MACHINES THERMOACOUSTIQUES

1. Les machines Thermoacoustiques sont des machines thermiques, des moteurs ou des réfrigérateurs (ici il s’agit d’un réfrigérateur de type onde stationnaire). Ces machines sont constituées essentiellement de cinq éléments : la source acoustique, un empilement de plaques appelé stack, deuxéchangeurs de chaleur jouant le rôle, respectivement, de source chaude et de source froide. L’ensemble est placé dans un résonateur contenant un fluide dilatable. Dans ce type de machines, le travail utilisé pour pomper la chaleur de la source froide vers la source chaude est de nature acoustique, d’où l’utilisation d’une source acoustique, et le cycle thermodynamique est réalisé au niveau de la couche limite thermique d’épaisseur k. Ce cycle comporte quatre phases (voir la suite). MACHINES THERMOACOUSTIQUES Cliquer pour continuer

2. 2 4 dW dW1 1 d k 3 QC Plaque Qf REFRIGERATEUR THERMOACOUSTIQUE DE TYPE ONDES STATIONNAIRES Haut parleur Stack Résonateur Mic1 C F Mic2 Echangeur Chaud Echangeur Froid Cliquer pour continuer

3. d T k Echangeur Chaud Echangeur Froid Plaque Soit une parcelle fluide, à la température initiale T, en contact avec une paroi solide Cliquer pour continuer

4. T+T d T k Echangeur Chaud Echangeur Froid Plaque 1- Compression Adiabatique: la parcelle, sous l’effet de la compression adiabatique, voit sa température augmenter de T à T + dT Cliquer pour continuer

5. W T+T d T1 k QC Echangeur Chaud Echangeur Froid Plaque 2- Echange isobare: la parcelle, devenant plus chaude que la plaque, cède à celle-ci une quantité de chaleur QC tout en se rétractant Cliquer pour continuer

6. d T1 T1-T1 k Echangeur Chaud Echangeur Froid Plaque 3- Détente Adiabatique: la parcelle, sous l’effet de la détente adiabatique, voit sa température diminuer de T1 à T1 – dT1 Cliquer pour continuer

7. W1 d T1-T1 T' k Qf Echangeur Chaud Echangeur Froid Plaque 4- Echange isobare: la parcelle, devenant plus froide que la plaque, extrait à celle-ci une quantité de chaleur Qf tout en se dilatant Cliquer pour voir le cycle complet

8. d T k Echangeur Chaud Echangeur Froid Plaque Globalement, la parcelle a assuré sur un cycle le transport de chaleur de la source élémentaire froide T – dT vers la source élémentaire chaude T + dT et a consommé de l’énergie acoustique puisque le travail reçu pendant la phase 2 n’est restitué qu’en partie durant la phase 4.

9. T+T d T k Echangeur Chaud Echangeur Froid Plaque Globalement, la parcelle a assuré sur un cycle le transport de chaleur de la source élémentaire froide T – dT vers la source élémentaire chaude T + dT et a consommé de l’énergie acoustique puisque le travail reçu pendant la phase 2 n’est restitué qu’en partie durant la phase 4.

10. W T+T d T1 k QC Echangeur Chaud Echangeur Froid Plaque Globalement, la parcelle a assuré sur un cycle le transport de chaleur de la source élémentaire froide T – dT vers la source élémentaire chaude T + dT et a consommé de l’énergie acoustique puisque le travail reçu pendant la phase 2 n’est restitué qu’en partie durant la phase 4.

11. d T1 T1-T1 k Echangeur Chaud Echangeur Froid Plaque Globalement, la parcelle a assuré sur un cycle le transport de chaleur de la source élémentaire froide T – dT vers la source élémentaire chaude T + dT et a consommé de l’énergie acoustique puisque le travail reçu pendant la phase 2 n’est restitué qu’en partie durant la phase 4.

12. W1 d T1-T1 T' k Qf Echangeur Chaud Echangeur Froid Plaque Globalement, la parcelle a assuré sur un cycle le transport de chaleur de la source élémentaire froide T – dT vers la source élémentaire chaude T + dT et a consommé de l’énergie acoustique puisque le travail reçu pendant la phase 2 n’est restitué qu’en partie durant la phase 4. Cliquer pour retourner