TERMO-ACÚSTICA

7/22/2019 TERMO-ACSTICA

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TERMO-ACSTICAProfessor: Antnio Caetano.Disciplina: Novas Tecnologias de transformao de energia.

Aluno: Lucio Satoru Fatori Trevizan RGA: 20100001398

Engenharia De Energia 7 Semestre


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Termo-acstica

Termo-acstica pode ser definida como a fsica dainterao de campos trmicos e acsticos, especialmente naforma em que um d origem ao outro.

Envolve tambm a utilizao de conhecimentos em duas

reas; a acstica e termodinmica.Devido complexidade terica de ambos os campos,

vem tendo pouco progresso na rea.

A complexidade numrica de motores termo-acsticos

compensada pelas vantagens de utilizar o fenmeno.


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Termo-acstica

Dispositivos termo-acsticos em operao utilizamdispositivos de baixa tecnologia, que no tm partes mveise, portanto, deve exigir pouca manuteno.

O estudo do efeito termo-acstico basicamente consiste

na tentativa de controlar o efeito de modo que transforme ocalor em um mecanismo til.

O efeito a converso de energia trmica para a energiado som ou vice-versa.


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Descrio da tecnologia

Para explicar a tecnologia, considere uma onda sonora degrande amplitude em um tubo.

medida que a onda sonora viaja de adiante e volta notubo, o gs se expande e comprime (propagao de uma onda

sonora).O gs tambm se move para frente e para trs, parando

para inverter a direo.

Quando comprime o gs se aquece e quando expande se

esfria.


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Coloca-se no tubo uma placa de mesma temperatura queo gs antes de iniciar a onda sonora.

A onda sonora comprime e aquece o gs. Como o gsdemora um pouco para se expandir ele fornece o calor para a

chapa.O gs esfria e ao ter contato com a placa recm aquecida

ele se aquece.

O gs ento se expande, e esfria, tornando-se mais frio

que a placa.Como o gs comprime para virar e expandir, o gs frio

toma o calor da placa, um ligeiro aquecimento, e quando seexpande deixa o gs mais frio do que a placa.


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Ento, uma parte da placa fica mais fria, e uma parte ficamais quente.

Se empilhar muitas placas, sendo as placas de umtamanho ideal da rea do tubo e trocadores de calor para

aquecer as superfcies das extremidades das placas, tm-se oefeito de aquecimento e refrigerao Termo-acstico.

Tambm pode ser trabalhado no sentido inverso.

Se tivermos uma pilha de placas e forar uma

extremidade a ser fria e a outra quente, podemos criar um sommuito alto.

Um dispositivo que cria um som proveniente do calor chamado um motor trmico Termo-acstico.


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Motor Termo-acstico

Sistemas de refrigerao Termo-acstica operam usandoondas sonoras e uma mistura no-inflamvel de gs inerte(hlio, argnio, ar) ou uma mistura de gases em um ressonadorpara produzir refrigerao.

Dispositivos Termo-acsticos so tipicamentecaracterizados como standing-wave ou travelling-wave (queao p da letra significam onda de p ou onda viajante ).


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Loudspeaker: Auto-falante; Resonator: Ressonador; Hot heat exchanger: Trocador de calor quente; Stack: Pilha; Cold heat exchanger: Trocador de calor frio;

Figura 01: Esquema de um motor termo acstico.


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Motor Termo-acstico

Os principais componentes so um cilindro fechado, umcomponente poroso chamado de pilha", e dois trocadores decalor de sistemas.

As aplicao de ondas acsticas atravs de um alto-

falante, fazem com que o gs de ressonncia oscile.Como o gs oscila para frente e para trs, ele cria uma

diferena de temperatura ao longo do comprimento da pilha.


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Motor Termo-acstico

Esta mudana de temperatura vem da compresso eexpanso do gs pela presso do som, e o resto umaconsequncia da transferncia de calor entre o gs e a pilha.

A diferena de temperatura usada para remover o calordo lado frio e rejeit-lo no lado quente do sistema. Como o gsoscila frente e para trs por causa da onda sonora em p, elamuda de temperatura.


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Refrigerador Termo-acstico

Um refrigerador termo-acstico deve conter, um tuboressonante, um alto falante, uma pilha de placas paralelas(regenerador) instaladas com dois trocadores de calor nassuas extremidades e um fluido de trabalho que preenche o

tubo ressonante.


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Figura 02: Esquema de um refrigerador termo acstico.


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Quando perturbado por uma onda acstica o fluido detrabalho se desloca atravs da pilha regeneradora.

Se o gs est confinado dentro de um tubo fechado, aonda sonora se choca com as paredes do tubo e volta

novamente (reflexo), criando assim uma onda acstica estvel.Neste caso, a presso estar em fase com o

deslocamento, ou seja, a presso alcanar o seu valor mximoou mnimo quando o gs estiver em um dos extremos do seumovimento oscilatrio.


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Dessa forma possvel descrever o ciclo Termo-acsticoconsiderando que uma parcela de gs se move para um lado.

O calor do gs aumenta com o aumento da presso edepois o gs perde velocidade e para momentaneamente antes

de reverter a direo do seu movimento.Prximo do final deste movimento o gs aquecido libera

calor dentro da pilha que se encontra mais fria. Durante aprxima metade do ciclo, a parcela de gs se move para a direitae se expande.


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Quando essa parcela alcanar sua posio mais extrema direita, ela vai estar mais fria que a parcela da pilha e vaicaptar calor da mesma.

O resultado que a parcela de gs transfere calor da

direita para a esquerda podendo fazer isso mesmo quando olado esquerdo da pilha est mais quente que o direito.

Dessa forma, podemos separar o ciclo Termo-acstico emquatro processos distintos; dois processos de compresso eexpanso adiabticas e dois processos de transferncia de calor presso constante.


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Figura 03: Esquema do sistema termo acstico.


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Competitivamente em eficincia:

Embora a eficincia no seja o principal critrio do MotorTermo-acstico, um dispositivo que pode competir com osprodutos j existentes

Controle de temperatura ajustvel:Permite que os consumidores a controlar a temperatura

ao nvel necessrio. Os produtos existentes quanto maior atemperatura desejada menor a eficincia do motor. O controlede temperatura pode ser feito simplesmente aumentando oudiminuindo o volume do som.

Mnimas partes mveis:

Como no existem peas mveis, no h necessidade deusar produtos qumicos, de lubrificantes. Isto ir aumentar avida til do produto uma diminuio do custo de manuteno.

Caractersticas gerais


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Aplicaes de TecnologiaTermo-acstico

Liquefao de gs natural.

Chip de resfriamento.

Eletricidade produzida a partir de a luz solar.

Cogerao (produo combinada de calor e eletricidade).

Aproveitando o calor de resduos industriais.

Frigorfico Termo acstico.

Foges termo-acsticos


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H projetos, que utilizam uma tecnologia termo-acstica paraaproveitar a energia da queima da madeira. Ao invs de umachama viva, o calor usado para a criao de ondas sonoras,que so ento utilizadas para fazer funcionar os diversosequipamentos. A queima de lenha em um fogo tradicionaldesperdia 93% da energia contida na madeira. J osequipamentos termo-acsticos so muito mais eficientes.


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Figura 04: refrigerador termo acstico (universidade Penn State - USA).


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Thermoacoustic technology for future advancement in Engines, Air-conditioning & Cryogenics. pp. 01-10.

grimsby. (s.d.). Acesso em 20 de Maio de 2011, disponvel emhttp://www.grimsby.ac.uk/documents/defra/tech-thermoacoustic.pdf

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Lee, C. (s.d.). arstechnica. Acesso em 10 de 05 de 2011, disponvelem http://arstechnica.com/old/content/2007/05/new-stove-generator-refrigerator-combo-aimed-at-developing-nations.ars

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