La découverte de l'effet thermoacoustique remonte au temps des premiers souffleurs de verre qui entendaient un son lorsqu'ils chauffaient les parois d'un tube de verre. En 1982, les chercheurs se sont rendus compte que la conversion d'énergie acoustique en énergie thermique était possible : il s'agissait là de l'effet thermoacoustique réfrigérant. Composé de trois parties , source, stack et résonateur, ce réfrigérateur semble être une solution d'avenir par sa simplicité mécanique et son coût de production réduit.

 

 

Les réfrigérateurs thermoacoustiques sont des systèmes mécaniques simples, composés de 3 parties. Ils offrent de nombreux avantages dont le plus important semble être la miniaturisation.

Le marché d'un tel produit est énorme et les concurrents existent : réfrigérateurs thermoélectriques et thermomagnétiques qui offrent des efficacités élevées mais dont la miniaturisation est rendu difficile.

C'est d'ailleurs le problème des pertes qui est le plus important dans notre réfrigérateur.

Les recherches récentes ont mis en évidence l'utilisation d'ondes sonores pour l'obtention d'un cycle de Stirling mais à l'aide d'ondes progressives et d'un régénérateur, stack dont les distances entre plaques sont beaucoup plus faibles.

Pour un cycle de Stirling, on a alors 2 adiabatiques, 2 isothermes. L'efficacité d'un cycle de Stirling est la même qu'un cycle de Carnot donc il est possible d'augmenter l'efficacité du système.

 

De plus, les machines thermoacoustiques qu'elles soient moteurs ou réfrigérateurs ont exactement la même architecture. Ainsi, on peut réfrigérer une source chaude ou récupérer la chaleur afin de produire de l'énergie et avoir ainsi une machine « réversible »

Cadre de travail:

Le présent document a été rédigé suite à l'épreuve de TIPE, épreuve comptant pour l'admission en école d'ingénieur après 2 années de classes préparatoires Maths-Sup et Maths-Spé.

Le TIPE est une abréviation pour Travail d'Initiative Personnelle de l'Elève.

Une seule épreuve de TIPE est organisée pour l'ensemble des concours suivants : concours communs polytechniques (ex ENSI), concours Centrale, concours Mines-Ponts, Banque E3A-E4A (Estp, Ensam, Archimède, Ecrin ...).

L'épreuve est conduite par un jury composé de deux examinateurs, un physicien et un spécialiste de sciences de l'ingénieur (pour la série PSI). L'épreuve comporte deux parties. La première consiste en la présentation d'une synthèse faite sur un ou plusieurs documents et articles scientifiques en 2h15. La seconde est le TIPE préparé durant les 2 années de CPGE.

Le TIPE est donc une épreuve orale, de communication. Le présent document est donc une synthèse non exhaustive de mes recherches effectuées sur les réfrigérateurs thermoacoustiques.

Par la suite, pour l'originalité du projet, j'ai réalisé l'instrument thermoacoustique au sein de l'ENSAMCluny.