Termoakustika laboratorijose ir fizinėse laboratorijose būtų likusi teoriniu mokslu, jei ne ankstesniems išradimams kitoje fizikos srityje - termodinamikai. Išradus Stirlingo šilumos variklį, ji sulaukė naujo atgimimo laikotarpio. Tai nutiko XIX amžiuje ir beveik iškart pažodžiui paskatino revoliuciją technikos srityje. Šiluminė energija pradėta plačiai naudoti visų rūšių varikliuose. Tačiau šiandien analizuojamas išradimas yra susijęs būtent su termoakustika - garso ir šilumos sąveikos mokslu. Jūs klausiate, kur variklis ir generatorius? Išrūšiuokime eilės tvarka.
Termoakustinio variklio veikimo principas
Šis improvizuotas prietaisas yra surinktas tiesiogine prasme iš improvizuotų medžiagų ar net jų liekanų. Tačiau tai netrukdo jį vadinti varikliu varomu generatoriumi, gaminančiu elektrą iš šilumos. Šis reiškinys pagrįstas akustinių bangų, perduodamų per rezonatorių su dviem membranomis, sukuriančiomis rezonansą, sukūrimo principu. Jų viršuje yra magnetas, vibruojantis iš šių bangų tam tikru dažniu. Tai lemia induktoriaus užfiksuoto magnetinio lauko susidarymą. Savo ruožtu jis gali gaminti vartotojui perduodamą elektros srovę.
Šio išradimo pagrindas yra viršutinis modulis - termoakustinis keitiklis arba variklis. Tiesą sakant, tai yra stiklinis vamzdis, kuris yra padalintas į tris zonas:
- Šildymo zona - joje šildomas oras ar dujos;
- Regeneratoriaus zona - medžiaga, kuri pakaitomis liečiasi su šaltu ir karštu oru;
- Aušinimo zona - kurioje krenta oro temperatūra.
Medžiagos ir įrankiai
Norėdami sukurti variklio generatorių, mums reikia šių ingredientų:
- Stiklas karščiui atsparus vamzdis;
- Metalinio vamzdžio gabalas;
- Keli vandentiekio PVC kampai;
- Kartono vamzdžio gabalas;
- Guminis rutulys arba membranų pirštinė;
- Elektrinė juosta;
- Metalinės vatos arba skalbinių servetėlės;
- Neodimio magnetas;
- Induktorius;
- Mažas skyrius indų plovimo servetėlės;
- Medinis pamušalas išoriniam lizdui ar jungikliui;
- Hermetikas, klijai.
Iš įrankių, kuriuos galite patarti, turite turėti tai, kas tikram mylėtojui visada turėtų būti po ranka: peilis, replės, vielos pjaustytuvai, atsuktuvas, klijai ir silikoninis pistoletas.
Termoakustinio generatoriaus surinkimas
Variklio konstrukcija surenkama remiantis rėminiais variniais vamzdžiais ir vienu stiklu. Jų rezonatorius sujungia - svarbi ir neįprasta šio variklio detalė. Jame vyksta regeneratoriaus sukurtų garso bangų judėjimas.
Tai paprastas kartoninis vamzdis, kurio viduryje yra membrana, neleidžianti cirkuliuoti orui.Jei šis elementas neįtrauktas, viršutinėje membranoje, esančioje rezonatoriaus kakle, virpesių tiesiog nebus.
Vaizdo įrašo autorius pasirinko perpjauti vamzdelį per pusę, o apatinę membraną ant vienos iš dalių pritraukti guminių medicininių pirštinių. Jis apvyniojo sujungtų rezonatoriaus fragmentų siūlę elektrine juostele.
Jis ypač išplėtė rezonatoriaus kaklą, kad sustiprintų regeneratoriaus garso virpesių poveikį viršutinei membranai. Jis jį pagamino iš tankesnio guminio baliono. Vamzdžio apačioje po išoriniu jungikliu arba išleidimo anga yra sumontuotas medinis pagrindas, užtikrinantis montavimo stabilumą.
Stiklinis vamzdinis variklis yra mėgintuvėlis, kurio viduryje dedamas metalinės vatos gabalėlis arba drožlės. Po regeneracijos zonos turėtų vykti oro aušinimas, kurį palengvina vandenyje sudrėkinto audinio gabalas, apvyniotas aplink vamzdelio pagrindą. Dėl oro judėjimo per dvi priešingas temperatūros terpes atsiranda intensyvus garso bangų susidarymas.
Paskutinė variklio dalis yra mažas, bet galingas neodimio magnetas. Tada jis sukuria mažus, bet labai dažnus virpesius, perduodamus iš membranos veikiant garsui.
Norėdami paversti šį termoakustinį variklį generatoriumi, mums reikia induktoriaus arba paprasto solenoido. Šį elementą galima padaryti savo rankomis, vyniojant varinę vielą ant ritės, pavyzdžiui, iš žvejybos įrankių. Pagrindinė sąlyga yra tai, kad jo vidinis skersmuo turėtų būti didesnis nei magneto skersmuo.
Įprasta žvakė arba sauso alkoholio gabalas gali būti naudojamas kaip šiluminės energijos siųstuvas mažiems dydžiams įrengti, ir tuo pačiu galite palyginti gautą galią iš skirtingų šilumos šaltinių.
Eksperimente autorius demonstruoja induktoriaus artumą magnetui ir jo atstumą. Kadangi šioje elektros grandinėje nėra atminties talpos, skirtumas iškart pastebimas.
Užfiksavus ritę magnetinio lauko zonoje, galima gauti elektros energiją iš tokio generatoriaus tiekti, pavyzdžiui, LED skydelį ar lempas.
Išvada
Žinoma, toks išradimas šiandien negali būti laikomas visiškai baigtu ir baigtu. Tai reikia patikslinti, nes pats autorius pripažįsta, kad garso bangų vibracija yra gana pastebima. Variklio korpusas yra lengvas, jame nėra stabilizatoriaus, o pati konstrukcija yra menka. Tačiau negalima paneigti fakto, kad gauna šilumą iš šilumos. Galbūt jūsų šio įrenginio modernizavimas lems didelį proveržį alternatyviosios energijos srityje, ir pasaulis pagaliau gaus pigios švarios energijos šaltinį, nepakenkdamas mūsų planetai.
