Lämpösähköinen pyörivä koriste: 9 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tausta:

Tämä on toinen lämpösähköinen kokeilu/koriste, jossa koko rakenne (kynttilä, kuuma puoli, moduuli ja kylmä puoli) pyörii ja lämmittää ja jäähdyttää itseään täydellisellä tasapainolla moduulin lähtötehon, moottorin vääntömomentin ja rpm, kynttilän tehokkuuden, lämmönsiirron, jäähdytysteho, ilmavirta ja kitka. Täällä tapahtuu paljon fysiikkaa, mutta erittäin yksinkertaisella rakenteella. Toivottavasti pidät tästä projektista!

Katso videot lopputuloksesta: Youtube Video 1 Youtube Video 2 Youtube Video 3

Joitakin muita lämpösähköprojektejani löydät täältä:

Lämpösähköinen tuuletin Älypuhelimen laturi Hätä -LED -käsite:

Rakenteen ydintä, termosähköistä moduulia, kutsutaan myös peltier -elementiksi, ja kun käytät sitä generaattorina, sitä kutsutaan seebeck -ilmiöksi. Siinä on yksi kuuma puoli ja toinen kylmä. Moduuli tuottaa tehoa moottorin käyttämiseen, jonka akseli on kiinnitetty alustaan. Kaikki kääntyy ja ilmavirta jäähdyttää ylemmän jäähdytyselementin nopeammin kuin alla oleva alumiinilevy. Suurempi lämpötilaero => lisääntynyt lähtöteho => lisääntynyt moottorin kierrosluku => lisääntynyt ilmavirta => lisääntynyt lämpötilaero, mutta pienempi kynttilän teho. Koska kynttilä seuraa myös pyörimistä, lämpö on vähemmän tehokasta nopeuden kasvaessa ja tämä tasapainottaa kierrosluvun mukavaan hitaaseen kiertoon. Se ei voi mennä liian nopeasti sammuttamaan itse tulta eikä se voi pysähtyä ennen kuin kynttilän polttoaine loppuu.

en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect

Tulos:

Alkuperäinen suunnitelmani oli saada paikallaan olevat kynttilät (katso video), mutta huomasin, että tämä rakenne oli sekä kehittyneempi että hauskempi. Voit käyttää tätä paikallaan olevilla kynttilöillä, mutta se vaatii neljä niistä, jos et käytä kahta moduulia tai suurempaa alumiinilämpötilaa.

Nopeus on 0,25-1 kierrosta sekunnissa. Ei liian hidas eikä liian nopea. Se ei koskaan lakkaa ja tuli palaa, kunnes kynttilä on tyhjä. Jäähdytyselementti tulee olemaan melko kuuma ajan myötä. Käytin tähän korkean lämpötilan TEG -moduulia, enkä voi luvata halvempaa TEC: ää (peltier -moduuli). Huomaa, että jos lämpötila ylittää moduulin tiedot, se vahingoittuu! En tiedä kuinka mitata lämpötilaa, mutta en voi koskettaa sitä sormillani, joten luulen, että se on jossain 50-100C (kylmällä puolella).

Vaihe 1: Materiaalit ja työkalut

Materiaalit:

• Alumiinilevy: 140x45x5mm
• Muovitanko: 60x8mm [sälekaihtimelta]
• Sähkömoottori: Tamiya 76005 Solar Motor 02 (Mabuchi RF-500TB). [Ebay].
• Lämpösähköinen moduuli (korkean lämpötilan TEG): TEP1-1264-1,5 [toisesta projektistani, katso alla]
• Jäähdytyselementti: Alumiini 42x42x30mm (yksisuuntaiset ilmakanavat) [vanhalta tietokoneelta]
• 2x ruuvit + 4 aluslevyä moottorille: 10x2.5mm (ei varma kierteestä)
• 2x naulat jäähdytyselementin kiinnitystä varten: 2x14 mm (leikattu)
• 2x jousta jäähdytyselementin kiinnitykseen
• Vastapaino: M10 -pultti+2 mutteria+2 aluslevyä+magneetti hienosäätöä varten
• Lämpötahna: KERATHERM KP92 (10 W/mK, enintään 200 ° C) [conrad.com]
• Teräslanka: 0,5 mm
• Puu (koivu) (lopullinen pohja 90x45x25mm)

TEG -tiedot:

Ostin TEP1-1264-1.5: n osoitteesta https://termo-gen.com/ Testattu 230ºC (kuuma puoli) ja 50ºC (kylmä puoli):

Uoc: 8.7V Ri: 3Ω U (kuorma): 4.2V I (kuorma): 1.4A P (ottelu): 5.9W Lämpö: 8.8W/cm2 Koko: 40x40mm

Työkalut:

• Porat: 1,5, 2, 2,5, 6, 8 ja 8,5 mm
• Rautasaha
• Viila (metalli+puu)
• Teräsharja
• Teräsvilla
• Ruuvimeisseli
• Hiomapaperi
• (Juotin)

Vaihe 2: Rakentaminen (levy)

Katso piirustukset kaikista mitoista.

1. Piirrä alumiinilevyyn tai käytä mallia.
2. Leikkaa kappale sahasta.
3. Käytä tiedostoa hienosäätöön
4. Poraa kaksi 2,5 mm reikää moottorille (22 mm väliin) ja 6 mm reikä moottorin keskelle
5. Poraa kaksi 2 mm reikää naulojen kohdalle (jäähdytyselementin kiinnitystä varten)
6. Poraa yksi 8,5 mm: n reikä vastapainoa varten (kierre M10)
7. Viimeistele pinnat teräsharjalla ja villalla

Vaihe 3: Rakentaminen (pohja)

Käytin leikattuna polttopuuta.

1. Käytä viila- ja hiomapaperia ennen leikkaamista (helpompi kiinnittää)
2. Poraa 8 mm reikä tangon yläosaan (20 mm syvyys, ei kokonaan)
3. Leikkaa kappale 90 mm pituiseksi
4. Viimeistele pinta
5. Käytä öljyä tai puutahraa saadaksesi kauniin pintavärin (laitoin tumman puun tahran kaikkien valokuvien jälkeen paremman ulkonäön saavuttamiseksi)

Vaihe 4: Rakentaminen (kynttilänjalka)

Tämä on mielestäni vaikein osa. Ehkä helpompaa, jos teet tämän lopussa, kun kaikki on valmis ja toimii. Taivutin sitä ohuella langalla käyttämällä vain kahta kappaletta. Kaikkien kuvakulmien kuvaaminen oli vaikeaa. Tämä osa pitää kynttilän lämpösähkömoduulin alla etäisyydellä, jotta liekki ei kosketa alumiinilevyä.

1. Taivuta kaksi identtistä osaa sopimaan kynttilään
2. Liimaa kaksi osaa yhteen

Vaihe 5: Kokoa (moottori)

1. Käytä yhtä aluslevyä levyn kummallakin puolella
2. Varmista, että ruuvit ovat oikean pituisia (liian pitkä vaurioittaa moottoria)
3. Ruuvaa moottori

Aluslevyt erottavat moottorin hieman levystä ja varmistavat, ettei se ylikuumene myöhemmin.

Vaihe 6: Kokoa (TEG -moduuli)

On erittäin tärkeää käyttää lämpötahnaa hyvän lämmönsiirron saavuttamiseksi osien välillä. Käytin korkean lämpötilan (200C) lämpötahnaa, mutta se "saattaa" toimia tavallisen suorittimen lämpötahnan kanssa. Ne voivat yleensä kestää 100-150C.

1. Varmista, että levyn, moduulin ja jäähdytyselementin pinnat ovat puhtaat liasta (niiden on oltava hyvässä kosketuksessa)
2. Levitä lämpötahna moduulin "kuumalle puolelle"
3. Kiinnitä moduulin kuuma puoli levyyn
4. Levitä lämpötahna moduulin "kylmälle puolelle"
5. Kiinnitä jäähdytyselementti moduulin päälle
6. Kiinnitä jouset pitämään jäähdytyselementti vakaana (korkea paine johtaa parempaan lämmönsiirtoon)

Vaihe 7: Kokoa (sauva ja pohjalevy)

1. Poraa tankoon 1,5 mm reikä (syvyys 3 mm)
2. Kiinnitä moottorin akseli tankoon
3. Kiinnitä sauva peruspuuhun

Vaihe 8: Kokoa (moottori, kynttilänjalka ja vastapaino)

1. Kiinnitä moduulikaapelit moottoriin (juotin on hyvä)
2. Kiinnitä kynttilänjalka samoihin nauloihin kuin jäähdytyselementin jouset
3. Aseta kynttilä ripustimeen
4. Asenna vastapaino ja kallista rakennetta varmistaaksesi, että tasapaino on oikea

Vaihe 9: Lopullinen

Huomaa, että kynttilän kuumuus voi vahingoittaa moduuliasi, jos tekniset tiedot ovat alhaisia. Jopa kylmä puoli tulee olemaan aika kuuma! Toinen vaihe, jonka haluat ehkä tehdä, on valmistaa jäähdytyselementti sähköteipillä ja täyttää se vedellä. Varmista, että kylmä puoli ei koskaan ylitä 100 astetta! Suunnitelmani B oli tehdä tämä, mutta en tarvinnut sitä.

1. Sytytä kynttilä (irrotettu)
2. Aseta kynttilä
3. Odota 10 sekuntia ja yritä ehkä auttaa sitä pyörimään, jotta se käynnistyy ennen kuin kylmä puoli ylikuumenee
4. Nauttia!

Pääkaava: Energia = Energia+hauskaa

Yksityiskohtainen kaava: RPM = mF (tegP) -A*(RPM^2)

RPM = "moottorin kierrosta minuutissa" mF () = "moottorin ominaisuuksien kaava" tegP = "moduulin teho" A = "ilmanvastus + moottorin kitkavakio"

tegP = mod (Tdiff) mod () = "lämpösähköisen moduulin ominaisuuksien kaava" Tdiff = "lämpötilaero"

Tdiff = pesuallas (RPM) -palo (RPM) pesuallas () = "jäähdytyselementin ominaisuuksien kaava, joka perustuu ilman nopeuteen" fire () = "kynttilän palon tehokkuuskaava ilman nopeuden perusteella"

Lopuksi: RPM = mF (mod (pesuallas (RPM) -fire (RPM))))-A*(RPM^2) Vaihtoehtoiset ratkaisut (voit tehdä ehdotuksia):

1. Kaksi moduulia ja jäähdytyselementit (symmetrisesti) moottorin kummallakin puolella lisää tehoa

   Liitä moduulit rinnakkain tai sarjaan moottorin kanssa (vahvempi vs. nopeampi)

2. Käytä paikallaan olevia kynttilöitä maassa tai kiinnitettynä jalustaan

   • Minun piti käyttää 4 kynttilää riittävän tehon saamiseksi
   • Katso vid