerektiği anlaşılmaktadır. Buna uygun olarak, güç üretimi yapılan rezonatör içinde bir tek plaka bulunması durumunda termoakustik güç üretiminin basit analizi yapılmıştır. Burada akışkanın viskozitesi ihmal edilmiş ve plakanın sabit bir sıcaklık gradyamna sahip olduğu kabul edilmiştir. Enerji denklemi yardımıyla plakayı çevreleyen akışkan içinden ses dalgalan tarafından taşınan ısı ve üretilen termoakustik iş ifadeleri elde edilmiştir. Daha sonra, gerçek şartlara uygun olarak, çok sayıda plakaya sahip rezonatör içinde viskoziteli akışkan bulunması durumunda termoakustik güç üretimi incelenmiştir. Önce momentum denklemi kullanılarak plakalar arasındaki akustik hız genliği belirlenmiş, sonra enerji denklemi kullanılarak plakalar ve akışkan içindeki akustik sıcaklık genliklerini veren ifadeler elde edilmiştir. Bunlar kullanılarak, bir plakayı çevreleyen akışkan hacmi içinden termoakustik olarak taşman ısı ve bu esnada üretilen akustik işi veren ifadeler gekştirilmiştir. Taşman ısı ve üretilen akustik iş ifadeleri kullanılarak, içinde hava bulunan bir ucu açık rezonatörde termoakustik güç üretimi için bir model geliştirilmiştir. Modelde, rezonatör yüzeylerindeki ve ısı değiştiricilerdeki kayıplar dikkate alınarak termoakustik güç üretiminin gerçekleştiği sıcaklık gradyanı ve akustik basmç genliği belirlenmekte dir. Bunlar yardımıyla üretilen akustik güç ve termoakustik olarak taşman ısı bulunmaktadır. Model, viskoziteli ve viskozitesiz durumlar için iki ayrı bilgisayar programı haline getirilmiştir. Geliştirilen model yardımıyla, çok sayıda plakadan oluşan, iki ısı değiştiricisine sahip, akışkan olarak hava kullanan bir termoakustik güç üreteci imal edilmiştir. Isı değiştiricilerden birinin içinden dolaştırılan rezistans teli yardımıyla plakaların bir ucuna ısı uygulanmış, diğer uçtan ise başka bir ısı değiştiricisi aracılığıyla ısı çekilmiştir. Deney tesisatı üzerinde akustik basmç genliği, frekans, su debisi, uygulanan elektrik gücü ve çok sayıda noktadan sıcaklık ölçümleri yapılmıştır. Parametre değerleri değiştirilerek çok sayıda deney yapılmış ve sonuçlar, geliştirilen modellerin sonuçları ile karşılaştinlmıştir. Viskoziteli modelin, ölçülen ve hesaplanan değişkenlerin büyük çoğunluğunda deney sonuçlarına yalan sonuçlar verdiği görülmüştür. XV
Özet (Çeviri)
ANALYSIS OF THERMOACOUSTIC POWER GENERATION SUMMARY Pressure osculations in sound waves are accompanied by temperature oscillations, which are generally regarded as unimportant. However, the interaction of these temperature oscillations with solid boundaries - thermoacoustic processes - can produce important thermodynamic effects, such as conversion of heat to acoustic power, or pumping heat from a low-temperature heat source to a high-temperature heat sink. Accordingly, heat devices relying on thermoacoustic interaction can be classified as thermoacoustic engines and thermoacoustic refrigerators. In thermoacoustic engines, the interaction mentioned above results in a hydrodynamic heat flow from a high-temperature source to a low-temperature sink, and consequently causes acoustic power generation. In thermoacoustic refrigerators, acoustic power is used to pump heat from a low-temperature source to a high- temperature sink. Thermoacoustic power generation was first noticed in the last century by glass blowers. They experienced that when a hot glass bulb was attached to a cool glass tubular stem, the tip of the stem sometimes emitted sound. Sondhauss investigated this event on the Sondhauss tube, which was the first version of thermoacoustic engines. In 1960s, it was understood that acoustic power obtained from Sondhauss tube was increased at a great extent by placing a stack of plates in the tube with small distances between the plates. In this study, thermoacoustic power generation in resonators full with non- viscous and viscous fluids are analyzed. In non-viscous analysis, it is accepted that the resonator has only one rigid plate aligned parallel to the axis of the resonator. Besides this, it is assumed that the gas in the resonator supports plane standing sound waves, power generation is carried out in steady state, and the plate has a uniform temperature gradient of VTm along its length. Ignoring viscosity of the fluid, utilizing Navier- Stokes and energy equations, heat flux and acoustic work expressions are obtained. In deriving these equations, it is understood that the presence of the plate results in a phase shift between pressure and temperature oscillations in a very thin fluid layer around the plate. This phase shift, consequently, causes heat to be carried from high- temperature end to low-temperature end of the plate through the fluid layer by resonant sound waves. It is also understood that acoustic work is produced in the fluid layer through which heat flows. Since heat flux and acoustic work expressions derived for power generation in resonators full with non-viscous fluids can not be applied to realistic engines, a better analysis considering viscosity of the fluid is carried out. In tim analysis, thermoacoustic power generation in a resonator having a stack of plates and ful with a viscous fluid is considered. Out of many plates of the stack, only one plate and fluid XVI
Benzer Tezler
- Termoakustik görüntüleme için silindirik doku modelinde çoklu kaynak ile elektromanyetik odaklama kontrolü
Multi-source electromagnetic focusing control for thermoacoustic imaging in cylindrical tissue model
BETÜL SAMANCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KARAMAN
- Solution of inverse source problem in thermoacoustic imaging
Termoakustik görüntülemede ters problem çözümü
DEMET ELMAS
- Termoakustik soğutucu analizi
Analysis of thermoacoustic cooler
İBRAHİM GİRGİN
Doktora
Türkçe
2007
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. FERİDUN ÖZGÜÇ
- Duran dalga termoakustik soğutucularda yığın malzemesi termofiziksel özelliklerinin termoakustik dönüşüme etkilerinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical analysis of the effects of the thermophysical properties of stack material on thermoacoustic conversion in standing wave thermoacoustic refrigerators
BİRCE NİL UZAY
Doktora
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAŞMET TÜRKOĞLU
- An inverse source problem connected thermoacoustic imaging in multi-layer planar medium
Çok katmanlı ortamda termoakustik görüntülemeyle bağlantılı ters kaynak problemi
HAZEL YÜCEL
