Ψύξη με ηχητικά κύματα

Ψύξη με ηχητικά κύματα

Είναι γνωστό ότι οι χλωροφθοράνθρακες & υδροφθοροχλωράνθρακες, που χρησιμοποιούσαν και χρησιμοποιούν στα ψυγεία και τα μηχανήματα κλιματισμού, καταστρέφουν το όζον της ατμόσφαιρας.
Εδώ και πολλά χρόνια ή διαστημική τεχνολογία έδωσε μια εναλλακτική λύση για την αντιμετώπιση του προβλήματος, είναι η ψύξη αερίου με χρησιμοποίηση ηχητικών κυμάτων.
Το "ηχητικό ψυγείο" χρησιμοποιεί ένα ηχείο που εκπέμπει ηχητικά κύματα 160 decibel στο εσωτερικό ενός σωλήνα γεμάτου με αέριο, συνήθως μίγμα ηλίου-αργού ή ηλίου-ξένου. Ειδικά πλαστικά ηχοαπορροφητικά τοιχώματα περιβάλλουν το σύστημα και εμποδίζουν την απώλεια ήχων. Το διάφραγμα του ηχείου που βρίσκεται στο πάνω τμήμα του σωλήνα, μπορεί να μετατοπίζεται σαν έμβολο, προκαλώντας παλμούς που διαδίδονται μέσα στο αέριο.

Παρακάτω ένα σχεδιάγραμμα που ετοίμασα το πως περίπου λειτουργεί

Όταν δημιουργηθεί ο πρώτος παλμός με την ώθηση του διαφράγματος προς τα κάτω, τα μόρια του αερίου ωθούνται με τη σειρά τους προς το κάτω τμήμα του σωλήνα και προς ένα θάλαμο που υπάρχει εκεί, όπως φαίνεται στην εικόνα. Τα μόρια του αερίου στο σωλήνα διασκορπίζονται με τον τρόπο αυτό και ψύχονται λόγω της σχετικά χαμηλής πίεσης που επικρατεί. Καθώς στη συνέχεια τα ψυχρά μόρια συγκρούονται με τα τοιχώματα του σωλήνα, απορροφούν θερμότητα απ' αυτά.

Το διάφραγμα έχει επανέλθει στο μεταξύ στην αρχική του θέση. Στο χρονικό διάστημα ανάμεσα στους παλμούς τα μόρια του αερίου, που έχουν απορροφήσει θερμότητα, ανέρχονται και πάλι προς το διάφραγμα, αυξάνοντας την πίεση στο πάνω τμήμα του σωλήνα. Στην υψηλότερη αυτή πίεση τα μόρια του αερίου θερμαίνονται ακόμα περισσότερο. Τα θερμά μόρια ψύχονται στη συνέχεια καθώς συγκρούονται με τα τοιχώματα στο πάνω τμήμα του δοχείου, μεταδίδοντας ένα μέρος από τη θερμική τους ενέργεια σ' αυτά. Καθώς αρχίζει ένας νέος παλμός και η πίεση στο σωλήνα μειώνεται και πάλι, τα ψυχρά μόρια κινούνται προς το κάτω τμήμα του, και ο κύκλος των μετατοπίσεών τους ξαναρχίζει. Ο κύκλος αυτός μπορεί να επαναληφθεί μέχρι και 600 φορές το δευτερόλεπτο.

Ένα μόριο του αερίου δεν μετακινείται φυσικά σ' ολόκληρο το μήκος του σωλήνα, από πάνω μέχρι κάτω. Η κίνηση του αερίου γίνεται συνολικά, κατά "πακέτα" μορίων που μετατοπίζονται προς τα εμπρός ή προς τα πίσω. Το αποτέλεσμα των συνολικών αυτών μετατοπίσεων των μορίων είναι η μεταφορά θερμότητας από το κάτω τμήμα του σωλήνα προς το επάνω. Έτσι ψύχεται σταδιακά το κάτω τμήμα του σωλήνα. Με διοχέτευση αντιψυκτικού υγρού γύρω από τον ψυχρό σωλήνα, είναι δυνατή η ψύξη ακόμα και ενός μεγάλου χώρου.