Thermo-Akustik, geht das wirklich?

[Manf]

Drückt man die Luft in einem Rohr zusammen dann erwärmt sie sich, entspannt man sie, dann kühlt sie sich wieder ab. Damit ist nicht viel gewonnen.

Ist das Rohr dünn genug, dann gibt es Stellen an denen die Luft erst gedrückt wird, dann bewegt sie sich weiter und wenn die Entspannung kommt, dann tritt sie an einer anderen Stelle ein, worauf wieder die Bewegung an den ursprünglichen Ort erfolgt. Der Effekt ist eine durch Strömungswiderstand eingebrachte Phasenverschiebung von Druck und Bewegung im schwingenden System.
Ist der Ort des Zusammendrückens vom Ort des Entspannens unterschiedlich dann tritt eine Temperaturdifferenz im Rohr auf.

Ist dies so, dann müßte auch die Umkehrung gelten und ein Rohr mit Strömungswiderstand wird beim Auftreten einer Temperaturdifferenz an geeigneter Stelle die eingeschlossene Luft lokal ausdehnen, sie wird sich dadurch verschieben und an anderer Stelle zusammenziehen, wodurch eine Schwingung entstehen kann.

Entstehen Schwingungen, dann kann man sie ja schließlich akustisch an ein weiteres Rohr dieser Art ankoppeln, wodurch dort eine Temperaturdifferenz erzeugt wird.

Ein erstes Rohr, das in einem Abschnitt von der Sonne bestrahlt wird, kann so einen ohrenbetäubenden Ton erzeugen, der in ein zweites Rohr eingekoppelt wird, das als Kühlschrank arbeitet. Alles ohne bewegte Teile und von der Natur betrieben.

Funktioniert das wirklich? Wie würde man ein solches System nennen wenn es soetwas wirklich realisierbar wäre?
Manfred

[martin]

Hallo,

tolle Frage eigentlich, wobei ich mit Luft, Rohr und Reibung irgendwie so meine Probleme habe

Aber ich versuche mal das ganze irgendwie (für mich verständlicher) HF-Technisch auszudrücken.

Ich nehme ein Koaxkabel oder auch einen Hohlleiter, wenns sein muss.
Dort speise ich an einer Stelle eine Hochfrequente Schwingung ein(Erwärmung). Diese breitet sich in einer Wellenfront entlang des 'Mediums' aus.

Da aber das Rohr, oder auch der Hohlleiter vorne und hinten zu ist (für Rohr -> Deckel, für Hohlleiter -> Kurzschluß), wird sich auf Dauer in dem Rohr eine stehende Welle bilden, womit es wohl dann mehrere Temperaturminima / -maxima geben wird, je nach Länge des Rohres.
Da die Schwingungsausbreitung bei Luft wohl eher als langsam zu bezeichnen sein wird, müßte das Rohr aber seeehr lang sein.

Hoffe es ist nicht ganz am Thema vorbei...

Grüsse, Martin

[Manf]

Die stehende Welle, die kommt im ersten Satz der Beschreibung vor.
Die kann verlustfrei im Leitungsstück schwingen.

Jetzt kommt noch eine Phasenverschiebung durch Verluste...
Manfred

[martin]

Hallo,

hat denn keiner mehr eine Idee dazu???

@Manf

Ist der Strömungswiderstand (Verluste) nicht gleichzusetzen mit dem Wellenwiderstand eines Hohlleiters / Koaxkabels ?

Bin mir leider selbst nicht so sicher

Grüsse, Martin

[Manf]

Vielen Dank für das Interesse.

Der Wellenwiderstand ist eine sehr interessante Größe reell und trotzdem verlustfrei. Das sollte ein eigenes Thema werden.

Diese Verluste hier ermöglichen die Leistungsumsetzung.

Die Lösung kommt morgen, wenn jemand es mit einer eigenen Frage eilig hat, dann möge er die hier halt schnell lösen.
Manfred

[Manf]

Auflösung:

Die Anlage funktioniert gerade so wie beschrieben. Der wirtschaftliche Einsatz kann für diese Technologie noch nicht sicher vorhergesagt werden. In einigen Feldern wie in der Raumfahrt mit ihren sehr speziellen Randbedingungen gibt es schon erfolgreiche Umsetzungen.
Einige Quellen sind hier angegeben:
http://www.coolsound.us/
http://www.lanl.gov/projects/thermoa...Pubs/ICSV9.pdf
http://www.er.doe.gov/Sub/Accomplish...covery/25.html
http://www.thefreedictionary.com/thermoacoustic

Die Technologie hießt Thermo-Akustik und die Maschinen sind der Thermoakustische Generator und die Thermoakustische Wärmepumpe.

Ich meine, dass gerade die etwas abseits gelegene Stellung auch dieser Technologie, eine Quelle der Inspiration für Innovationen sein kann.
Mit ihrem sehr innovativen Charakter gehört diese Technologie mit zu den Themenfeldern bei denen auch hiesige Forschungseinrichtungen ganz an der Spitze der Bewegung mit dabei sein werden, (spätestens im Falle eines Rückzuges).