თერმოელექტრული ბრუნვის ორნამენტი: 9 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

ფონი:

ეს არის კიდევ ერთი თერმოელექტრული ექსპერიმენტი/ორნამენტი, სადაც მთელი კონსტრუქცია (სანთელი, ცხელი მხარე, მოდული და გრილი მხარე) ბრუნავს და როგორც გათბობა, ასევე გაგრილება სრულყოფილ ბალანსს შორის მოდულის გამომავალ სიმძლავრეს, ძრავის ბრუნვისა და ბრუნვის სიჩქარეს, სანთლის ეფექტურობას, სითბოს გადაცემას შორის. გაგრილების ეფექტურობა, ჰაერის ნაკადი და ხახუნი. ბევრი ფიზიკა მიდის აქ, მაგრამ ძალიან მარტივი კონსტრუქციით. იმედი მაქვს მოგეწონებათ ეს პროექტი!

იხილეთ ვიდეოები საბოლოო შედეგისთვის: Youtube ვიდეო 1Youtube ვიდეო 2Youtube ვიდეო 3

ჩემი სხვა თერმოელექტრული პროექტები შეგიძლიათ იხილოთ აქ:

თერმოელექტრული გულშემატკივარი სმარტფონის დამტენი გადაუდებელი LED კონცეფცია:

კონსტრუქციის გულს, თერმოელექტრულ მოდულს, ასევე ეძახიან პელტიერის ელემენტს და როდესაც მას გენერატორად იყენებ, მას ეწოდება seebeck ეფექტი. მას აქვს ერთი ცხელი მხარე და ერთი ცივი. მოდული გამოიმუშავებს ძრავას, რომლის ღერძიც მიმაგრებულია ბაზაზე. ყველაფერი გადატრიალდება და ჰაერის ნაკადი გაცივდება ზედა სითბოს ჩაძირვაში უფრო სწრაფად, ვიდრე ალუმინის ფირფიტა ქვემოთ. უფრო მაღალი ტემპერატურის სხვაობა => გაზრდილი გამომავალი სიმძლავრე => გაზრდილი ძრავის RPM => გაზრდილი ჰაერის ნაკადი => გაზრდილი ტემპერატურის სხვაობა, მაგრამ შემცირებული სანთლის სიმძლავრე. რამდენადაც სანთელი ბრუნვას მოყვება, სითბო გაზრდილი სიჩქარით ნაკლებად ეფექტური იქნება და ეს დააბალანსებს RPM– ს სასიამოვნო ნელი ბრუნვისკენ. ის არ შეიძლება ისე სწრაფად წავიდეს, რომ ცეცხლი ჩააქროს და ვერ შეჩერდება სანამ სანთელი არ ამოიწურება.

en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect

შედეგი:

ჩემი თავდაპირველი გეგმა იყო სტაციონარული სანთლების ქონა (იხილეთ ვიდეო), მაგრამ აღმოვაჩინე, რომ ეს კონსტრუქცია უფრო მოწინავე და სახალისო იყო. თქვენ შეგიძლიათ გაუშვათ სტაციონარული სანთლებით, მაგრამ ამას დასჭირდება 4 მათგანი, თუ არ იყენებთ ორ მოდულს ან ალუმინის უფრო დიდ სითბოს არეს.

სიჩქარე არის 0.25 და 1 ბრუნვა წამში. არც ისე ნელა და არც ისე სწრაფად. ის არასოდეს ჩერდება და ცეცხლი დაანთებს სანამ სანთელი არ ცარიელდება. გამათბობელი დროთა განმავლობაში საკმაოდ ცხელი იქნება. მე გამოვიყენე მაღალი ტემპერატურის TEG მოდული ამისათვის და ვერ გპირდებით, რომ იაფი TEC (პელტიერის მოდული) ამას გააკეთებს. გთხოვთ იცოდეთ, თუ ტემპერატურა გადააჭარბებს მოდულის სპეციფიკაციას, ის დაზიანდება! არ ვიცი როგორ გავზომო ტემპერატურა, მაგრამ თითებით ვერ შევეხები, ასე რომ ვხვდები, რომ სადღაც 50-100C- მდეა (ცივ მხარეს).

ნაბიჯი 1: მასალები და ინსტრუმენტები

მასალები:

• ალუმინის ფირფიტა: 140x45x5 მმ
• პლასტიკური ჯოხი: 60x8 მმ [ვენეციური ჟალუზისგან]
• ელექტროძრავა: Tamiya 76005 Solar Motor 02 (Mabuchi RF-500TB). [ებეი].
• თერმოელექტრული მოდული (მაღალი ტემპერატურა TEG): TEP1-1264-1.5 [ჩემი სხვა პროექტიდან, იხ. ქვემოთ]
• გამათბობელი: ალუმინი 42x42x30 მმ (ერთი მიმართულების საჰაერო არხები) [ძველი კომპიუტერიდან]
• 2x ხრახნები + 4 საყელურები ძრავისთვის: 10x2.5 მმ (დარწმუნებული არ ვარ ძაფზე)
• 2x ფრჩხილი გამაცხელებელი დანამატისთვის: 2x14 მმ (დაჭრილი)
• 2x ზამბარა გამაცხელებელი დანამატისთვის
• საზომი წონა: M10 ჭანჭიკი+2 კაკალი+2 საყელური+მაგნიტი ჯარიმა მორგებისთვის
• თერმული პასტა: KERATHERM KP92 (10 ვტ/მკ, 200C მაქსიმალური ტემპერატურა) [conrad.com]
• ფოლადის მავთულები: 0.5 მმ
• ხე (არყი) (საბოლოო ბაზა 90x45x25 მმ)

TEG მახასიათებლები:

შევიძინე TEP1-1264-1.5 https://termo-gen.com/ ტესტირებული 230ºC (ცხელი მხარე) და 50ºC (ცივი მხარე):

Uoc: 8.7V Ri: 3Ω U (დატვირთვა): 4.2V I (დატვირთვა): 1.4A P (მატჩი): 5.9W სითბო: 8.8W/cm2 ზომა: 40x40 მმ

ინსტრუმენტები:

• საბურღი: 1.5, 2, 2.5, 6, 8 და 8.5 მმ
• Hacksaw
• ფაილი (ლითონი+ხე)
• მავთულის ფუნჯი
• Ფოლადის ბამბა
• Screwdriver
• აბრაზიული ქაღალდი
• (შედუღების რკინა)

ნაბიჯი 2: მშენებლობა (ფირფიტა)

იხილეთ ნახაზები ყველა გაზომვისთვის.

1. დახაზეთ ალუმინის ფირფიტაზე ან გამოიყენეთ შაბლონი.
2. ნაჭრის ამოსაჭრელად გამოიყენეთ ხერხი.
3. გამოიყენეთ ფაილი სრულყოფილად შესაცვლელად
4. გააკეთეთ ორი 2.5 მმ ხვრელი ძრავისთვის (22 მმ შორის) პლუს 6 მმ ხვრელი საავტომობილო ცენტრისთვის
5. გაბურღეთ ორი 2 მმ -იანი ხვრელი, სადაც იქნება ფრჩხილები (გამაგრილებლის მიმაგრებისთვის)
6. გაბურღეთ ერთი 8.5 მმ ხვრელი საპირისპირო წონისთვის (დაიჭრება როგორც M10)
7. დაასრულეთ ზედაპირები მავთულის ჯაგრისით და მატყლით

ნაბიჯი 3: მშენებლობა (ბაზა)

მე გამოვიყენე ნახევრად შეშის შეჭრა.

1. გამოიყენეთ ფაილი და აბრაზიული ქაღალდი გაჭრამდე (უფრო ადვილია ფიქსაცია)
2. საბურღი 8 მმ ხვრელი ზედა ცენტრში როდზე (20 მმ სიღრმე, არა ბოლომდე)
3. გაჭერით ნაჭერი 90 მმ სიგრძით
4. დაასრულეთ ზედაპირი
5. გამოიყენეთ ზეთის ან ხის ლაქა სასიამოვნო ზედაპირისთვის (მე ვიყენებ მუქ ხის ლაქას ყველა ფოტოსურათის შემდეგ უკეთესი გარეგნობისთვის)

ნაბიჯი 4: მშენებლობა (სანთლის საკიდი)

ეს არის ყველაზე რთული ნაწილი მგონი. ალბათ უფრო ადვილია, თუ ამას ბოლომდე გააკეთებ, როდესაც ყველაფერი დასრულდება და მუშაობს. მე გამოვიყენე თხელი მავთული მის დასაკეტად მხოლოდ ორი ნაწილის გამოყენებით. ძნელი იყო ყველა კუთხის გადაღება. ეს ნაწილი დაიცავს სანთელს თერმოელექტრული მოდულის ქვეშ მანძილზე ისე, რომ ალი არ შეეხოთ ალუმინის ფირფიტას.

1. მოხარეთ ორი იდენტური ნაწილი სანთლის მოსაწყობად
2. წებოვანა ორი ნაწილი ერთად

ნაბიჯი 5: შეკრება (ძრავა)

1. გამოიყენეთ ერთი სარეცხი ფირფიტის თითოეულ მხარეს
2. დარწმუნდით, რომ ხრახნები სწორი სიგრძისაა (დიდხანს დააზიანებს ძრავას)
3. ხრახნიანი ძრავა

საყელურები გამოყოფენ ძრავას ფირფიტიდან და დარწმუნდებიან, რომ მოგვიანებით არ გაცხელდება.

ნაბიჯი 6: შეკრება (TEG მოდული)

კრიტიკული ნაწილია თერმული პასტის გამოყენება ნაწილებს შორის კარგი სითბოს გადაცემის მიზნით. მე გამოვიყენე მაღალი ტემპერატურის (200C) თერმული პასტა, მაგრამ ის "შეიძლება" იმუშაოს ჩვეულებრივი CPU თერმული პასტით. მათ ჩვეულებრივ შეუძლიათ მიიღონ 100-150C ტემპერატურაზე.

1. დარწმუნდით, რომ ფირფიტის, მოდულისა და გამათბობლის ზედაპირი გაწმენდილია ჭუჭყისაგან (კარგი კონტაქტი უნდა იყოს)
2. გამოიყენეთ თერმული პასტა მოდულის "ცხელ მხარეს"
3. მიამაგრეთ მოდულის ცხელი მხარე ფირფიტაზე
4. გამოიყენეთ თერმული პასტა მოდულის "ცივ მხარეს"
5. მიამაგრეთ გამათბობელი მოდულის თავზე
6. მიამაგრეთ ზამბარები გამათბობლის სტაბილურად შესანარჩუნებლად (მაღალი წნევა იწვევს უკეთეს სითბოს გადაცემას)

ნაბიჯი 7: შეკრება (როდ და ბაზის ფირფიტა)

1. საბურღი 1.5 მმ ხვრელი როდში (3 მმ სიღრმე)
2. მიამაგრეთ ძრავის ღერძი ჯოხზე
3. მიამაგრეთ ჯოხი საბაზისო ხეზე

ნაბიჯი 8: შეკრება (ძრავა, სანთლის საკიდი და საზომი წონა)

1. მიამაგრეთ მოდულის კაბელები ძრავზე (გასაყიდი რკინა კარგია)
2. მიამაგრეთ სანთლის საკიდი იმავე ლურსმნებზე, რომლებზეც გამაცხელებელი წყლებია მიმაგრებული
3. განათავსეთ სანთელი საკიდში
4. დაამონტაჟეთ საპირისპირო წონა და დახრილხართ კონსტრუქცია, რათა დარწმუნდეთ, რომ გაქვთ სწორი ბალანსი

ნაბიჯი 9: საბოლოო

გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ სანთლის სიცხემ შეიძლება დააზიანოს თქვენი მოდული, თუ სპეციფიკაციას აქვს დაბალი მაქსიმალური ტემპერატურა. ცივი მხარეც კი საკმაოდ ცხელი იქნება! კიდევ ერთი ნაბიჯი, რისი გაკეთებაც გსურთ, არის მოამზადოთ გამაცხელებელი ელექტრული ლენტით და შეავსოთ იგი წყლით. დარწმუნდით, რომ ცივი მხარე არასოდეს მიაღწევს 100 გრადუსს! ჩემი გეგმა იყო ამის გაკეთება, მაგრამ მე არ მჭირდებოდა.

1. აანთეთ სანთელი (ცალკე)
2. მოათავსეთ სანთელი
3. დაელოდეთ 10 წამს და იქნებ ეცადოთ დატრიალდეს მის დაწყებაში, სანამ ცივი მხარე გადახურდება
4. ისიამოვნეთ!

ძირითადი ფორმულა: ენერგია = ენერგია+გართობა

დეტალური ფორმულა: RPM = mF (tegP) -A*(RPM^2)

RPM = "ძრავის ბრუნვები წუთში" mF () = "ძრავის მახასიათებლების ფორმულა" tegP = "მოდულის სიმძლავრე" A = "ჰაერის წინააღმდეგობა + ძრავის ხახუნის მუდმივი"

tegP = mod (Tdiff) mod () = "თერმოელექტრული მოდულის მახასიათებლების ფორმულა" Tdiff = "ტემპერატურის სხვაობა"

Tdiff = ჩაძირვა (RPM)-ცეცხლი (RPM) ჩაძირვა () = "სითბოს ჩაძირვის მახასიათებლების ფორმულა ჰაერის სიჩქარეზე დაყრდნობით" ცეცხლი () = "სანთლის ცეცხლის ეფექტურობის ფორმულა ჰაერის სიჩქარეზე დაყრდნობით"

და ბოლოს: RPM = mF (mod (ჩაძირვა (RPM)-ცეცხლი (RPM)))-A*(RPM^2) ალტერნატიული გადაწყვეტილებები (მოგერიდებათ წინადადებების გაკეთება):

1. ორი მოდული და გამათბობელი (სიმეტრიულად) ძრავის თითოეულ მხარეს მეტი სიმძლავრისთვის

   დააკავშირეთ მოდულები პარალელურად ან სერიულად ძრავასთან (უფრო ძლიერი და სწრაფი)

2. გამოიყენეთ სტაციონარული სანთლები ადგილზე ან მიმაგრებულია ძირში

   • საკმარისი სიმძლავრის მისაღებად 4 სანთლის გამოყენება მომიწია
   • იხილეთ ვიდეო