Termoakustik skulle ha förblivit en teoretisk vetenskap för laboratorier och fysikrum, om inte tidigare uppfinningar inom en annan gren av fysiken - termodynamiken. Den fick en ny period av väckelse med uppfinningen av Stirling-värmemotorn. Detta hände redan på 1800-talet och ledde nästan omedelbart till en revolution inom det tekniska området. Termisk energi började användas flitigt i alla typer av motorer. Men den uppfinning vi undersöker idag relaterar specifikt till termoakustik - vetenskapen om samspelet mellan ljud och värme. Du kan fråga dig, vad har motorn och generatorn med det att göra? Låt oss reda ut det i ordning.
Funktionsprincip för en termoakustisk motor
Denna improviserade enhet är bokstavligen sammansatt av skrotmaterial, eller till och med deras rester. Detta hindrar dock inte att den kallas en motorbaserad generator, som producerar el från värme. Detta fenomen är baserat på principen att skapa akustiska vågor som passerar genom en resonator med två membran som skapar resonans. På toppen av dem finns en magnet som vibrerar från dessa vågor med en viss frekvens. Detta resulterar i bildandet av ett magnetfält som fångas av induktorn. Det i sin tur kan producera elektrisk ström som överförs till konsumenten.
Grunden för denna uppfinning är den övre modulen - en termoakustisk omvandlare eller motor. I huvudsak är det ett glasrör, som är uppdelat i tre zoner:
- Uppvärmningszon - luft eller gas värms upp i den;
- Regeneratorzon - ett ämne som växelvis kommer i kontakt med kall och varm luft;
- Kylzon – där lufttemperaturen sjunker.
Material och verktyg
För att skapa en motorgenerator behöver vi följande ingredienser:
- Värmebeständigt glasrör;
- En bit metallrör;
- Flera PVC VVS hörn;
- En bit papprör;
- Gummikula eller handske för membran;
- Isoleringstejp;
- En rulle stålull eller disksvamp;
- Neodymiummagnet;
- Induktor;
- En liten bit tyg för att diska;
- Träfoder för ett externt uttag eller strömbrytare;
- Tätningsmedel, lim.
Bland verktygen kan vi rekommendera att ha något som en riktig pysslare alltid bör ha till hands: en kniv, tång, avskärare, en skruvmejsel, en limpistol och en silikonpistol.
Montering av en termoakustisk generator
Motorkonstruktionen är sammansatt på basis av ramkopparrör och ett glasrör. Det som förenar dem är en resonator - en viktig och ovanlig del av denna motor. Det är här ljudvågorna som skapas av regeneratorn rör sig.
Detta är ett enkelt papprör, i mitten av det finns ett membran som hindrar luft från att cirkulera. Om vi utesluter detta element kommer det helt enkelt inte att finnas några vibrationer i det övre membranet, som ligger i resonatorns hals.
Författaren till videon valde att skära tuben på mitten och sträcka en bit medicinsk handske av gummi över en av delarna som ett nedre membran. Han lindade in sömmen på de anslutna resonatorfragmenten med eltejp.
Han expanderade resonatorns hals specifikt för att förstärka effekten av ljudvibrationer från regeneratorn på det övre membranet. Han gjorde den av det tätare gummit från en ballong. I botten av röret finns en träbaksida för en extern strömbrytare eller uttag för installationsstabilitet.
Glasrörsmotorn är ett provrör med en bit stålull eller spån placerad i mitten. Efter regenereringszonen bör luftkylning ske, vilket underlättas av en tygbit indränkt i vatten och lindad runt provrörets bas. På grund av luftens rörelse genom två motsatta temperaturmiljöer uppstår en intensiv generering av ljudvågor.
Den sista delen av motorn är en liten men kraftfull neodymmagnet. Det skapar då små men mycket frekventa vibrationer som överförs från membranet under påverkan av ljud.
För att förvandla denna termoakustiska motor till en generator behöver vi en induktor eller en enkel solenoid.Du kan göra detta element själv genom att linda koppartråd på en rulle, till exempel från fiskeredskap. Huvudvillkoret är att dess inre diameter måste vara större än magnetens diameter.
Som termisk energisändare för små installationer kan du använda ett vanligt ljus eller en bit torr sprit och samtidigt jämföra effekten som tas emot från olika värmekällor.
I experimentet visar författaren effekten av att föra induktorn närmare magneten och flytta bort den. Eftersom det inte finns någon lagringskapacitet i denna elektriska krets märks skillnaden direkt.
Genom att fixera spolen i magnetfältszonen kan du ta emot el från en sådan generator för att driva till exempel en LED-panel eller lampor.
Slutsats
Naturligtvis kan en sådan uppfinning idag inte anses vara helt färdig och komplett. Det kräver förbättring, eftersom författaren själv medger att vibrationen från ljudvågor är ganska märkbar. Motorhuset är lätt och innehåller ingen stabilisator och själva designen är tunn. Men själva faktumet att generera el från värme kan inte ignoreras. Kanske kommer din modernisering av denna installation att leda till ett stort genombrott inom alternativ energi, och världen kommer äntligen att få en källa till billig ren energi utan att skada vår planet.
