Зиновьев Е.А., Некрасова С.О., Воротников Г.В. «Низкотемпературный термоакустический двигатель» Проблемы и перспективы развития двигателестроения Сборник докладов Международной научно-технической конференции. Том. 2. Самара, 23–25 июня 2021 года, с. 215-216 (2021)

The presented report considers the traveling-wave thermoacoustic engine, in which a hot heat source is at temperature level of 300 K, and a cold heat source has the cryogenic temperature level (110 K). The description of its mathematical model is given and the results of modeling the steady-state operation in the program for the development of low-amplitude devices with thermoacoustic energy conversion DeltaEC (Design Environment for Low-amplitude Thermoacoustic Energy Conversion). It is shown that in a low-temperature operating mode, the thermoacoustic engine is capable of operating at a significantly lower temperature difference (141 K) at the ends of the regenerator than in the case of "high temperatures". In this case, the efficiency of converting the heat supplied to the engine into acoustic oscillations reaches 30%. In the future, it is possible to obtain acoustic oscillations of much higher intensity if the engine is cooled with liquid nitrogen and heat is supplied at a temperature higher than the ambient temperature, i.e. use low-grade heat energy and high-temperature heat source. This is the subject of further research.

Шиманов А.А., Довгялло А.И., Неверов И.А., Красинский Д.Б. «Экспериментальные исследования пульсационной турбины для термоакустического двигателя» Проблемы и перспективы развития двигателестроения Сборник докладов Международной научно-технической конференции. Том. 2. Самара, 23–25 июня 2021 года, с. 233-234 (2021)

The appearance and development of pulsation turbines is due to the advent of thermoacoustic engines - converters of heat into acoustic wave energy with the subsequent receipt of mechanical and electrical energy. A thermoacoustic engine involves obtaining mechanical work on a piston under conditions of a resonant frequency of movement of the piston and frequency of oscillations of the gas column in the resonator. The reason for the appearance of acoustic waves in the resonator is the complex process of converting heat into energy of an oscillating gas flow due to thermodynamic cycles in microvolumes of gas analogous to the Stirling cycle.

Зиновьев Е.А., Воротников Г.В., Довгялло А.И., Некрасова С.О. «Границы термоакустической неустойчивости в термоакустическом двигателе с криогенным охлаждением» Вестник Международной академии холода, № 1, с. 20-26 (2024)

Представлены результаты исследования процесса возбуждения акустических колебаний (возникновения термоакустической неустойчивости) в термоакустическом двигателе на бегущей волне, в котором температура теплообменника-нагревателя поддерживается на уровне 300 К, а температура теплообменника-охладителя находится на криогенном температурном уровне. Описана математическая модель, которая позволяет определять границы термоакустической неустойчивости в термоакустическом двигателе с учетом его геометрических и теплофизических характеристик, а также используемого рабочего тела. Полученные результаты могут быть использованы при создании низкотемпературных термоакустических двигателей для преобразования теплоты в акустические колебания, которые впоследствии можно будет использовать в различных практических приложениях, например, для генерации электрической энергии и снижения затрат на регазификацию криогенных продуктов.

Сигов А.С., Аверина Ю.М., Замрий А.В., Котикова Е.Д., Папушкина А.А., Панкратова Е.С. «Термоакустический генератор холода: перспективы применения и особенности конструкции» Газовая промышленность, № 10, с. 36-43 (2024)

Представлен обзор научно-исследовательских работ в области термоакустического охлаждения, выполненный в целях выявления преимуществ и недостатков технологии, возможных сфер ее применения. Для этого рассмотрены варианты классификации термоакустических холодильников. Уделено внимание выбору материала регенератора, являющегося важной составной частью любого термоакустического устройства. Анализ научных источников показал, что в качестве материала и для стека (для устройств на стоячей волне), и для регенератора (для устройств на бегущей волне) используют пористые структуры. Наилучших результатов удается достичь при применении стали и керамики. Представлены и такие варианты, как многослойный регенератор и регенератор, наполненный ценосферами. Интерес к термоакустическим устройствам обусловлен возможностью создания холода в широком диапазоне температур, мобильностью, надежностью за счет малого количества подвижных деталей и отсутствия трения в них. Данная технология может использоваться в бытовых и промышленных холодильниках, морозильных камерах, при производстве полупроводниковых материалов для военных задач, охлаждении астрономических детекторов. Особый интерес представляет охлаждение и сжижение попутных нефтяных газов и сжижение природного газа, что актуально в связи с отдаленностью большинства нефтегазовых месторождений от потребителей и низким уровнем газификации некоторых регионов. Традиционные процессы, основанные на смешанных хладагентах, турбодетандерах и каскадных циклах, как правило, требуют дорогостоящего оборудования и дальнейшего обслуживания. В этом плане термоакустические установки лишены указанных недостатков, в связи с чем делается вывод об актуальности дальнейшего развития данного направления разработок.