Η θερμοακουστική θα είχε παραμείνει μια θεωρητική επιστήμη για εργαστήρια και αίθουσες φυσικής, αν όχι για προηγούμενες εφευρέσεις σε έναν άλλο κλάδο της φυσικής - τη θερμοδυναμική. Έλαβε μια νέα περίοδο αναβίωσης με την εφεύρεση της θερμικής μηχανής Stirling. Αυτό συνέβη τον 19ο αιώνα και σχεδόν αμέσως οδήγησε σε επανάσταση στον τεχνικό τομέα. Η θερμική ενέργεια άρχισε να χρησιμοποιείται ευρέως σε κάθε είδους κινητήρες. Αλλά η εφεύρεση που εξετάζουμε σήμερα σχετίζεται συγκεκριμένα με τη θερμοακουστική - την επιστήμη της αλληλεπίδρασης ήχου και θερμότητας. Ίσως ρωτήσετε, τι σχέση έχουν ο κινητήρας και η γεννήτρια; Ας το τακτοποιήσουμε με τη σειρά.
Αρχή λειτουργίας ενός θερμοακουστικού κινητήρα
Αυτή η αυτοσχέδια συσκευή συναρμολογείται κυριολεκτικά από παλιοσίδερα, ή ακόμα και τα υπολείμματά τους. Ωστόσο, αυτό δεν την εμποδίζει να ονομάζεται γεννήτρια με βάση τον κινητήρα, η οποία παράγει ηλεκτρική ενέργεια από θερμότητα. Αυτό το φαινόμενο βασίζεται στην αρχή της δημιουργίας ακουστικών κυμάτων που περνούν από έναν συντονιστή με δύο μεμβράνες που δημιουργούν συντονισμό. Στην κορυφή τους υπάρχει ένας μαγνήτης που δονείται από αυτά τα κύματα με μια ορισμένη συχνότητα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός μαγνητικού πεδίου που συλλαμβάνεται από τον επαγωγέα. Με τη σειρά του, είναι ικανό να παράγει ηλεκτρικό ρεύμα που μεταδίδεται στον καταναλωτή.
Η βάση αυτής της εφεύρεσης είναι η άνω μονάδα - ένας θερμοακουστικός μετατροπέας ή κινητήρας. Ουσιαστικά είναι ένας γυάλινος σωλήνας, ο οποίος χωρίζεται σε τρεις ζώνες:
- Ζώνη θέρμανσης - σε αυτήν θερμαίνεται αέρας ή αέριο.
- Ζώνη αναγέννησης - μια ουσία που έρχεται εναλλάξ σε επαφή με κρύο και ζεστό αέρα.
- Ζώνη ψύξης – στην οποία μειώνεται η θερμοκρασία του αέρα.
Υλικά και εργαλεία
Για να δημιουργήσουμε μια γεννήτρια κινητήρα θα χρειαστούμε τα ακόλουθα συστατικά:
- Γυάλινος σωλήνας ανθεκτικός στη θερμότητα.
- Ένα κομμάτι μεταλλικό σωλήνα.
- Αρκετές γωνίες υδραυλικών από PVC.
- Ένα κομμάτι από χαρτόνι σωλήνα?
- Λαστιχένια μπάλα ή γάντι για μεμβράνες.
- Μονωτική ταινία;
- Ένα ρολό από μαλλί από χάλυβα ή σφουγγάρι πιάτων.
- Μαγνήτης νεοδυμίου;
- Επαγωγέας;
- Ένα μικρό κομμάτι ύφασμα για το πλύσιμο των πιάτων.
- Ξύλινη επένδυση για εξωτερική πρίζα ή διακόπτη.
- Σφραγιστικό, κόλλα.
Μεταξύ των εργαλείων, μπορούμε να προτείνουμε να έχετε κάτι που πρέπει να έχει πάντα στη διάθεσή του ένας πραγματικός τεχνίτης: ένα μαχαίρι, πένσα, κόφτες σύρματος, ένα κατσαβίδι, ένα πιστόλι κόλλας και ένα πιστόλι σιλικόνης.
Συναρμολόγηση θερμοακουστικής γεννήτριας
Ο σχεδιασμός του κινητήρα συναρμολογείται με βάση χάλκινους σωλήνες πλαισίου και έναν γυάλινο σωλήνα. Αυτό που τους ενώνει είναι ένα αντηχείο - ένα σημαντικό και ασυνήθιστο μέρος αυτού του κινητήρα. Εδώ κινούνται τα ηχητικά κύματα που δημιουργούνται από τον αναγεννητή.
Πρόκειται για έναν απλό σωλήνα από χαρτόνι, στη μέση του οποίου υπάρχει μια μεμβράνη που εμποδίζει την κυκλοφορία του αέρα. Εάν εξαιρέσουμε αυτό το στοιχείο, τότε απλά δεν θα υπάρχουν δονήσεις στην άνω μεμβράνη, η οποία βρίσκεται στο λαιμό του αντηχείου.
Ο συγγραφέας του βίντεο επέλεξε να κόψει το σωλήνα στη μέση και να τεντώσει ένα κομμάτι ελαστικού ιατρικού γαντιού πάνω από ένα από τα μέρη ως κάτω μεμβράνη. Τύλιξε τη ραφή των συνδεδεμένων θραυσμάτων αντηχείου με ηλεκτρική ταινία.
Επέκτεινε τον λαιμό του αντηχείου ειδικά για να ενισχύσει την επίδραση των ηχητικών δονήσεων από τον αναγεννητή στην άνω μεμβράνη. Το έφτιαξε από το πιο πυκνό καουτσούκ ενός μπαλονιού. Στο κάτω μέρος του σωλήνα υπάρχει ξύλινη βάση για εξωτερικό διακόπτη ή πρίζα για σταθερότητα εγκατάστασης.
Ο γυάλινος σωλήνας-μοτέρ είναι ένας δοκιμαστικός σωλήνας με ένα κομμάτι ατσαλένιο μαλλί ή ροκανίδια τοποθετημένα στη μέση. Μετά τη ζώνη αναγέννησης, θα πρέπει να συμβεί ψύξη του αέρα, η οποία διευκολύνεται από ένα κομμάτι ύφασμα εμποτισμένο με νερό και τυλιγμένο γύρω από τη βάση του δοκιμαστικού σωλήνα. Λόγω της κίνησης του αέρα μέσα από δύο αντίθετα περιβάλλοντα θερμοκρασίας, εμφανίζεται έντονη παραγωγή ηχητικών κυμάτων.
Το τελευταίο μέρος του κινητήρα είναι ένας μικρός αλλά ισχυρός μαγνήτης νεοδυμίου. Στη συνέχεια δημιουργεί μικρές αλλά πολύ συχνές δονήσεις που μεταδίδονται από τη μεμβράνη υπό την επίδραση του ήχου.
Για να μετατρέψουμε αυτόν τον θερμοακουστικό κινητήρα σε γεννήτρια, χρειαζόμαστε ένα πηνίο ή μια απλή ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα.Μπορείτε να φτιάξετε αυτό το στοιχείο μόνοι σας τυλίγοντας χάλκινο σύρμα σε καρούλι, για παράδειγμα, από αλιευτικά εργαλεία. Η βασική προϋπόθεση είναι η εσωτερική του διάμετρος να είναι μεγαλύτερη από τη διάμετρο του μαγνήτη.
Ως πομπός θερμικής ενέργειας για μικρές εγκαταστάσεις, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα συνηθισμένο κερί ή ένα κομμάτι ξηρής αλκοόλης και ταυτόχρονα να συγκρίνετε την ισχύ που λαμβάνεται από διαφορετικές πηγές θερμότητας.
Στο πείραμα, ο συγγραφέας επιδεικνύει την επίδραση του να φέρει το επαγωγέα πιο κοντά στον μαγνήτη και να τον απομακρύνει. Δεδομένου ότι δεν υπάρχει χωρητικότητα αποθήκευσης σε αυτό το ηλεκτρικό κύκλωμα, η διαφορά είναι αισθητή αμέσως.
Στερεώνοντας το πηνίο στη ζώνη μαγνητικού πεδίου, μπορείτε να λάβετε ηλεκτρική ενέργεια από μια τέτοια γεννήτρια για να τροφοδοτήσετε, για παράδειγμα, ένα πάνελ LED ή φώτα.
συμπέρασμα
Φυσικά, μια τέτοια εφεύρεση σήμερα δεν μπορεί να θεωρηθεί εντελώς τελειωμένη και ολοκληρωμένη. Θέλει βελτίωση, αφού ο ίδιος ο συγγραφέας παραδέχεται ότι η δόνηση από τα ηχητικά κύματα είναι αρκετά αισθητή. Το περίβλημα του κινητήρα είναι ελαφρύ και δεν περιέχει σταθεροποιητή και η ίδια η σχεδίαση είναι αδύναμη. Ωστόσο, το ίδιο το γεγονός της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από θερμότητα δεν μπορεί να αγνοηθεί. Ίσως ο εκσυγχρονισμός αυτής της εγκατάστασης να οδηγήσει σε μια μεγάλη ανακάλυψη στον τομέα της εναλλακτικής ενέργειας και ο κόσμος θα λάβει επιτέλους μια πηγή φθηνής καθαρής ενέργειας χωρίς να βλάψει τον πλανήτη μας.
