Termoelektriskā rotācijas rota: 9 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Fons:

Šis ir vēl viens termoelektrisks eksperiments/ornaments, kurā visa konstrukcija (svece, karstā puse, modulis un vēsā puse) rotē un silda un atdzesē pati ar perfektu līdzsvaru starp moduļa izejas jaudu, motora griezes momentu un apgriezieniem minūtē, sveces efektivitāti, siltuma pārnesi, dzesēšanas efektivitāte, gaisa plūsma un berze. Šeit notiek daudz fizikas, bet ar ļoti vienkāršu uzbūvi. Es ceru, ka jums patiks šis projekts!

Lai iegūtu gala rezultātu, skatiet videoklipus: Youtube Video 1 Youtube Video 2 Youtube Video 3

Dažus citus manus termoelektriskos projektus var atrast šeit:

Termoelektriskais ventilators Viedtālruņa lādētājs Avārijas LED Koncepcija:

Konstrukcijas sirdi, termoelektrisko moduli, sauc arī par peltier elementu, un, kad to izmantojat kā ģeneratoru, to sauc par Seebeck efektu. Tam ir viena aukstā un karstā puse. Modulis rada jaudu, lai darbinātu motoru, kura ass ir piestiprināta pie pamatnes. Viss pagriezīsies, un gaisa plūsma atdzesēs augšējo siltuma izlietni ātrāk nekā zemāk esošā alumīnija plāksne. Lielāka temperatūras starpība => palielināta izejas jauda => palielināts motora apgriezienu skaits => palielināta gaisa plūsma => palielināta temperatūras starpība, bet samazināta sveces jauda. Tā kā svece seko arī rotācijai, siltums būs mazāk efektīvs, palielinot ātrumu, un tas līdzsvaros apgriezienus līdz patīkamai lēnai rotācijai. Tas nevar aiziet pārāk ātri, lai nodzēstu pašu uguni, un tas nevar apstāties, līdz svecei beidzas degviela.

en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect

Rezultāts:

Mans sākotnējais plāns bija stacionāras sveces (skatīt video), bet es atklāju, ka šī konstrukcija bija gan progresīvāka, gan jautrāka. Jūs to varētu palaist ar stacionārām svecēm, taču, ja neizmantojat divus moduļus vai lielāku alumīnija siltuma laukumu, būs nepieciešamas 4 no tām.

Ātrums ir no 0,25 līdz 1 apgriezieniem sekundē. Ne pārāk lēni un ne pārāk ātri. Tas nekad neapstāsies un uguns degs, līdz svece būs tukša. Radiators laika gaitā būs diezgan karsts. Es tam izmantoju augstas temperatūras TEG moduli, un es nevaru apsolīt, ka lētāks TEC (peltier modulis) to padarīs. Lūdzu, ņemiet vērā, ja temperatūra pārsniedz moduļa specifikāciju, tā tiks sabojāta! Es nezinu, kā izmērīt temperatūru, bet es nevaru to pieskarties ar pirkstiem, tāpēc es domāju, ka tas ir kaut kur 50-100 ° C (aukstajā pusē).

1. darbība: materiāli un instrumenti

Materiāli:

• Alumīnija plāksne: 140x45x5mm
• Plastmasas stienis: 60x8mm [no žalūzijas]
• Elektromotors: Tamiya 76005 Saules motors 02 (Mabuchi RF-500TB). [Ebay].
• Termoelektriskais modulis (augstā temperatūra TEG): TEP1-1264-1.5 [no mana cita projekta, skatīt zemāk]
• Radiators: alumīnijs 42x42x30mm (vienvirziena gaisa kanāli) [no veca datora]
• 2x skrūves + 4 paplāksnes motoram: 10x2.5mm (neesmu pārliecināts par vītni)
• 2x naglas siltuma izlietnes stiprināšanai: 2x14 mm (sagriezts)
• 2x atsperes siltuma izlietnes stiprināšanai
• Svars: M10 skrūve+2 uzgriežņi+2 paplāksnes+magnēts smalkai regulēšanai
• Termiskā pasta: KERATHERM KP92 (10 W/mK, maksimālā temperatūra 200 ° C) [conrad.com]
• Tērauda stieple: 0,5 mm
• Koks (bērzs) (gala pamatne ir 90x45x25mm)

TEG specifikācija:

Es nopirku TEP1-1264-1.5 vietnē https://termo-gen.com/ Pārbaudīts 230 ° C (karstā puse) un 50 ° C (aukstā puse) ar:

Uoc: 8.7V Ri: 3Ω U (slodze): 4.2V I (slodze): 1.4A P (atbilstība): 5.9W Siltums: 8.8W/cm2 Izmērs: 40x40mm

Rīki:

• Urbji: 1,5, 2, 2,5, 6, 8 un 8,5 mm
• Zāģis
• Fails (metāls+koks)
• Stiepļu suka
• Tērauda vilna
• Skrūvgriezis
• Abrazīvs papīrs
• (Lodāmurs)

2. darbība: būvniecība (plāksne)

Skatiet rasējumus visiem mērījumiem.

1. Zīmējiet uz alumīnija plāksnes vai izmantojiet veidni.
2. Izmantojiet zāģi, lai izgrieztu gabalu.
3. Izmantojiet failu, lai precīzi pielāgotos
4. Izurbiet divus 2,5 mm caurumus motoram (22 mm starp) un 6 mm caurumu motora centram
5. Izurbiet divus 2 mm caurumus, kur būs naglas (siltuma izlietnes stiprināšanai)
6. Izurbiet vienu 8,5 mm caurumu pretsvaram (vītņots kā M10)
7. Pabeidziet virsmas ar stiepļu suku un vilnu

3. darbība: būvniecība (bāze)

Es izmantoju šķelto malku uz pusēm.

1. Pirms griešanas izmantojiet failu un abrazīvu papīru (vieglāk fiksēt)
2. Urbt stieņa augšējā centrā 8 mm caurumu (20 mm dziļumā, ne līdz galam)
3. Izgrieziet gabalu 90 mm garumā
4. Pabeidziet virsmu
5. Izmantojiet eļļu vai koka traipu, lai iegūtu patīkamu virsmas krāsu (pēc visām fotogrāfijām es uzklāju tumšu koka traipu, lai iegūtu labāku izskatu)

4. solis: būvniecība (sveču pakaramais)

Šī ir visgrūtākā daļa, manuprāt. Varbūt vieglāk, ja jūs to darāt beigās, kad viss ir pabeigts un darbojas. Es to izmantoju ar plānu stiepli, lai to saliektu, izmantojot tikai divus gabalus. Bija grūti nofotografēt visus leņķus. Šī daļa turēs sveci zem termoelektriskā moduļa tādā attālumā, lai liesma nepieskartos alumīnija plāksnei.

1. Salieciet divas identiskas daļas, lai tās atbilstu svecei
2. Līmējiet abas daļas kopā

5. solis: salieciet (motoru)

1. Katrā plāksnes pusē izmantojiet vienu mazgātāju
2. Pārliecinieties, vai skrūves ir pareiza garuma (pārāk ilgi sabojā motoru)
3. Ieskrūvējiet motoru

Paplāksnes nedaudz atdalīs motoru no plāksnes un pārliecināsies, ka tas vēlāk netiks pārkarsēts.

6. darbība: salieciet (TEG moduli)

Lai iegūtu labu siltuma pārnesi starp detaļām, ir ļoti svarīgi izmantot termopasta. Es izmantoju augstas temperatūras (200 ° C) termopasta, bet tā "varētu" darboties ar parasto CPU termopasta. Parasti to temperatūra var svārstīties no 100 līdz 150 ° C.

1. Pārliecinieties, ka plāksnes, moduļa un radiatora virsmas ir tīras no netīrumiem (jābūt labam kontaktam)
2. Uzklājiet termopasta uz moduļa "karstās puses"
3. Pievienojiet moduļa karsto pusi pie plāksnes
4. Uzklājiet termopasta moduļa "aukstajā pusē"
5. Pievienojiet siltuma izlietni moduļa augšpusē
6. Pievienojiet atsperes, lai noturētu siltuma izlietni (augsts spiediens nodrošina labāku siltuma pārnesi)

7. solis: salieciet (stienis un pamatplāksne)

1. Izurbiet stienī 1,5 mm caurumu (3 mm dziļumā)
2. Piestipriniet motora asi pie stieņa
3. Piestipriniet stieni pie pamatnes koka

8. solis: salieciet (motors, sveču pakaramais un skaitītāja svars)

1. Pievienojiet motora kabeļus motoram (lodāmurs ir labs)
2. Piestipriniet sveces pakaramo pie tām pašām naglām, uz kurām ir piestiprinātas dzesēšanas atsperes
3. Ievietojiet sveci pakaramajā
4. Uzstādiet pretsvaru un nolieciet konstrukciju, lai pārliecinātos, ka jums ir pareizs līdzsvars

9. solis: fināls

Lūdzu, ņemiet vērā, ka sveces siltums var sabojāt moduli, ja specifikācijā ir zema maksimālā temperatūra. Pat aukstā puse būs diezgan karsta! Vēl viens solis, ko jūs varētu vēlēties darīt, ir sagatavot radiatoru ar elektrisko lenti un piepildīt to ar ūdeni. Pārliecinieties, ka aukstā puse nekad nepārsniegs 100 ° C! Mans plānsB bija to darīt, bet man tas nebija vajadzīgs.

1. Iedegiet sveci (atdalīta)
2. Novietojiet sveci
3. Pagaidiet 10 sekundes un varbūt mēģiniet palīdzēt tam griezties, lai tas sāktos, pirms aukstā puse pārkarst
4. Izbaudi!

Galvenā formula: enerģija = enerģija+jautrība

Detalizēta formula: RPM = mF (tegP) -A*(RPM^2)

RPM = "motora apgriezieni minūtē" mF () = "motora raksturlielumu formula" tegP = "moduļa jauda" A = "gaisa pretestība + motora berzes konstante"

tegP = mod (Tdiff) mod () = "termoelektrisko moduļu raksturlielumu formula" Tdiff = "temperatūras starpība"

Tdiff = izlietne (RPM)-uguns (RPM) izlietne () = "siltuma izlietnes raksturlielumu formula, pamatojoties uz gaisa ātrumu" fire () = "sveces uguns efektivitātes formula, pamatojoties uz gaisa ātrumu"

Visbeidzot: RPM = mF (mod (izlietne (RPM) -fire (RPM))))-A*(RPM^2) Alternatīvi risinājumi (nekautrējieties sniegt ieteikumus):

1. Divi moduļi un siltuma izlietnes (simetriski) katrā motora pusē, lai iegūtu lielāku jaudu

   Savienojiet moduļus paralēli vai virknē ar motoru (spēcīgāks pret ātrāku)

2. Izmantojiet stacionāras sveces uz zemes vai nostiprinātas pamatnē

   • Man bija jāizmanto 4 sveces, lai iegūtu pietiekamu jaudu
   • Skatīt vid