Термоакустический холодильник

Процесс замораживания или охлаждения продуктов питания, который впервые был использован наверное несколько тысячелетий назад, позволил человечеству потреблять не только свежедобытую пищу, но и делать запасы впрок. С тех пор было создано немало устройств, позволяющих делать эту процедуру в полу- или автоматическом режиме. Речь идет, конечно же, о холодильниках. Но, не смотря на то, что данный процесс, а с ним и устройство выглядят весьма просто и казалось бы тут уже нечего совершенствовать, до сих пор разрабатывают все более новые технологии, и одна из них – акустический преобразователь температуры или термоакустический холодильник.

Акустические волны или попросту говоря – звук – давно уже перестали использоваться только для передачи речи или музыки в звуковоспроизводящих устройствах. Звук широко используется в медицине, мореплавании и на обычном производстве. Используя звуковые волны, работают датчики диагностики, эхолокации, уровня жидкости и сыпучих материалов.

Но, как оказалось, с помощью звука (звуковых волн) можно относительно легко и эффективно изменять температуру воздуха, который в термоакустическом холодильнике является теплоносителем.

Как это работает

Работа термоакустического холодильника, конечно же, не так уж и проста, как может показаться на первый взгляд. Это связано с необходимостью обеспечения практически идеальных условий для изменения давления воздуха и использования изменений его температуры.

Из курса физики известно, что когда воздух или любой другой газ сжимается, он неизбежно нагревается. Когда же идет обратный процесс – разрежение – воздух или газ охлаждаются. Но как сделать так, чтобы воздух сжимал и разрежал звук?

Звуковые волны действительно изменяют температуру газа или воздуха, но в нормальных условиях это изменение проявляется очень незначительно. Но если воздух сжать, к примеру, в 10 раз, то в этом случае звуковые волны будут куда более заметно влиять на его температуру.

В термоакустическом холодильнике воздух в теплообменнике сжат до давления в 10 атм. Не него воздействуют звуковые волны мощностью в несколько сотен децибел. Точнее сказать – 173 дБ. В результате этого воздействия воздух в теплообменнике нагревается и проходя через металлические пластины разрежается и охлаждается.

В результате созданной разности температур (принцип работы холодильника) между теплообменником и холодильной камерой происходит постепенное охлаждение последней. Точно также работают холодильники side by side, производимые компанией Хитачи.

Кто придумал

Вообще, первый термоакустический преобразователь был придуман и создан в 1877 году Джоном Уильямом – английским ученым и изобретателем. В наши дни первый термоакустический холодильник создали ученые из Пенсильвании при финансовой поддержке одного из известнейших производителей мороженного.

Достоинства

Термоакустический холодильник по сравнений с обычным компрессорным обладает рядом преимуществ, которые в будущем, возможно, дадут новой технологии продвинуться на рынке. Во-первых, он не содержит вредный хладагент, что безопасно не только для человека, но и для окружающей среды.

Во-вторых, термоакустический холодильник имеет значительно меньше механических узлов и деталей, что теоретически в разы уменьшает возможность его поломки, а значит и увеличивает срок его службы.

Выводы

Не секрет, что новые технологии и разработки очень часто встречают сильное противодействие со стороны производителей аналогичных устройств, созданных по старым технологиям. Но это не значит, что термоакустический холодильник вместе с другими перспективными разработками так и останется в виде одного единственного или нескольких прототипов. Возможно, уже в недалеком будущем данная технология станет весьма и весьма востребованной?