Termoelektriline pöörlev ornament: 9 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Taust:

See on veel üks termoelektriline eksperiment/ornament, kus kogu konstruktsioon (küünal, kuum pool, moodul ja jahe külg) pöörleb ning soojendab ja jahutab ennast täiuslikult tasakaalus mooduli väljundvõimsuse, mootori pöördemomendi ja pöörete arvu, küünla kasuteguri, soojusülekande, jahutuse efektiivsus, õhuvool ja hõõrdumine. Siin toimub palju füüsikat, kuid väga lihtsa ehitusega. Loodan, et teile meeldib see projekt!

Lõpptulemuse saamiseks vaadake videoid: Youtube Video 1Youtube Video 2Youtube Video 3

Mõned minu termoelektrilised projektid leiate siit:

Termoelektriline ventilaator Nutitelefoni laadija Hädaolukorra LED Kontseptsioon:

Konstruktsiooni südant, termoelektrilist moodulit, nimetatakse ka peltier -elemendiks ja kui kasutate seda generaatorina, nimetatakse seda seebeck -efektiks. Sellel on üks kuum pool ja üks külm. Moodul toodab võimsust mootori juhtimiseks, mille telg on aluse külge kinnitatud. Kõik pöördub ja õhuvool jahutab ülemist jahutusradiaatorit kiiremini kui alumiiniumplaat allpool. Suurem temperatuuride vahe => suurenenud väljundvõimsus => suurenenud mootori pöörlemiskiirus => suurenenud õhuvool => suurenenud temperatuuride erinevus, kuid vähenenud küünla võimsus. Kuna küünal järgib ka pöörlemist, on soojus kiiruse suurendamisel vähem efektiivne ja see tasakaalustab pöörlemiskiiruse kenasti aeglaseks pöörlemiseks. Tulekahju ise kustutada ei saa minna liiga kiiresti ja see ei saa peatuda enne, kui küünal kütus otsa saab.

en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect

Tulemus:

Minu esialgne plaan oli statsionaarsed küünlad (vt videot), kuid leidsin, et see ehitus oli nii arenenum kui ka lõbusam. Võite seda kasutada statsionaarsete küünaldega, kuid kui te ei kasuta kahte moodulit või suuremat alumiiniumist kuumutusala, kulub neid 4 tükki.

Kiirus on vahemikus 0,25 kuni 1 pööret sekundis. Mitte liiga aeglane ja mitte liiga kiire. See ei lõpe kunagi ja tuli põleb seni, kuni küünal on tühi. Jahutusradiaator on aja jooksul üsna kuum. Kasutasin selleks kõrgtemperatuurilist TEG -moodulit ja ma ei saa lubada, et odavam TEC (peltier -moodul) jõuab selleni. Pidage meeles, et kui temperatuur ületab mooduli spetsifikatsiooni, saab see kahjustada! Ma ei tea, kuidas temperatuuri mõõta, kuid ma ei saa seda sõrmedega puudutada, nii et see on kuskil 50-100 ° C (külmal küljel).

Samm: materjalid ja tööriistad

Materjalid:

• Alumiiniumplaat: 140x45x5mm
• Plastvarras: 60x8 mm [rulookardinast]
• Elektrimootor: Tamiya 76005 päikeseenergia mootor 02 (Mabuchi RF-500TB). [Ebay].
• Termoelektriline moodul (kõrge temperatuuriga TEG): TEP1-1264-1,5 [minu teisest projektist, vt allpool]
• Jahutusradiaator: alumiinium 42x42x30mm (ühe suunaga õhukanalid) [vanast arvutist]
• 2x kruvi + 4 seibi mootorile: 10x2,5 mm (pole keermestamises kindel)
• 2x naelu jahutusradiaatori kinnitamiseks: 2x14 mm (lõigatud)
• 2x vedrud jahutusradiaatori kinnitamiseks
• Vastukaal: M10 polt+2 mutrit+2 seibi+magnet peeneks reguleerimiseks
• Termopasta: KERATHERM KP92 (10 W/mK, maksimaalne temperatuur 200 ° C) [conrad.com]
• Terastraat: 0,5 mm
• Puit (kask) (lõplik alus on 90x45x25mm)

TEG spetsifikatsioon:

Ostsin TEP1-1264-1.5 saidilt https://termo-gen.com/ Testitud temperatuuril 230ºC (kuum pool) ja 50ºC (külm pool) koos:

Uoc: 8.7V Ri: 3Ω U (koormus): 4.2V I (koormus): 1.4A P (vastavus): 5.9W Soojus: 8.8W/cm2 Suurus: 40x40mm

Tööriistad:

• Puurid: 1,5, 2, 2,5, 6, 8 ja 8,5 mm
• Saag
• Fail (metall+puit)
• Traathari
• Terasvill
• Kruvikeeraja
• Abrasiivpaber
• (Jootekolb)

2. etapp: ehitus (plaat)

Vaadake kõigi mõõtmiste jooniseid.

1. Joonista alumiiniumplaadile või kasuta malli.
2. Tüki lõikamiseks kasutage rauasaega.
3. Kasutage peenhäälestamiseks faili
4. Puurige kaks 2,5 mm ava mootorile (22 mm vahele) ja 6 mm auk mootori keskpunkti jaoks
5. Puurige kaks 2 mm auku naelte kohale (jahutusradiaatori kinnitamiseks)
6. Puurige üks 8,5 mm auk vastukaalu jaoks (keermestatud kui M10)
7. Viimistlege pinnad traatharja ja villaga

3. samm: ehitus (alus)

Kasutasin pooleks küttepuuks lõigatud.

1. Enne lõikamist kasutage viil- ja abrasiivpaberit (lihtsam fikseerida)
2. Puurige varda ülemisse keskele 8 mm auk (sügavus 20 mm, mitte lõpuni)
3. Lõika tükk 90 mm pikkuseks
4. Viimistle pind
5. Kasutage ilusa pinnavärvi saamiseks õli või puiduplekki (parema väljanägemise järgi kandsin pärast kõiki fotosid tumedat puiduplekki)

4. samm: ehitamine (küünla riidepuu)

See on minu arvates kõige keerulisem osa. Võib -olla lihtsam, kui teete seda lõpus, kui kõik on valmis ja töötab. Ma kasutasin selle painutamiseks õhukest traati, kasutades ainult kahte tükki. Kõiki nurki oli raske pildistada. See osa hoiab küünalt termoelektrilise mooduli all eemal, nii et leek ei puudutaks alumiiniumplaati.

1. Painutage kaks identset osa küünlale sobivaks
2. Liimige kaks osa kokku

Samm: mootori kokkupanek

1. Kasutage plaadi mõlemal küljel ühte seibi
2. Veenduge, et kruvid on õige pikkusega (pikad kahjustavad mootorit)
3. Kruvige mootor

Seibid eraldavad mootori pisut plaadist ja hoolitsevad selle eest, et see hiljem üle ei kuumeneks.

6. samm: kokkupanek (TEG -moodul)

See on kriitiline osa termopasta kasutamisel, et osade vahel oleks hea soojusülekanne. Ma kasutasin kõrge temperatuuriga (200 ° C) termopastat, kuid see "võib" töötada tavalise protsessori termopastaga. Tavaliselt võivad need olla vahemikus 100-150 ° C.

1. Veenduge, et plaadi, mooduli ja jahutusradiaatori pinnad oleksid mustusest puhtad (peab olema hea kontakt)
2. Kandke termopasta mooduli "kuumale poolele"
3. Kinnitage mooduli kuum pool plaadi külge
4. Kandke termopasta mooduli "küljele"
5. Kinnitage jahutusradiaator mooduli peale
6. Kinnitage vedrud, et hoida jahutusradiaator stabiilsena (kõrge rõhk tagab parema soojusülekande)

Samm: kokkupanek (varras ja alusplaat)

1. Puurige vardasse 1,5 mm auk (sügavus 3 mm)
2. Kinnitage mootori telg varda külge
3. Kinnitage varras aluspuidu külge

8. samm: kokkupanek (mootor, küünlahoidja ja loenduri kaal)

1. Kinnitage mooduli kaablid mootori külge (jootekolb on hea)
2. Kinnitage küünlarihm samade naelte külge, nagu jahutusvedrude vedrud on kinnitatud
3. Asetage küünal riidepuusse
4. Paigaldage vastukaal ja kallutage konstruktsiooni, et tagada õige tasakaal

9. samm: finaal

Pidage meeles, et küünla kuumus võib teie moodulit kahjustada, kui spetsifikatsioonil on madal maksimaalne temperatuur. Isegi külm pool tuleb päris kuum! Veel üks samm, mille võiksite teha, on jahutusradiaatori elektrilindiga ettevalmistamine ja veega täitmine. See tagab, et külm külg ei ületa kunagi 100 ° C! Minu plaanB oli seda teha, kuid mul polnud seda vaja.

1. Süütage küünal (eraldatud)
2. Asetage küünal
3. Oodake 10 sekundit ja proovige võib -olla aidata sellel pöörlema hakata, enne kui külm külg üle kuumenema hakkab
4. Nautige!

Peamine valem: energia = energia+lõbus

Üksikasjalik valem: RPM = mF (tegP) -A*(RPM^2)

RPM = "mootori pöörded minutis" mF () = "mootori omaduste valem" tegP = "mooduli võimsus" A = "õhutakistus + mootori hõõrdekonstant"

tegP = mod (Tdiff) mod () = "termoelektrilise mooduli omaduste valem" Tdiff = "temperatuuri erinevus"

Tdiff = valamu (RPM)-tule (RPM) valamu () = "jahutusradiaatori omaduste valem õhukiirusel" fire () = "küünla tulekahju tõhususe valem õhukiirusel"

Lõpuks: RPM = mF (mod (valamu (RPM) -fire (RPM))))-A*(RPM^2) Alternatiivsed lahendused (tehke julgelt ettepanekuid):

1. Kaks moodulit ja jahutusradiaatorid (sümmeetriliselt) mootori mõlemal küljel suurema võimsuse saavutamiseks

   Ühendage moodulid mootoriga paralleelselt või järjestikku (tugevam vs kiirem)

2. Kasutage statsionaarseid küünlaid maapinnal või aluses

   • Pidin piisava võimsuse saamiseks kasutama 4 küünalt
   • Vaata vid