Thermoacoustique, comment faire?

[dedeleco]

Un article sur les bases de thermoacoustique indispensables pour les stacks avec bon rendement sur Stirling, en Français qui reprend, simule et utilise le travail publié plus de 20 ans auparavant en anglais:
http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00 ... 000235.pdf

Vu l'absence de pièces mobiles, si bien conçu avec simplicité, c'est simple, un simple tuyau et des pores, aux bonnes dimensions, un aimant avec ressort oscillant dans une bobine ou piezo , ce peut être pas cher et très fiable, fabriqué en série, et avec bon rendement, meilleur que 1 électrique pour 10, atteignant 49% du rendement du cycle de Carnot.

Mais la difficulté est de bien comprendre le fonctionnement physique assez pointu, qui explique pourquoi ce phénomène physique compris depuis 150 ans n' été utilisé que depuis moins de 20 ans !!

Le rendement si bien conçu peut atteindre 49% du rendement max du cycle de Carnot sans pièces mobiles et avec des pièces simples !
A high performance thermoacoustic engine
http://jap.aip.org/resource/1/japiau/v1 ... horized=no

In thermoacoustic systems heat is converted into acoustic energy and vice versa. These systems use inert gases as working medium and have no moving parts which makes the thermoacoustic technology a serious alternative to produce mechanical or electrical power, cooling power, and heating in a sustainable and environmentally friendly way. A thermoacoustic Stirling heat engine is designed and built which achieves a record performance of 49% of the Carnot efficiency. The design and performance of the engine is presented. The engine has no moving parts and is made up of few simple components

Enfin une vidéo d'une très simple démonstration qui fait de l'électricité et qui montre les éléments de base , simples pour juste des bouts de tubes et raccords de plombier et un piezo d'alarme à moins de 1 € .
http://www.youtube.com/watch?v=SoKpkTRa ... creen&NR=1
avec les détails :
http://www.youtube.com/watch?v=7BfQVYQgJgk

Un peu amélioré, compris physiquement, avec tube avec portions isolantes pas en cuivre, accord sur la résonance piézo, le rendement peut être intéressant pour le prix.

[chatelot16]

je commence a voir les avantage du thermoacoustique : ca permet d'augmenter la performance en puissance par KG , mais ca conduit a une conception compliqué , notament a une piece principale avec beaucoup de soudure devant rester etanche a haute temperature

je fini par revenir a ma conception precedente : un tas de petit cylindre independant , sans aucun assemblage dans la partie chaude ... tous les assemblage se font par la partie froide : si un cylindre pete par surchauffe son remplacement sera un jeu d'enfant

ce principe ne donnera pas le meilleur resultat en rapport puissance poid , mais le meilleur en rapport puissance prix

et encore meilleur en longevité

avec le thermoacoustique , si une soudure fuit au niveau le plus chaud , la reparation sera difficile et peut etre meme impossible

je parle de stirling solaire ou la haute temperature est indispensable pour le rendement ... ca explique le meilleur succes du thermoacoustique ou les echangeur a basse temperature sont plus simple a construire demontable

[dedeleco]

une remarque sur les pistons :

si un cylindre pete par surchauffe son remplacement sera un jeu d'enfant

On n'utilise plus les machines à vapeur sur les trains, pourtant faciles à réparer en changeant le piston, un "jeu d'enfant" pourtant, très concret, qui ne demande pas de connaissances intellectuelles sur Faraday et tout l'électromagnétisme des TGV!!

Aussi je ne suis pas du tout convaincu par cet argument pour garder l'ancien bien connu.
Une multitude de pistons ne peut pas être pas cher.

Pour pas cher, qui se vend en grand nombre, il faut étudier la mise au point fortement, pour faire simple et fiable avec des techniques astucieuses modernes.

Première étape bien réaliser les bonne conditions de fonctionnement et la meilleure réalisation restant simple.

Ensuite la réaliser pas cher, ce qui change du tout au tout suivant la quantité fabriquée.
La portion haute température peut être très localisée avec céramiques mais 200 à 300°C suffisent, et donc des brasures marcheront dans les premiers essais comme sur la vidéo mise.

Si on vise 900°C, tout change et la thermoacoustique, peut être la seule possible, sans pièces mobiles, est à revoir totalement, car cela devient extrêmement difficile en matériaux, le verre étant le plus simple, comme pour les verriers, les premiers à observer la thermoacoustique il y a plus de 150 ans.

[dedeleco]

Enfin ils ont réalisé des thermoacoustiques Stirling avec du sodium liquide :

un moteur thermoacoustique Stirling avec du sodium liquide existe en thermoacoustique pour 700°C,

Ce Stirling remarquable avec MHD, a probablement été pris par les militaires et la NASA et est devenu secret ?

http://asadl.org/jasa/resource/1/jasman ... ypassSSO=1

A liquid metal thermoacoustic engine is studied both theoretically and experimentally. This type of engine promises to produce large quantities of electrical energy from heat at modest efficiency with no moving parts except the acoustic oscillations in the liquid metal. In the engine, heat flow from a high‐temperature source to a low‐temperature sink amplifies a standing acoustic wave in liquid sodium. This acoustic power is simply converted to electric power by means of a magnetohydrodynamic effect at the acoustic oscillation frequency. A detailed thermoacoustic theory applicable to this engine is developed, and it is found that a reasonably designed liquid sodium engine operating between 700 °C and 100 °C should generate about 60 W/cm2 of acoustic power at about 1/3 of Carnot's efficiency. Construction of a 3000‐W thermal laboratory model engine is almost complete. A 1‐kW, 1‐kHz liquid sodium magnetohydrodynamic transducer has also been designed and built. It is now very well characterized both experimentally and theoretically. The first generator of its kind, it already converts acoustic power to electric power with 40% efficiency.

[bleusideral]

peut-on dans ce cas associer la sonofusion dans ce principe ? où du moins y aurait il un interet à tirer parti ? j'espère que ma question n'est pas déplacée au vu de vos connaissances

[dedeleco]

peut-on dans ce cas associer la sonofusion dans ce principe ?

Rien à voir dans les conditions actuelles.

La sonofusion est prétendue et pas certaine car discutée dans la sonoluminescence de bulles dans l'eau liquide et pas dans le sodium liquide.

Donc au niveau principe très différent, même au niveau fréquences du son ( 10 à quelques 100 Hertz pour thermoacoustique dans les gaz ) et sonoluminescence dizaines de KHertz d'une bulle dans l'eau liquide.

[fplm]

En effet, rien à voir avec la sonoluminescence en principe.
Un petit bémol toutefois. Si l'absence de pièces mobiles simplifie grandement la construction et la maintenance, elle ne garanti pas contre l'usure. La fréquence et l'amplitude de l'onde sonore (différence de pression) ainsi que la fréquence et l'amplitude de l'onde calorique (différence de température) pourrait révéler sur le moyen terme une usure plus importante ou plus "dégradante" (comprendre plus difficile à réparer) au sein des matériaux soumis à ces conditions in fine.

Existe-t-il des études comparatives portant sur cet aspect d'usure à moyen terme?

P.S.: Dedeleco, la thèse de la fusion nucléaire au collapse de la bulle a été confirmée par des chercheurs de l'université de Chicago (je crois). Ils ont détecté des neutrons et surtout du tritium dans une eau qui en était soigneusement dépourvue avant. De plus en plus excitant!

[chatelot16]

il n'y a pas que la durée de vie a considerer : il y a le rendement

ils anoncent fierement 40% de rendement du son a l'electricité ... bof

avec un bon vieux piston , on obtient facilement 95% de la pression a l"energie mecanique ... et un bon alternateur fait 85%

0,95 x 0,85 = 0,80

bien sur la mecanique classique s'use , mais si c'est bien concu , facile a demonter avec piece pas chere , la maintenance ne coute pas trop cher

il ne faut pas se laisser induire en erreur par de nombreuse machine , dont la maintenance est trop compliqué , et les piece trop chere

pour du solaire a concentration , il faut une haute temperature : la duré de vie de la partie chaude sera limité par la corrosion a chaud : stirling classique ou thermoacoustique ne changera rien a la duré de vie ... mais changera la facilité de demontage

pour l'instant la structure de stirling classique que je projete est beaucoup plus facile a demonter que ce que je peux envisager en thermoacoustique

il faut dire qu'en stirling classique il y a des année que je suis dessus pour en optimiser l'architecture , alors que le thermoacoustique , je ne fait que le decouvrir ... mais il faut bien fabriquer quelque chose , je ne vais pas retarder la construction encore plus ... je vais faire des strirling classique , et pour le thermoacoustique on vera plus tard

[fplm]

Oui Chatelot, c'est vrai mais il faut préciser que la thermoacoustique reste "exotique" et n'en est qu'à ses balbutiements. Au départ, les rendements mécaniques étaient tout aussi médiocres. Le choix des matériaux, des gaz, des pressions de travail, etc. fera peut-être évoluer la thermoacoustique si des expérimentateurs sérieux s'y intéressent.

[bleusideral]

bonjour
quand vous parlez d'usure, durée de vie des pieces mobiles, de quels materiaux parlez-vous ? ( je suppose aluminium, acier , cuivre...classique)
il y a des differences entre ses materiaux qui ne sont pas de d'ordre conductivité calorique uniquement, mais aussi dilatation et usure à l'abrasion , aux frottements,...
Dans un Striling "classique" est-il possible d'utiliser des materiaux plus neutre et quasi inusables , je pense à titre d'exemple , la céramique ( a moins que je ne me trompe sur ces dites performances , je n'ai pas fait de recherche approfondie !) utilisée dans des domaines où les performances caloriques sont sollicitées..
dans ce cas je ne pense pas aux coûts de réalisation car je pense avant tout à la fiabilité, notion plus rentable.