სითბოს ენერგიის შუქი $ 5 -ზე ნაკლები: 7 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:20

ჩვენ ნიდერლანდებში ვართ ინდუსტრიული დიზაინის ორი სტუდენტი და ეს არის სწრაფი ტექნოლოგიური კვლევა, როგორც ტექნოლოგია კონცეფციის დიზაინის ქვეკურსის ნაწილი. როგორც ინდუსტრიული დიზაინერი, სასარგებლოა ტექნოლოგიების მეთოდურად გაანალიზება და მათი ღრმა გაგება, რათა მიიღონ დასაბუთებული გადაწყვეტილება კონცეფციებში კონკრეტული ტექნოლოგიების განსახორციელებლად.

ამ ინსტრუქციის შემთხვევაში, ჩვენ დაინტერესებული ვართ ვნახოთ რამდენად ეფექტური და იაფია TEG მოდულები, და თუ ისინი სიცოცხლისუნარიანი ვარიანტია გარე აქსესუარების დატენვისთვის, როგორიცაა დენის ბანკები ან ფანრები, მაგალითად, კოცონის ცეცხლით. ბატარეის სიმძლავრისგან განსხვავებით, ცეცხლის სითბოს ენერგია არის ის, რისი გაკეთებაც ჩვენ შეგვიძლია უდაბნოში სადმე.

პრაქტიკული გამოყენება

ჩვენ ვიკვლევდით TEG– ების გამოყენებას ბატარეების დატენვისთვის და LED ნათურების ჩართვისთვის. ჩვენ ვგეგმავთ TEG მოდულების გამოყენებას, მაგალითად, კოცონზე ფანრის დასამუხტად, რათა ის დამოუკიდებელი იყოს ქსელის ენერგიისგან.

ჩვენი გამოძიება ფოკუსირებულია დაბალბიუჯეტიან გადაწყვეტილებებზე, რაც ვიპოვეთ ჩინურ ონლაინ საცალო ვაჭრობებში. ამ დროისთვის ძნელია რეკომენდაცია გაუწიო TEG მოდულებს ასეთ პრაქტიკულ პროგრამაში, რადგან მათ უბრალოდ აქვთ ძალიან მცირე ენერგიის გამომუშავება. მიუხედავად იმისა, რომ დღესდღეობით ბაზარზე არის ძალიან ეფექტური TEG მოდულები, მათი ფასი ნამდვილად არ გახდის მათ მცირე ზომის სამომხმარებლო პროდუქტს ფანრის მსგავსად.

ნაბიჯი 1: ნაწილები და ინსტრუმენტები

ნაწილები

-თერმოელექტრული მოდული (TEG) 40x40 მმ (SP1848 27145 SA) rmmds = ძებნა & cur_warehouse = CN

-წითურები

-პურის დაფა

-წითელი LED

-რამდენიმე მავთული

-გამაცხელებელი თაბაშირი/ თერმული პასტა

ლითონის ჯართი/გამათბობელი (ალუმინი)

ინსტრუმენტები

-ერთგვარი თერმომეტრი

-გამათბობელი რკინა

-(ციფრული) მულტიმეტრი

-უფრო მსუბუქი

-მცირე ვიზა (ან სხვა ობიექტი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ ჩაყაროთ ჩაისფერი მის ქვეშ)

ნაბიჯი 2: მუშაობის პრინციპი და ჰიპოთეზა

Როგორ მუშაობს?

მარტივად რომ ვთქვათ, TEG (თერმოელექტრული გენერატორი) სითბოს გარდაქმნის ელექტრო გამომუშავებად. ერთი მხარე უნდა გაცხელდეს და მეორე უნდა გაგრილდეს (ჩვენს შემთხვევაში ტექსტიანი მხარე უნდა გაცივდეს). ტემპერატურის სხვაობა ზედა და ქვედა მხარეებში გამოიწვევს ორივე ფირფიტის ელექტრონებს ენერგიის სხვადასხვა დონეს (პოტენციური განსხვავება), რაც თავის მხრივ ქმნის ელექტრულ დენს. ეს ფენომენი აღწერილია სიბეკის ეფექტით. ეს ასევე ნიშნავს იმას, რომ როდესაც ტემპერატურა ორივე მხარეს თანაბარი გახდება, არ იქნება ელექტრული დენი.

როგორც აღვნიშნეთ, თერმოელექტრული გენერატორები არჩეულ იქნა შესასწავლად. ჩვენ ვიყენებთ SP1848-27145 ტიპის ერთეულზე სამ ევროზე ნაკლები ღირებულებით (გადაზიდვის ჩათვლით). ჩვენ ვიცით, რომ არსებობს უფრო ძვირი და ეფექტური გადაწყვეტილებები ბაზარზე, მაგრამ ჩვენ დავინტერესდით ამ "იაფი" TEG– ების პოტენციალით.

ჰიპოთეზა

ვებსაიტს, რომელმაც გაყიდა TEG მოდულები, ჰქონდა გაბედული პრეტენზია ელექტრული ენერგიის გარდაქმნის ეფექტურობაზე. ამ შემოთავაზებების შესწავლის შემდეგ ჩვენ მცირე შემოვლით გზას დავადგებით.

ნაბიჯი 3: მომზადება და შეკრება

ნაბიჯი 1: უბრალო გამაცხელებელი დამზადდა სახელოსნოში ნაპოვნი ჯართი ალუმინის ნაწილების გამოყენებით, რომლებიც მიმაგრებულია TEG მოდულზე თერმული პასტის გამოყენებით. ამასთან, სხვა ლითონები, როგორიცაა სპილენძი, სპილენძი ან შერევა, ასევე საკმარისად იმუშავებს ამ კონფიგურაციისთვის.

ნაბიჯი 2: მომდევნო ნაბიჯი მოიცავს პირველი TEG– ის ნეგატიური მიწოდების შეყვანას მეორე TEG– ის პოზიტიურ უპირატესობამდე, ეს უზრუნველყოფს ელექტრული დენის სერიას (რაც იმას ნიშნავს, რომ ორი TEG– ის გამომუშავება დაემატება). ჩვენი კონფიგურაციით, ჩვენ ხელმისაწვდომი ვიყავით მხოლოდ 1.1 ვოლტის გამომუშავებაზე TEG– ზე. ეს ნიშნავს, რომ წითელი LED- ის გასანათებლად საჭირო 1.8 ვოლტის მისაღწევად დაემატა მეორე TEG.

ნაბიჯი 3: შეაერთეთ პირველი TEG– ის წითელი (დადებითი) მავთული და მეორე TEG– ის შავი (უარყოფითი) მავთული პურის დაფაზე მის შესაბამის ადგილებში.

ნაბიჯი 4: განათავსეთ წითელი შუქდი დაფაზე (გახსოვდეთ: უფრო გრძელი ფეხი არის დადებითი მხარე).

ნაბიჯი 5: ბოლო ნაბიჯი მარტივია*, აანთეთ სანთლები და განათავსეთ TEG მოდულები ალის თავზე. გსურთ გამოიყენოთ რაიმე მყარი, TEG– ების თავზე დასაყენებლად. ეს მათ არიდებს პირდაპირ კონტაქტს ცეცხლთან, ამ შემთხვევაში გამოყენებულია ვიზა.

იმის გამო, რომ ეს არის მარტივი ტესტი, ჩვენ დიდი დრო არ დაგვიხარჯავს სათანადო კორპუსების ან გაგრილების შესაქმნელად. თანმიმდევრული შედეგების უზრუნველსაყოფად, ჩვენ დავრწმუნდით, რომ TEG იყო განლაგებული ჩალის ნათელთან თანაბარ მანძილზე შესამოწმებლად.

*ექსპერიმენტის გამეორების მცდელობისას, გირჩევთ მოათავსოთ თეგები გამაგრილებელთან ერთად მაცივარში ან საყინულეში, რათა გაგრილდეს. დარწმუნდით, რომ ამოიღეთ ისინი პურიდან, სანამ ამას გააკეთებთ.

ნაბიჯი 4: დაყენება

პირველადი ტესტირება

ჩვენი საწყისი ტესტი იყო სწრაფი და ბინძური. ჩვენ დავდეთ TEG მოდული ჩაის ნათურაზე და გავაციეთ TEG- ის "ცივი ბოლო" ჩაის ნათურის და ყინულის კუბის ალუმინის გარსაცმის გამოყენებით. ჩვენი თერმომეტრი (მარცხნივ) მოთავსებულია პატარა სამაგრში (მარჯვნივ მარჯვნივ), რათა გავზომოთ TEG- ის ზედა ნაწილი.

განმეორებითი გამოცდა

ჩვენი საბოლოო გამოცდისთვის, ჩვენ შევიტანეთ რამდენიმე ცვლილება კონფიგურაციაში, რათა უზრუნველვყოთ უფრო საიმედო შედეგი. პირველ რიგში ჩვენ შევცვალეთ ყინულის ცივი წყალი პასიური გაგრილებისთვის ალუმინის უფრო დიდი ბლოკის გამოყენებით, რაც უფრო მჭიდროდ ასახავს პოტენციურ განხორციელებას. ასევე მეორე TEG დაემატა სასურველი შედეგის მისაღწევად, რომელიც იყო წითელი LED განათება.

ნაბიჯი 5: შედეგები

აღწერილი კონფიგურაციის გამოყენებით აანთებს წითელ LED- ს!

რამდენად ძლიერია ერთი TEG?

მწარმოებელი აცხადებს, რომ TEG– ს შეუძლია წარმოქმნას ღია წრედის ძაბვა 4.8 ვ -მდე 669 mA დენით, როდესაც ექვემდებარება 100 გრადუს ტემპერატურას. სიმძლავრის ფორმულის P = I * V გამოყენებით, გამოითვლება, რომ ეს იქნება დაახლოებით 3.2 ვატი.

ჩვენ დავიწყეთ იმის დანახვა, თუ რამდენად ახლოს შეიძლება მივიღოთ ეს პრეტენზიები. TEG– ის ბოლოში 250 გრადუსი ცელსიუსით და ზედა ნაწილში 100 გრადუსით ახლოს, ექსპერიმენტი აჩვენებს საკმაოდ განსხვავებას მწარმოებლის პრეტენზიებთან შედარებით. ძაბვა სტაგნაციას უწევს 0,9 ვოლტსა და 150 mA- ს, რაც უდრის 0,135 ვატს.

ნაბიჯი 6: დისკუსია

ჩვენი ექსპერიმენტი გვაძლევს კარგ შთაბეჭდილებას ამ TEG– ების პოტენციალის შესახებ, რადგან ჩვენ შეგვიძლია სამართლიანად ვთქვათ, რომ მათი გამომუშავება ღირსეულია ცოტა გასართობად და ექსპერიმენტებისთვის, მაგრამ რომ ფიზიკა ჩართულია ამ სისტემების სათანადოდ გაგრილებისა და ენერგიის სტაბილური წყაროს შესაქმნელად. შორს არის რეალური რეალობის განხორციელებისათვის, როდესაც შევადარებთ სხვა შესაძლო ქსელურ გადაწყვეტილებებს, როგორიცაა მზის ენერგია.

ნამდვილად არის ადგილი TEG– ებისთვის და ფანქრის დასანთებად კოცონის გამოყენების იდეა მისაღწევად ჩანს; ჩვენ უბრალოდ მკაცრად შეზღუდულები ვართ თერმოდინამიკის კანონების გამო. რადგანაც საჭიროა ტემპერატურის სხვაობის მიღწევა, TEG– ის ერთ მხარეს სჭირდება (აქტიური) გაგრილება, ხოლო მეორეს სჭირდება მუდმივი სითბოს წყარო. ეს უკანასკნელი არ არის პრობლემა კოცონის შემთხვევაში, თუმცა გაგრილება უნდა იყოს იმდენად ეფექტური, რომ საჭირო იყოს აქტიური გაგრილების ხსნარი და ამის მიღწევა ძნელია. ამ გადაწყვეტილებების მუშაობისთვის საჭირო მოცულობის გათვალისწინებით, არსებული ბატარეის ტექნოლოგიასთან შედარებით, გაცილებით ლოგიკურია აირჩიოთ ბატარეა განათების ენერგიაზე.

გაუმჯობესებები

სამომავლო ექსპერიმენტებისთვის, გირჩევთ შეიძინოთ შესაბამისი გამათბობლები (მაგალითად, გატეხილი კომპიუტერიდან) და გამოიყენოთ ისინი TEG– ის ორივე ცხელ და გრილ მხარეზე. ეს საშუალებას აძლევს სითბოს უფრო სწორად განაწილებას და გახდის ნარჩენების სითბოს გაცივებას უფრო ადვილად, ვიდრე ალუმინის მყარი ბლოკი

ამ ტექნოლოგიის მომავალი პროგრამები ამ მომენტში TEGs ძირითადად გვხვდება (ეკოლოგიურად სუფთა) ტექნიკურ პროდუქტებში, როგორც ენერგიის ნარჩენების გამოსაყენებლად. მომავალში ამ ტექნოლოგიას გაცილებით მეტი პოტენციალი აქვს. განათების პროდუქტების დიზაინის ერთ – ერთი საინტერესო მიმართულებაა ტარებადი საშუალებები. სხეულის სითბოს გამოყენებამ შეიძლება გამოიწვიოს ბატარეის გარეშე განათება, რომელიც ადვილად დასაყენებელია ტანსაცმელში ან სხეულზე. ეს ტექნოლოგია ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას თვითმომხმარებელ სენსორებში, რათა მოხდეს ფიტნეს მონიტორინგის პროდუქტები უფრო მრავალმხრივ პაკეტებში, ვიდრე ოდესმე. (აშკარა თერმოელექტრული, 2016).

ნაბიჯი 7: დასკვნა

დასასრულს, როგორც პერსპექტიული, როგორც ჩანს ტექნოლოგია, სისტემა მოითხოვს აქტიურ გაგრილებას და მუდმივ სითბოს წყაროს, რათა უზრუნველყოს ელექტრული მუხტის თანაბარი ნაკადი (ჩვენს შემთხვევაში, მდგრადი შუქი). მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენმა კონფიგურაციამ შესაძლებელი გახადა გამაგრილებლების სწრაფი გაგრილება მაცივრის გამოყენებით, ეს ექსპერიმენტი საკმაოდ რთული იქნებოდა გარე ელექტროენერგიის გარეშე გამეორება; სინათლე მკვდარი იქნებოდა იმ მომენტში, როდესაც დადებითი და უარყოფითი მხარეები მიაღწევენ ერთსა და იმავე ტემპერატურას. მიუხედავად იმისა, რომ ტექნოლოგია ამ მომენტისთვის არ არის ძალიან ეფექტური, საინტერესოა სად წავა ის ახალი და ინოვაციური ტექნოლოგიებისა და მასალების მუდმივი ნაკადის გათვალისწინებით.