Termoakustikk ville ha forblitt en teoretisk vitenskap for laboratorier og fysikkrom, hvis ikke for tidligere oppfinnelser i en annen gren av fysikk - termodynamikk. Den fikk en ny gjenopplivingsperiode med oppfinnelsen av Stirling-varmemotoren. Dette skjedde tilbake på 1800-tallet, og førte nesten umiddelbart til en revolusjon på det tekniske feltet. Termisk energi begynte å bli mye brukt i alle typer motorer. Men oppfinnelsen vi undersøker i dag forholder seg spesifikt til termoakustikk – vitenskapen om samspillet mellom lyd og varme. Du kan spørre, hva har motoren og generatoren med det å gjøre? La oss ordne det i rekkefølge.
Driftsprinsipp for en termoakustisk motor
Denne improviserte enheten er bokstavelig talt satt sammen av skrapmaterialer, eller til og med restene deres. Dette forhindrer imidlertid ikke at den kalles en motorbasert generator, som produserer elektrisitet fra varme. Dette fenomenet er basert på prinsippet om å skape akustiske bølger som går gjennom en resonator med to membraner som skaper resonans. På toppen av dem er det en magnet som vibrerer fra disse bølgene med en viss frekvens. Dette resulterer i dannelsen av et magnetisk felt som fanges opp av induktoren. Den er i sin tur i stand til å produsere elektrisk strøm som overføres til forbrukeren.
Grunnlaget for denne oppfinnelsen er den øvre modulen - en termoakustisk omformer eller motor. I hovedsak er det et glassrør, som er delt inn i tre soner:
- Oppvarmingssone - luft eller gass varmes opp i den;
- Regeneratorsone - et stoff som vekselvis kommer i kontakt med kald og varm luft;
- Kjølesone – der lufttemperaturen synker.
Materialer og verktøy
For å lage en motorgenerator trenger vi følgende ingredienser:
- Glass varmebestandig rør;
- Et stykke metallrør;
- Flere PVC-rørleggerhjørner;
- Et stykke papprør;
- Gummikule eller hanske for membraner;
- Isoleringstape;
- En rull med stålull eller oppvasksvamp;
- Neodymmagnet;
- Induktor;
- Et lite stykke tøy for oppvask;
- Treforing for en ekstern stikkontakt eller bryter;
- Tetningsmasse, lim.
Blant verktøyene kan vi anbefale å ha noe som en ekte tinker alltid bør ha for hånden: en kniv, tang, trådkutter, en skrutrekker, en limpistol og en silikonpistol.
Montering av en termoakustisk generator
Motordesignet er satt sammen på grunnlag av ramme kobberrør og ett glassrør. Det som forener dem er en resonator - en viktig og uvanlig del av denne motoren. Det er her lydbølgene skapt av regeneratoren beveger seg.
Dette er et enkelt papprør, i midten er det en membran som hindrer luft i å sirkulere. Hvis vi ekskluderer dette elementet, vil det ganske enkelt ikke være vibrasjoner i den øvre membranen, som er plassert i resonatorhalsen.
Forfatteren av videoen valgte å kutte røret i to og strekke et stykke medisinsk gummihanske over en av delene som en nedre membran. Han pakket sømmen på de tilkoblede resonatorfragmentene med elektrisk tape.
Han utvidet halsen på resonatoren spesielt for å forsterke effekten av lydvibrasjoner fra regeneratoren på den øvre membranen. Han laget den av den tettere gummien til en ballong. I bunnen av røret er det en trebakside for en ekstern bryter eller stikkontakt for installasjonsstabilitet.
Glassrørmotoren er et reagensrør med et stykke stålull eller spon plassert i midten. Etter regenereringssonen bør det skje luftkjøling, noe som forenkles av et tøystykke dynket i vann og viklet rundt bunnen av reagensrøret. På grunn av bevegelsen av luft gjennom to motsatte temperaturmiljøer, oppstår intens generering av lydbølger.
Den siste delen av motoren er en liten, men kraftig neodymmagnet. Det skaper da små, men svært hyppige vibrasjoner som overføres fra membranen under påvirkning av lyd.
For å gjøre denne termoakustiske motoren om til en generator, trenger vi en induktor eller en enkel solenoid.Du kan lage dette elementet selv ved å vikle kobbertråd på en snelle, for eksempel fra fiskeutstyr. Hovedbetingelsen er at dens indre diameter må være større enn diameteren på magneten.
Som termisk energisender for små installasjoner kan du bruke et vanlig stearinlys eller et stykke tørrsprit, og samtidig sammenligne strømmen som mottas fra forskjellige varmekilder.
I eksperimentet demonstrerer forfatteren effekten av å bringe induktoren nærmere magneten og flytte den bort. Siden det ikke er lagringskapasitet i denne elektriske kretsen, er forskjellen merkbar umiddelbart.
Ved å feste spolen i magnetfeltsonen kan du motta strøm fra en slik generator for å drive for eksempel et LED-panel eller lys.
Konklusjon
En slik oppfinnelse i dag kan selvsagt ikke anses som helt ferdig og komplett. Det krever forbedring, siden forfatteren selv innrømmer at vibrasjonen fra lydbølger er ganske merkbar. Motorhuset er lett og inneholder ingen stabilisator, og selve designet er spinkelt. Selve faktumet med å generere elektrisitet fra varme kan imidlertid ikke ignoreres. Kanskje din modernisering av denne installasjonen vil føre til et stort gjennombrudd innen alternativ energi, og verden vil endelig motta en kilde til billig ren energi uten skade på planeten vår.
