การออกแบบและทดลองเครื่องทำความเย็นเทอร์โมอะคูสติกแบบคลื่นเคลื่อนที่ต้นทุนต่ำซึ่งขับเคลื่อนโดยเครื่องยนต์เทอร์โมอะคูสติกแบบลดหลั่นหลายขั้น

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้ได้ทำการออกแบบ, สร้าง และทดสอบเครื่องทำความเย็นเทอร์โมอะคูสติกที่ขับเคลื่อนโดยเครื่องยนต์เทอร์โมอะคูสติกแบบลดหลั่นหลายชั้น โดยเครื่องต้นแบบนี้ถูกออกแบบอยู่บนเงื่อนไขของต้นทุนต่ำและใช้เทคโนโลยีที่ไม่ซับซ้อน เพื่อตอบสนองกับความต้องการของชุมชนในถิ่นธุรกันดาร จากแนวคิดดังกล่าว อากาศที่ความดันบรรยากาศจึงถูกเลือกใช้เป็นสารทำงานและใช้ท่อ PVC เป็นท่อรีไซเนเตอร์หลักในระบบ โดยเครื่องต้นแบบประกอบด้วยหน่วยเครื่องยนต์คลื่นนิ่ง, หน่วยเครื่องยนต์คลื่นเคลื่อนที่ และเครื่องทำความเย็นเทอร์โมอะคูสติก ซึ่งต่ออนุกรมกันเป็นเส้นตรง และมีท่อรีโซเนเตอร์อยุ่ที่ปลายทั้งสองด้านของชุดเทอร์โมอะคูสติกดังกล่าว ซึ่งการจัดเรียงลักษณะนี้จะช่วยลดปัญหาเกี่ยวกับ Streaming เพื่อให้ได้เครื่องยนต์เทอร์โมอะคูสติกแบบลดหลั่นหลายขั้นที่มีประสิทธิภาพสูงเช่นนี้ รีเจนเนอร์เรเตอร์ของหน่วยเครื่องยนต์เคลื่นที่จะต้องทำงานในบริเวณที่มีค่าอิมพีแดนซ์สูงและมุมเฟสอิมพีแดนซ์มีค่าใกล้เคียงศูนย์ เทคนิคต่าง ๆในการปรับแต่งเฟสโดยการดัดแปลงลักษณะและขนาดทางกายภาพของระบบจึงได้ถูกดำเนินการทั้งเชิงการทดลองและเชิงการคำนวณ เพื่อปรับแต่งตำแหน่งของจุดที่ดีที่สุดและยังช่วยปรับปรุงค่าอิมพีแดนซ์ในรีเจนเนอร์เรเตอร์ด้วย โดยเครื่องยนต์เทอร์โมอะคูสติกแบบลดหลั่นหลายขั้นที่นำเสนอนี้สามารถผลิตกำลังอะคูสติกได้สูงถึง 61 วัตต์ ซึ่งเทียบเท่าประมาณ 17% ของประสิทธิภาพคาร์โนต์ สมรรถนะในการทำงานของเครื่องทำความเย็นเทอร์โมอะคูสติกที่ขับเคลื่อนโดยเครื่องยนต์เทอร์โมอะคูสติกแบบลดหลั่นหลายขั้นได้รับการทดสอบ ซึ่งได้แสดงให้เห็นถึงอิทธิพลของความยาวและรัศมีไฮดรอลิกของรีเจนเนอร์เรเตอร์ในเครื่องทำความเย็นที่มีต่อสมรรถนะในการทำความเย็นของระบบ และจากการทดลองพบว่า เครื่องทำความเย็นสามารถสร้างผลต่างของอุณหภูมิได้สูงถึง 20.3 C และลดอุณหภูมิได้ต่ำถึง 6.7 C ในสภาพไม่มีภาระทำความเย็น และสามารถทำความเย็นได้สูงสุด 26 W ซึ่งถือว่าเพียงพอสำหรับการใช้งานดังกล่าว โดยค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะเมื่อเทียบกับคาร์โนต์ (COPR) มีค่าสูงถึง 2.9% ที่ภาระทำความเย็น 13 W

คำสำคัญ