Termoelektrinis sukamasis ornamentas: 9 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Fonas:

Tai dar vienas termoelektrinis eksperimentas/ornamentas, kuriame visa konstrukcija (žvakė, karštoji pusė, modulis ir vėsioji pusė) sukasi, o pati šildo ir vėsina, puikiai suderindama modulio išėjimo galią, variklio sukimo momentą ir apsisukimų dažnį, žvakės efektyvumą, šilumos perdavimą, aušinimo efektyvumas, oro srautas ir trintis. Čia vyksta daug fizikos, bet labai paprasta konstrukcija. Tikiuosi, kad jums patiks šis projektas!

Norėdami gauti galutinį rezultatą, žiūrėkite vaizdo įrašus: „YouTube“vaizdo įrašas 1 „YouTube“vaizdo įrašas 2 „YouTube“vaizdo įrašas 3

Kai kuriuos kitus mano termoelektrinius projektus galite rasti čia:

Termoelektrinis ventiliatorius Išmaniojo telefono įkroviklis Avarinis šviesos diodas Koncepcija:

Konstrukcijos esmė, termoelektrinis modulis, taip pat vadinamas peltier elementu, o kai jį naudojate kaip generatorių, jis vadinamas seebeck efektu. Jis turi vieną karštą pusę ir vieną šaltą. Modulis generuoja galią, kad būtų galima valdyti variklį, kurio ašis pritvirtinta prie pagrindo. Viskas apsisuks ir oro srautas atvėsins viršutinį radiatorių greičiau nei žemiau esanti aliuminio plokštė. Didesnis temperatūros skirtumas => padidinta išėjimo galia => padidėjęs variklio apsisukimų dažnis => padidėjęs oro srautas => padidėjęs temperatūros skirtumas, bet sumažėjusi žvakės galia. Kadangi žvakė taip pat seka sukimąsi, padidėjus greičiui šiluma bus mažiau efektyvi ir tai subalansuos apsisukimų dažnį iki gražaus lėto sukimosi. Jis negali eiti per greitai, kad užgesintų pačią ugnį, ir negali sustoti, kol žvakėje nesibaigs kuras.

en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect

Rezultatas:

Mano pirminis planas buvo turėti stacionarias žvakes (žr. Vaizdo įrašą), tačiau pastebėjau, kad ši konstrukcija buvo ir pažangesnė, ir linksmesnė. Tai galite atlikti su stacionariomis žvakėmis, tačiau jei jų nenaudosite dviejų modulių ar didesnio aliuminio šilumos ploto, reikės 4 iš jų.

Greitis yra nuo 0,25 iki 1 apsisukimo per sekundę. Ne per lėtai ir ne per greitai. Jis niekada nesustos ir ugnis degs, kol žvakė neužges. Šilumos kriauklė laikui bėgant bus gana karšta. Tam naudojau aukštos temperatūros TEG modulį ir negaliu pažadėti, kad pigesnis TEC (peltier modulis) tai padarys. Atminkite, kad jei temperatūra viršys modulio specifikaciją, ji bus pažeista! Nežinau, kaip matuoti temperatūrą, bet negaliu jos paliesti pirštais, todėl manau, kad ji yra kažkur tarp 50–100 ° C (šaltoje pusėje).

1 žingsnis: medžiagos ir įrankiai

Medžiagos:

• Aliuminio plokštė: 140x45x5mm
• Plastikinis strypas: 60x8 mm [nuo žaliuzės]
• Elektros variklis: „Tamiya 76005 Solar Motor 02“(„Mabuchi RF-500TB“). [Ebay].
• Termoelektrinis modulis (aukšta temperatūra TEG): TEP1-1264-1.5 [iš mano kito projekto, žr. Žemiau]
• Šaldytuvas: aliuminis 42x42x30mm (vieno krypties oro kanalai) [iš seno kompiuterio]
• 2x varžtai + 4 poveržlės varikliui: 10x2.5mm (nesu tikras dėl sriegimo)
• 2x vinys radiatoriaus tvirtinimui: 2x14 mm (supjaustytas)
• 2x spyruoklės, skirtos tvirtinti radiatorius
• Skaitiklio svoris: M10 varžtas+2 veržlės+2 poveržlės+magnetas smulkiam reguliavimui
• Šiluminė pasta: KERATHERM KP92 (10 W/mK, maksimali temperatūra 200C) [conrad.com]
• Plieninė viela: 0,5 mm
• Mediena (beržas) (galutinis pagrindas 90x45x25mm)

TEG specifikacija:

Aš nusipirkau TEP1-1264-1.5 adresu https://termo-gen.com/ Išbandyta 230 ° C (karštoji pusė) ir 50 ° C (šaltoji pusė) su:

Uoc: 8.7V Ri: 3Ω U (apkrova): 4.2V I (apkrova): 1.4A P (atitinka): 5.9W Šiluma: 8.8W/cm2 Dydis: 40x40mm

Įrankiai:

• Gręžtuvai: 1,5, 2, 2,5, 6, 8 ir 8,5 mm
• Pjūklas
• Dildė (metalas+medis)
• Vielinis šepetys
• Plieninė vata
• Atsuktuvas
• Abrazyvinis popierius
• (Lituoklis)

2 žingsnis: statyba (plokštė)

Žiūrėkite visų matavimų brėžinius.

1. Pieškite ant aliuminio plokštės arba naudokite šabloną.
2. Norėdami iškirpti gabalą, naudokite metalo pjūklą.
3. Norėdami tiksliai sureguliuoti, naudokite failą
4. Gręžkite dvi 2,5 mm skylutes varikliui (22 mm tarp) ir 6 mm skylę variklio centrui
5. Gręžkite dvi 2 mm skyles, kuriose bus vinys (tvirtinimui prie radiatoriaus)
6. Gręžkite vieną 8,5 mm skylę atsvarui (bus sriegiuota kaip M10)
7. Baigti paviršius vieliniu šepečiu ir vilna

3 žingsnis: statyba (bazė)

Aš naudojau pjautą pusiau malkinę.

1. Prieš pjaustydami naudokite failą ir abrazyvinį popierių (lengviau pritvirtinti)
2. Viršutiniame strypo centre išgręžkite 8 mm skylę (20 mm gylio, ne iki galo)
3. Nupjaukite gabalą 90 mm ilgio
4. Užbaikite paviršių
5. Norėdami gauti gražią paviršiaus spalvą, naudokite aliejų arba medžio dėmę (kad geriau atrodytumėte, po visų nuotraukų užtepiau tamsios medienos dėmių)

4 žingsnis: statyba (žvakių pakaba)

Tai, mano manymu, yra sudėtingiausia dalis. Galbūt lengviau, jei tai padarysite pabaigoje, kai viskas bus baigta ir veiks. Aš sulenkiau ploną vielą, naudodamas tik dvi dalis. Buvo sunku fotografuoti visus kampus. Ši dalis laikys žvakę po termoelektriniu moduliu per atstumą, kad liepsna neliestų aliuminio plokštės.

1. Sulenkite dvi identiškas dalis, kad tilptų žvakė
2. Klijuokite abi dalis kartu

5 žingsnis: surinkimas (variklis)

1. Kiekvienoje plokštės pusėje naudokite vieną skalbyklę
2. Įsitikinkite, kad varžtai yra tinkamo ilgio (per ilgai sugadinsite variklį)
3. Užsukite variklį

Poveržlės šiek tiek atskirs variklį nuo plokštės ir pasirūpins, kad vėliau jis neperkaistų.

6 žingsnis: Surinkite (TEG modulis)

Labai svarbu naudoti šiluminę pastą, kad būtų užtikrintas geras šilumos perdavimas tarp dalių. Aš naudojau aukštos temperatūros (200 ° C) terminę pastą, tačiau ji "gali" veikti su įprasta procesoriaus termine pasta. Paprastai jie gali pakilti nuo 100 iki 150 laipsnių.

1. Įsitikinkite, kad plokštės, modulio ir radiatoriaus paviršiai yra švarūs nuo nešvarumų (turi gerai liestis)
2. Užtepkite terminę pastą „karštojoje“modulio pusėje
3. Pritvirtinkite karštoji modulio pusę prie plokštės
4. Užtepkite terminę pastą ant „šaltosios“modulio pusės
5. Ant modulio pritvirtinkite radiatorių
6. Pritvirtinkite spyruokles, kad pastoviai laikytumėte šilumos kriauklę (didelis slėgis pagerina šilumos perdavimą)

7 žingsnis: Surinkite (strypas ir pagrindo plokštė)

1. Strype gręžkite 1,5 mm skylę (3 mm gylio)
2. Pritvirtinkite variklio ašį prie strypo
3. Pritvirtinkite strypą prie pagrindinės medienos

8 žingsnis: Surinkite (variklis, žvakių pakaba ir skaitiklio svoris)

1. Prijunkite modulio laidus prie variklio (lituoklis yra geras)
2. Pritvirtinkite žvakių pakabą prie tų pačių vinių, prie kurių pritvirtintos radiatoriaus spyruoklės
3. Į pakabą įdėkite žvakę
4. Sumontuokite atsvarą ir pakreipkite konstrukciją, kad įsitikintumėte, jog turite tinkamą pusiausvyrą

9 žingsnis: Finalas

Atminkite, kad žvakės karštis gali sugadinti jūsų modulį, jei specifikacija turi žemą maksimalią temperatūrą. Net šalta pusė bus gana karšta! Kitas žingsnis, kurį galbūt norėsite padaryti, yra paruošti radiatorių elektros juosta ir užpildyti vandeniu. Įsitikinkite, kad šaltoji pusė niekada neviršys 100 ° C! Mano planas buvo tai padaryti, bet man to neprireikė.

1. Uždegkite žvakę (atskirta)
2. Įdėkite žvakę
3. Palaukite 10 sekundžių ir galbūt pabandykite padėti jam suktis, kol ji pradės veikti, kol šalta pusė neperkaitins
4. Mėgautis!

Pagrindinė formulė: Energija = Energija+linksmybės

Išsami formulė: RPM = mF (tegP) -A*(RPM^2)

RPM = "variklio apsisukimai per minutę" mF () = "variklio charakteristikų formulė" tegP = "modulio galia" A = "oro pasipriešinimas + variklio trinties konstanta"

tegP = mod (Tdiff) mod () = "termoelektrinio modulio charakteristikų formulė" Tdiff = "temperatūros skirtumas"

Tdiff = kriauklė (RPM)-ugnies (RPM) kriauklė () = "šilumos kriauklės charakteristikų formulė, pagrįsta oro greičiu" fire () = "žvakių ugnies efektyvumo formulė, pagrįsta oro greičiu"

Galiausiai: RPM = mF (mod (kriauklė (RPM) -fire (RPM))))-A*(RPM^2) Alternatyvūs sprendimai (nedvejodami pateikite pasiūlymų):

1. Du moduliai ir radiatoriai (simetriškai) abiejose variklio pusėse, kad būtų daugiau energijos

   Prijunkite modulius lygiagrečiai arba nuosekliai su varikliu (stipresnis ir greitesnis)

2. Naudokite stacionarias žvakes ant žemės arba pritvirtintas prie pagrindo

   • Norėdami gauti pakankamai energijos, turėjau naudoti 4 žvakes
   • Žiūrėkite vid