Termoakustika by zůstala teoretickou vědou pro laboratoře a fyzikální místnosti, nebýt předchozích vynálezů v jiném oboru fyziky – termodynamice. Nové období oživení se dočkalo s vynálezem Stirlingova tepelného motoru. Stalo se to již v 19. století a téměř okamžitě to vedlo k revoluci v technické oblasti. Tepelná energie se začala široce využívat ve všech druzích motorů. Ale vynález, který dnes zkoumáme, se týká konkrétně termoakustiky – vědy o interakci zvuku a tepla. Můžete se zeptat, co s tím má společného motor a generátor? Udělejme to po pořádku.
Princip činnosti termoakustického motoru
Toto improvizované zařízení je doslova sestaveno z odpadových materiálů, nebo dokonce z jejich zbytků. To však nebrání tomu, aby se mu říkalo generátor na bázi motoru, vyrábějící elektřinu z tepla. Tento jev je založen na principu vytváření akustických vln procházejících přes rezonátor se dvěma membránami, které vytvářejí rezonanci. Na jejich vrcholu je magnet, který vibruje z těchto vln s určitou frekvencí. To má za následek vytvoření magnetického pole, které je zachyceno induktorem. Na druhé straně je schopen produkovat elektrický proud přenášený ke spotřebiteli.
Základem tohoto vynálezu je horní modul - termoakustický měnič nebo motor. V podstatě se jedná o skleněnou trubici, která je rozdělena do tří zón:
- Topná zóna – ohřívá se v ní vzduch nebo plyn;
- Zóna regenerátoru - látka, která střídavě přichází do styku se studeným a horkým vzduchem;
- Chladicí zóna – ve které klesá teplota vzduchu.
Materiály a nástroje
K vytvoření generátoru motoru budeme potřebovat následující ingredience:
- Skleněná žáruvzdorná trubice;
- Kus kovové trubky;
- Několik PVC instalatérských rohů;
- Kus kartonové trubky;
- Gumový míček nebo rukavice na membrány;
- Izolační páska;
- Role ocelové vlny nebo houby na mytí nádobí;
- Neodymový magnet;
- Induktor;
- Malý kousek hadříku na mytí nádobí;
- Dřevěné obložení pro externí zásuvku nebo vypínač;
- Tmel, lepidlo.
Mezi nářadí můžeme doporučit mít něco, co by správný dráteník měl mít vždy po ruce: nůž, kleště, nůžky na drát, šroubovák, lepicí pistoli a silikonovou pistoli.
Sestavení termoakustického generátoru
Konstrukce motoru je sestavena na základě rámových měděných trubek a jedné skleněné trubky. Spojuje je rezonátor – důležitá a neobvyklá součást tohoto motoru. Zde se pohybují zvukové vlny vytvářené regenerátorem.
Jedná se o jednoduchou kartonovou trubici, v jejímž středu je membrána, která brání cirkulaci vzduchu. Pokud tento prvek vyloučíme, pak v horní membráně, která se nachází v hrdle rezonátoru, prostě nebudou vibrace.
Autor videa zvolil rozříznutí hadičky napůl a natažení gumové lékařské rukavice přes jednu z částí jako spodní membránu. Oblepil šev spojených fragmentů rezonátoru elektrickou páskou.
Rozšířil krk rezonátoru speciálně pro posílení účinku zvukových vibrací z regenerátoru na horní membránu. Vyrobil ho z hustší gumy balónu. Ve spodní části tubusu je dřevěná podložka pro externí vypínač nebo zásuvku pro stabilitu instalace.
Skleněná trubice-motor je zkumavka s kusem ocelové vlny nebo hoblinami umístěnými uprostřed. Po regenerační zóně by mělo dojít k ochlazení vzduchem, které usnadňuje kousek látky namočený ve vodě a omotaný kolem základny zkumavky. V důsledku pohybu vzduchu dvěma prostředími s opačnými teplotami dochází k intenzivnímu generování zvukových vln.
Poslední částí motoru je malý, ale výkonný neodymový magnet. Vytváří pak pod vlivem zvuku malé, ale velmi časté vibrace přenášené z membrány.
K přeměně tohoto termoakustického motoru na generátor potřebujeme induktor nebo jednoduchý solenoid.Tento prvek si můžete vyrobit sami namotáním měděného drátu na cívku například z rybářského náčiní. Hlavní podmínkou je, že jeho vnitřní průměr musí být větší než průměr magnetu.
Jako vysílač tepelné energie pro malé instalace můžete použít obyčejnou svíčku nebo kousek suchého lihu a zároveň porovnávat výkon přijímaný z různých zdrojů tepla.
V experimentu autor demonstruje efekt přiblížení induktoru k magnetu a jeho oddálení. Protože v tomto elektrickém obvodu není žádná akumulační kapacita, je rozdíl patrný okamžitě.
Upevněním cívky v zóně magnetického pole můžete z takového generátoru přijímat elektřinu pro napájení například LED panelu nebo světel.
Závěr
Samozřejmě, že takový vynález dnes nelze považovat za zcela hotový a úplný. Vyžaduje to vylepšení, protože sám autor připouští, že vibrace zvukových vln jsou docela patrné. Skříň motoru je lehká a neobsahuje žádný stabilizátor a samotná konstrukce je chatrná. Nelze však ignorovat samotný fakt výroby elektřiny z tepla. Možná vaše modernizace této instalace povede k velkému průlomu v oblasti alternativní energie a svět konečně dostane zdroj levné čisté energie bez újmy na naší planetě.
