PROYECTO REFRIGERADOR TERMOACÚSTICO

PROYECTO REFRIGERADOR TERMOACÚSTICO

Presentado por:

DANIEL CELIS MONTES

ANDERSON CHAVEZ MARTINEZ

LUS FERNANDEZ GAMEZ

Estudiantes de pregrado Ing. Mecánica

Presentado a:

Ing. FRANCISCO ACUÑA

UNIVERSIDAD DEL NORTE

DIVISIÓN DE INGENIERÍAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA

GRUPO DE TERMODINÁMICA

BARRANQUILLA

2017

TABLA DE CONTENIDO

LISTA DE TABLAS

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE SIMBOLOS

INTRODUCCION

Las máquinas termoacústicas compiten con las tecnologías ya existentes. La ventaja de esta tecnología es su bajo costo de capital y de operación, para una misma eficiencia. Sin embargo, hasta el momento no se prevé que puedan alcanzar altos valores de eficiencia.

La generación de intercambio térmico por medio de la acústica ha sido estudiada con mucho interés por Investigadores desde 1859, cuando Rijke de Leonard de Pieter, proporcionó una de las más simples  manifestaciones de oscilaciones acústicas térmicamente generadas, que consistía de un tubo vertical con una fuente de calor colocada en su extremo inferior; esta investigación fue denominada "Tubo" de Rijke ". En 1878 Lord Rayleigh había formulado un criterio para explicar cómo las olas de sonido Pueden ser excitadas y sostenidas por la adición de calor.

Este proyecto, tiene como oobjetivo demostrar una alternativa que posiblemente se pueda implementar para la produccion de sistemas de refrigeracion, la cual seria de gran impacto por ser mas viable economicamente, aunque no no es aceotao aun por su capacidad de eficiencia.

OBJETIVOS

GENERAL:

• Analizar y hacer el exprerimento teniendo en cuenta un fenomeno termoacustico, y haciendo enfasis en la parte de refrigeracion tratando de encontrar otras alternativas para la refrigeracion.

ESPECIFICOS:

• Implementar nuevas formas de refrigeracion tratando de que al mismo tiempo sea eficiente y economico a la hora de usarlo.

• Obtener un cambio de temperatura considerable para dar una conclusion de que tan bueno podria ser el implemetar esta alternativa para los procesos de refrigeracion.

• Recolectar  datos que facilite el análisis del comportamiento del sistema bajo diferentes condiciones de funcionamiento.

MARCO TEORICO

Las máquinas termoacústicas se basan en dos principios básicos, el primero de ellos en un gran gradiente de temperatura dentro de un tubo que puede generar una onda acústica dentro del él, y por otro lado, que una onda acústica pueda generar un gradiente de temperatura. Esos dos principios de conversión de energía son inversos. El primero de ellos, que en un tubo frío existe una emisión de un sonido después de un pulso de aire caliente producido en el interior de este mismo en un determinado tiempo, permitiendo identificar un sistema capaz de convertir calor en potencia acústica. El ‘’motor’’, que hace la conversión térmica (calor) a acústica (trabajo), fue estudiado experimentalmente por Lord Rayleigh en 1894, que estudió a fondo las oscilaciones de los gases, dando un gran paso al estudio de la termoacústica (cf. Swift, 2004).

Las máquinas termoacústicas utilizan ondas acústicas con la alta gama para crear diferencias de presión, de temperatura y dislocación de los gases, que son principios usados en las bombas del calor. Los modelos más simples trabajan con ondas estacionarias. Siembargo tambien se pueden usar ondas sinusoidales

[pic 1]

Una onda acustica o tambien llamada onda sonora, es una onda longitudinal que transmite lo que se asocia con sonido. Si se propaga en un medio elástico y continuo genera una variación local de presión o densidad, que se transmite en forma de onda esférica periódica o cuasiperiódica. Mecánicamente las ondas sonoras son un tipo de onda elástica.

Ondas sinusoidales:

Son aquellas cuyo comportamiento obedece a una función senoidal de la forma.

                                                  [pic 2]                

Donde

y = Desplazamiento de la partícula del sistema perturbado.

A = Amplitud de la onda.

λ = Longitud de onda.

x = Desplazamiento de la onda en el sistema.

[pic 3]= Velocidad de la onda.

t = Instante de tiempo.

Esto si la onda se desplazase a la derecha con velocidad [pic 4], significando que la onda se mueve a la derecha una distancia [pic 5] en un tiempo t.

En el refrigerador, la mayor parte de la variación de la temperatura viene de la expansión y comprensión de los gases, y el resto es una consecuencia de la transferencia de calor entre el gas y el regenerador. En la siguiente imagen mostraremos e com estará el regeneraor en la parte interna del tubo resonante.[pic 6]

El cambio en la presión y el volumen específico del gas se debe el hecho a las ondas generadas por el altavoz, dentro del tubo cerrado para poseer el comportamiento de ondas estacionarias. Esta manera, las partículas de gas se mueve en un espacio determinado.  Por ser un sistema cerrado  existe una conservación de masa, y este desplazamiento provoca cambio de la presión por lo tanto un cambio de temperatura también.

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