Ornament de rotație termoelectric: 9 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Fundal:

Acesta este un alt experiment / ornament termoelectric în care întreaga construcție (lumânare, partea fierbinte, modulul și partea rece) se rotește și se încălzește și se răcește, cu un echilibru perfect între puterea de ieșire a modulului, cuplul motorului și rpm, eficiența lumânării, transferul de căldură, eficiența răcirii, fluxul de aer și fricțiunea. O mulțime de fizică se întâmplă aici, dar cu o construcție foarte simplă. Sper sa va placa acest proiect!

Vedeți videoclipuri pentru rezultatul final: Youtube Video 1Youtube Video 2Youtube Video 3

Câteva dintre proiectele mele termoelectrice pot fi găsite aici:

Ventilator termoelectric Încărcător Smartphone LED de urgență Concept:

Inima construcției, modulul termoelectric, este, de asemenea, numit un element peltier și atunci când îl utilizați ca generator se numește efect seebeck. Are o parte fierbinte și una rece. Modulul generează energie pentru a acționa un motor a cărui axă este atașată la bază. Totul se va întoarce și fluxul de aer va răci radiatorul superior mai repede decât placa de aluminiu de mai jos. Diferență mai mare de temperatură => putere crescută de ieșire => RPM crescută a motorului>> debit crescut de aer => diferență crescută de temperatură dar putere redusă a lumânării. Deoarece lumânarea urmărește și rotația, căldura va fi mai puțin eficientă cu o viteză crescută și acest lucru va echilibra RPM la o rotație lentă frumoasă. Nu poate merge prea repede pentru a stinge focul în sine și nu se poate opri până când lumânarea nu mai are combustibil.

en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect

Rezultat:

Planul meu inițial era să am lumânări staționare (vezi video), dar am constatat că această construcție era atât mai avansată, cât și distractivă. Puteți rula acest lucru cu lumânări staționare, dar va necesita 4 dintre ele dacă nu utilizați două module sau o zonă de căldură mai mare din aluminiu.

Viteza este între 0,25 și 1 rotație pe secundă. Nu prea lent și nici prea rapid. Nu se va opri niciodată și focul va arde până când lumânarea se va goli. Radiatorul va fi destul de cald în timp. Am folosit un modul TEG la temperatură ridicată pentru asta și nu pot promite un TEC mai ieftin (modul peltier) îl va face. Vă rugăm să rețineți că dacă temperatura depășește specificațiile modulului, aceasta va fi deteriorată! Nu știu cum să măsoară temperatura, dar nu o pot atinge cu degetele, așa că cred că este undeva între 50-100C (pe partea rece).

Pasul 1: Materiale și instrumente

Materiale:

• Placă de aluminiu: 140x45x5mm
• Lanseta din plastic: 60x8mm [de la o jaluzea]
• Motor electric: Tamiya 76005 Solar Motor 02 (Mabuchi RF-500TB). [Ebay].
• Modul termoelectric (temperatura înaltă TEG): TEP1-1264-1.5 [din celălalt proiect al meu, vezi mai jos]
• Radiator: aluminiu 42x42x30mm (canale de aer unidirecționale) [de la un computer vechi]
• 2 șuruburi + 4 șaibe pentru motor: 10x2,5mm (nu sunt sigur de filetare)
• 2x cuie pentru fixarea radiatorului: 2x14mm (tăiat)
• 2x arcuri pentru fixarea radiatorului
• Contra greutate: șurub M10 + 2 piulițe + 2 șaibe + magnet pentru reglare fină
• Pasta termică: KERATHERM KP92 (10 W / mK, temperatura maximă 200C) [conrad.com]
• Sârmă de oțel: 0,5 mm
• Lemn (mesteacăn) (baza finală este 90x45x25mm)

Specificații TEG:

Am cumpărat TEP1-1264-1.5 de pe https://termo-gen.com/ Testat la 230 ° C (partea fierbinte) și 50 ° C (partea rece) cu:

Uoc: 8.7V Ri: 3Ω U (încărcare): 4.2V I (încărcare): 1.4A P (potrivire): 5.9W Căldură: 8.8W / cm2 Dimensiune: 40x40mm

Instrumente:

• Burghiu: 1,5, 2, 2,5, 6, 8 și 8,5 mm
• Ferăstrău
• Pila (metal + lemn)
• Perie de sârmă
• Lână de oțel
• Şurubelniţă
• Hârtie abrazivă
• (Ciocan de lipit)

Pasul 2: Construcție (placă)

Vedeți desenele pentru toate măsurătorile.

1. Desenați pe placa de aluminiu sau utilizați un șablon.
2. Folosiți ferăstrăul pentru tăiere bucății.
3. Folosiți fișierul pentru a regla fin
4. Găuriți două găuri de 2,5 mm pentru motor (22 mm între ele) plus găuri de 6 mm pentru centrul motorului
5. Găuriți două găuri de 2 mm unde vor fi unghiile (pentru fixarea radiatorului)
6. Găuriți o gaură de 8,5 mm pentru contragreutate (va fi filetată ca M10)
7. Finalizați suprafețele cu perie de sârmă și lână

Pasul 3: Construcție (bază)

Am folosit o tăietură în jumătate de lemn de foc.

1. Utilizați hârtia pentru fișiere și abrazive înainte de a o tăia (mai ușor de fixat)
2. Găuriți o gaură de 8 mm în centrul de sus pentru tijă (adâncime de 20 mm, nu până la capăt)
3. Tăiați piesa la 90 mm lungime
4. Terminați suprafața
5. Folosiți pete de ulei sau lemn pentru o culoare frumoasă a suprafeței (am aplicat pete de lemn închis după toate fotografiile pentru un aspect mai bun)

Pasul 4: Construcție (suport pentru lumânări)

Cred că este partea cea mai dificilă. Poate mai ușor dacă faceți acest lucru la final, când totul este terminat și funcționează. Am folosit un fir subțire pentru a-l îndoi folosind doar două bucăți. A fost dificil să fotografiez toate unghiurile. Această parte va ține lumânarea sub modulul termoelectric la distanță, astfel încât flacăra să nu atingă placa de aluminiu.

1. Îndoiți două părți identice pentru a se potrivi lumânării
2. Lipiți cele două părți împreună

Pasul 5: Asamblați (motorul)

1. Utilizați o șaibă de fiecare parte a plăcii
2. Asigurați-vă că șuruburile au lungimea corectă (până la lungime se va deteriora motorul)
3. Înșurubați motorul

Șaibele vor separa puțin motorul de placă și vor asigura că nu se supraîncălzește mai târziu.

Pasul 6: Asamblați (modulul TEG)

Este o parte esențială a utilizării pastei termice pentru a obține un bun transfer de căldură între piese. Am folosit pastă termică la temperatură ridicată (200C), dar poate „funcționa” cu pastă termică obișnuită a procesorului. De obicei, pot dura între 100-150C.

1. Asigurați-vă că suprafețele plăcii, modulului și radiatorului sunt curățate de murdărie (trebuie să fie un contact bun)
2. Aplicați pasta termică pe „partea fierbinte” a modulului
3. Atașați partea fierbinte a modulului la placă
4. Aplicați pasta termică pe „partea rece” a modulului
5. Atașați radiatorul de căldură în partea de sus a modulului
6. Atașați arcuri pentru a menține radiatorul constant (presiunea ridicată are ca rezultat un transfer de căldură mai bun)

Pasul 7: Asamblați (tija și placa de bază)

1. Găuriți gaura de 1,5 mm în tijă (adâncime de 3 mm)
2. Atașați axa motorului pe tijă
3. Atașați tija de lemnul de bază

Pasul 8: Asamblați (motorul, suportul pentru lumânări și contragreutate)

1. Atașați cablurile modulului la motor (lipirea este bună)
2. Atașați umerașul de lumânare la aceleași cuie pe care sunt atașate arcurile radiatorului
3. Așezați o lumânare în cuier
4. Montați greutatea contorului și înclinați construcția pentru a vă asigura că aveți un echilibru corect

Pasul 9: Final

Vă rugăm să rețineți că căldura de la lumânare vă poate deteriora modulul dacă specificațiile au o temperatură maximă scăzută. Chiar și partea rece va fi destul de fierbinte! Un alt pas pe care ați putea dori să-l faceți este să pregătiți radiatorul cu bandă electrică și să-l umpleți cu apă. Asta asigură-te că partea rece nu va atinge niciodată peste 100C! Planul meu B era să fac asta, dar nu aveam nevoie de el.

1. Aprins lumânarea (detașată)
2. Așezați lumânarea
3. Așteptați 10 secunde și poate încercați să-l ajutați să se învârtă pentru a începe, înainte ca partea rece să se supraîncălzească
4. Bucurați-vă!

Formula principală: Energie = Energie + distracție

Formula detaliată: RPM = mF (tegP) -A * (RPM ^ 2)

RPM = "rotațiile motorului pe minut" mF () = "formula caracteristicilor motorului" tegP = "puterea modulului" A = "rezistența aerului + constanta de frecare a motorului"

tegP = mod (Tdiff) mod () = "formula caracteristicilor modulului termoelectric" Tdiff = "diferență de temperatură"

Tdiff = chiuvetă (RPM) -fire (RPM) chiuvetă () = "formula caracteristicilor radiatorului pe baza vitezei aerului" foc () = "formula eficienței focului lumânării bazată pe viteza aerului"

În cele din urmă: RPM = mF (mod (sink (RPM) -fire (RPM))) - A * (RPM ^ 2) Soluții alternative (Simțiți-vă liber să faceți sugestii):

1. Două module și radiatoare (simetric) pe fiecare parte a motorului pentru mai multă putere

   Conectați modulele în paralel sau în serie cu motorul (mai puternic vs. mai rapid)

2. Utilizați lumânări staționare pe sol sau fixate în bază

   • A trebuit să folosesc 4 lumânări pentru a obține suficientă putere
   • Vezi vid