열음향 냉동기의 설계 및 개발 : II. 설계 기법 및 실험 결과

Design and Development of Thermoacoustic Refrigerator : II. Design Methodology and Experimental Results

본 연구에서는 열음향 냉동기에 적합한 공명기를 열 및 음향학 이론에 근거하여 설계하는 방법론을 제시하고, 실제 제작하여 열음향 효과를 살펴보았다. 특히, 저온부의 열손실을 줄이고, 모세관 스택의 위치 및 길이를 최적화 함으로써 스택양단에서 온도차이를 크게 만드는 것을 목표로 하여 설계하고 제작하였다. 실험 결과, 33W의 입력전력으로 스택 양단에서 열부하가 걸려있지 않은 상태에서 22.7$^{\circ}$ 만큼의 온도차이를 얻어 내었고, 최저 4.3$^{\circ}$C까지 저온부의 온도를 낮추었다.

In this study, a design methodology for thermoacoustic refrigerator systems is proposed based on the thermal conduction and acoustic theories, and physical characteristics of an actual thermoacoustic refrigerator are investigated. Especially, the resonator is designed for minimizing the energy loss at cold end, and the position and length of the capillary stack are optimized in order to get a large temperature difference between hot and cold ends. Experimental results show that a maximun temperature difference of 22.7$^{\circ}$ and a temperature of 4.3$^{\circ}$C at cold end are obtained by supplying an electrical input of 33W without any thermal load at cold end.