Termoakustik ville være forblevet en teoretisk videnskab for laboratorier og fysikrum, hvis ikke for tidligere opfindelser i en anden gren af fysikken - termodynamik. Den fik en ny genoplivningsperiode med opfindelsen af Stirling-varmemotoren. Dette skete tilbage i 1800-tallet og førte næsten øjeblikkeligt til en revolution på det tekniske område. Termisk energi begyndte at blive meget brugt i alle slags motorer. Men den opfindelse, vi undersøger i dag, vedrører specifikt termoakustik - videnskaben om samspillet mellem lyd og varme. Du kan spørge, hvad har motoren og generatoren med det at gøre? Lad os ordne det i rækkefølge.
Funktionsprincip for en termoakustisk motor
Denne improviseret enhed er bogstaveligt talt samlet af skrotmaterialer eller endda deres rester. Dette forhindrer dog ikke, at den bliver kaldt en motorbaseret generator, der producerer elektricitet fra varme. Dette fænomen er baseret på princippet om at skabe akustiske bølger, der passerer gennem en resonator med to membraner, der skaber resonans. På toppen af dem er der en magnet, der vibrerer fra disse bølger med en bestemt frekvens. Dette resulterer i dannelsen af et magnetisk felt, der fanges af induktoren. Det er til gengæld i stand til at producere elektrisk strøm, der overføres til forbrugeren.
Grundlaget for denne opfindelse er det øvre modul - en termoakustisk konverter eller motor. Grundlæggende er det et glasrør, som er opdelt i tre zoner:
- Opvarmningszone - luft eller gas opvarmes i den;
- Regeneratorzone - et stof, der skiftevis kommer i kontakt med kold og varm luft;
- Kølezone – hvor lufttemperaturen falder.
Materialer og værktøjer
For at skabe en motorgenerator skal vi bruge følgende ingredienser:
- Glas varmebestandigt rør;
- Et stykke metalrør;
- Adskillige PVC-vvs-hjørner;
- Et stykke paprør;
- Gummikugle eller handske til membraner;
- Isolerende tape;
- En rulle ståluld eller opvaskesvamp;
- Neodym magnet;
- Induktor;
- Et lille stykke stof til opvask;
- Træforing til en ekstern stikkontakt eller kontakt;
- Fugemasse, lim.
Blandt redskaberne kan vi anbefale at have noget, som en ægte tømmermand altid bør have ved hånden: en kniv, tænger, trådskærer, en skruetrækker, en limpistol og en silikonepistol.
Samling af en termoakustisk generator
Motordesignet er samlet på basis af ramme kobberrør og et glasrør. Det, der forener dem, er en resonator - en vigtig og usædvanlig del af denne motor. Det er her lydbølgerne skabt af regeneratoren bevæger sig.
Dette er et simpelt paprør, hvor der i midten er en membran, der forhindrer luft i at cirkulere. Hvis vi udelukker dette element, så vil der simpelthen ikke være vibrationer i den øvre membran, som er placeret i resonatorens hals.
Forfatteren til videoen valgte at skære røret i to og strække et stykke medicinsk gummihandske over en af delene som en nedre hinde. Han viklede sømmen af de tilsluttede resonatorfragmenter med elektrisk tape.
Han udvidede resonatorens hals specifikt for at forstærke effekten af lydvibrationer fra regeneratoren på den øvre membran. Han lavede den af det tættere gummi fra en ballon. I bunden af røret er der en træbagside til en ekstern kontakt eller fatning for installationsstabilitet.
Glasrørsmotoren er et reagensglas med et stykke ståluld eller spåner placeret i midten. Efter regenereringszonen bør der ske luftafkøling, hvilket lettes af et stykke klud gennemvædet i vand og viklet rundt om bunden af reagensglasset. På grund af luftens bevægelse gennem to modsatte temperaturmiljøer opstår der intens generering af lydbølger.
Den sidste del af motoren er en lille, men kraftig neodymmagnet. Det skaber så små, men meget hyppige vibrationer, der overføres fra membranen under påvirkning af lyd.
For at omdanne denne termoakustiske motor til en generator, har vi brug for en induktor eller en simpel solenoide.Du kan selv lave dette element ved at vikle kobbertråd på en rulle, for eksempel fra fiskegrej. Hovedbetingelsen er, at dens indre diameter skal være større end magnetens diameter.
Som termisk energisender til små installationer kan du bruge et almindeligt stearinlys eller et stykke tørsprit og samtidig sammenligne den effekt, der modtages fra forskellige varmekilder.
I eksperimentet demonstrerer forfatteren effekten af at bringe induktoren tættere på magneten og flytte den væk. Da der ikke er nogen lagerkapacitet i dette elektriske kredsløb, er forskellen mærkbar med det samme.
Ved at fiksere spolen i magnetfeltzonen kan du modtage elektricitet fra en sådan generator til strøm til for eksempel et LED-panel eller lys.
Konklusion
Naturligvis kan en sådan opfindelse i dag ikke betragtes som fuldstændig færdig og komplet. Det kræver forbedring, da forfatteren selv indrømmer, at vibrationen fra lydbølger er ret mærkbar. Motorhuset er let og indeholder ingen stabilisator, og selve designet er spinkelt. Men selve det faktum at generere elektricitet fra varme kan ikke ignoreres. Måske vil din modernisering af denne installation føre til et stort gennembrud inden for alternativ energi, og verden vil endelig modtage en kilde til billig ren energi uden at skade vores planet.
