Hiasan Putaran Termoelektrik: 9 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Latar belakang:

Ini adalah satu lagi eksperimen / hiasan termoelektrik di mana keseluruhan pembinaan (lilin, sisi panas, modul dan sisi sejuk) berputar dan kedua-dua pemanasan dan penyejukan itu sendiri dengan keseimbangan sempurna antara kuasa output modul, tork motor & rpm, kecekapan lilin, pemindahan haba, kecekapan penyejukan, aliran udara dan geseran. Banyak fizik berlaku di sini tetapi dengan pembinaan yang sangat sederhana. Saya harap anda menikmati projek ini!

Lihat video untuk hasil akhir: Video Youtube 1Youtube Video 2Youtube Video 3

Beberapa projek termoelektrik saya boleh didapati di sini:

Kipas ThermoelectricSmarthphone ChargerEmergency LEDKonsep:

Inti pembinaan, modul termoelektrik, juga disebut elemen peltier dan apabila anda menggunakannya sebagai penjana, ia dipanggil kesan seebeck. Ia mempunyai satu bahagian panas dan satu sejuk. Modul ini menghasilkan daya untuk menggerakkan motor yang paksi terpasang pada dasar. Segala-galanya akan berpusing dan aliran udara akan menyejukkan pendingin panas atas lebih cepat daripada plat aluminium di bawah. Perbezaan suhu yang lebih tinggi => peningkatan daya output => peningkatan RPM motor => peningkatan aliran udara => peningkatan perbezaan suhu tetapi penurunan daya lilin. Oleh kerana lilin juga mengikut putaran, haba akan menjadi kurang cekap dengan peningkatan kelajuan dan ini akan mengimbangkan RPM ke putaran perlahan yang bagus. Ia tidak boleh bergerak terlalu cepat untuk memadamkan api dan tidak boleh berhenti sehingga lilin kehabisan bahan bakar.

en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect

Keputusan:

Rancangan asal saya adalah mempunyai lilin pegun (lihat video) tetapi saya dapati pembinaan ini lebih maju dan menyeronokkan. Anda boleh menjalankannya dengan lilin pegun tetapi ia memerlukan 4 daripadanya jika anda tidak menggunakan dua modul atau kawasan panas aluminium yang lebih besar.

Kelajuannya antara 0.25 dan 1 revolusi sesaat. Tidak terlalu perlahan dan tidak terlalu laju. Ia tidak akan berhenti dan api akan menyala sehingga lilin kosong. Heat sink akan agak panas dari masa ke masa. Saya menggunakan modul TEG suhu tinggi untuk ini dan saya tidak dapat menjanjikan TEC yang lebih murah (peltier module) akan membuatnya. Perlu diketahui jika suhu melebihi spesifikasi modul, ia akan rosak! Saya tidak tahu bagaimana mengukur suhu tetapi saya tidak dapat menyentuhnya dengan jari saya jadi saya rasa ia berada di antara 50-100C (di sebelah sejuk).

Langkah 1: Bahan dan Alat

Bahan:

• Plat aluminium: 140x45x5mm
• Batang plastik: 60x8mm [dari buta venetian]
• Motor elektrik: Tamiya 76005 Solar Motor 02 (Mabuchi RF-500TB). [Ebay].
• Modul termoelektrik (suhu tinggi TEG): TEP1-1264-1.5 [dari projek saya yang lain, lihat di bawah]
• Heat sink: Aluminium 42x42x30mm (saluran udara arah tunggal) [dari komputer lama]
• 2x Skru + 4 mesin basuh untuk motor: 10x2.5mm (tidak pasti mengenai threading)
• 2x paku untuk alat pendingin: 2x14mm (potong)
• 2x spring untuk alat pendingin
• Berat pembilang: M10 bolt + 2 mur + 2 mesin basuh + magnet untuk penyesuaian halus
• Termal terma: KERATHERM KP92 (10 W / mK, suhu maksimum 200C) [conrad.com]
• Kawat keluli: 0.5mm
• Kayu (birch) (asas akhir adalah 90x45x25mm)

Spesifikasi TEG:

Saya membeli TEP1-1264-1.5 di https://termo-gen.com/ Diuji pada suhu 230ºC (bahagian panas) dan 50ºC (sisi sejuk) dengan:

Uoc: 8.7V Ri: 3Ω U (beban): 4.2V I (muatan): 1.4A P (padanan): 5.9W Panas: 8.8W / cm2 Saiz: 40x40mm

Alat:

• Latih tubi: 1.5, 2, 2.5, 6, 8 dan 8.5mm
• Hacksaw
• Fail (logam + kayu)
• Berus wayar
• Bulu keluli
• Pemutar skru
• Kertas kasar
• (Besi pematerian)

Langkah 2: Pembinaan (Plat)

Lihat gambar untuk semua ukuran.

1. Lukis di atas plat aluminium atau gunakan templat.
2. Gunakan gergaji besi untuk memotong bahagian itu.
3. Gunakan fail untuk menyesuaikan dengan baik
4. Bor dua lubang 2.5mm untuk motor (22mm antara) ditambah lubang 6mm untuk pusat motor
5. Bor dua lubang 2mm di mana paku akan berada (untuk pemasangan pendingin)
6. Bor satu lubang 8.5mm untuk penimbang berat (akan diikat sebagai M10)
7. Selesaikan permukaan dengan berus dawai dan bulu

Langkah 3: Pembinaan (Pangkalan)

Saya menggunakan kayu api yang dipotong separuh.

1. Gunakan kertas fail dan kasar sebelum memotongnya (lebih mudah diperbaiki)
2. Bor lubang 8mm di bahagian tengah atas batang (kedalaman 20mm, tidak sepanjang jalan)
3. Potong kepingan dengan panjang 90mm
4. Selesaikan permukaannya
5. Gunakan minyak atau noda kayu untuk warna permukaan yang bagus (saya menggunakan noda kayu gelap selepas semua gambar untuk penampilan yang lebih baik)

Langkah 4: Pembinaan (Penyangkut lilin)

Ini adalah bahagian yang paling rumit. Mungkin lebih mudah jika anda melakukan ini pada akhirnya apabila semuanya selesai dan berfungsi. Saya menggunakan wayar nipis untuk membengkokkannya dengan hanya menggunakan dua keping. Sukar untuk memotret semua sudut. Bahagian ini akan memegang lilin di bawah modul termoelektrik pada jarak yang jauh sehingga api tidak menyentuh plat aluminium.

1. Bengkokkan dua bahagian yang serupa agar sesuai dengan lilin
2. Lekatkan kedua-dua bahagian tersebut

Langkah 5: Berkumpul (motor)

1. Gunakan satu mesin basuh di setiap sisi pinggan
2. Pastikan skru panjangnya betul (lama-lama akan merosakkan motor)
3. Skru motor

Mesin basuh akan memisahkan motor sedikit dari pinggan dan pastikan tidak terlalu panas di kemudian hari.

Langkah 6: Berkumpul (Modul TEG)

Ini adalah bahagian penting untuk menggunakan pasta termal untuk mendapatkan pemindahan haba yang baik antara bahagian-bahagiannya. Saya menggunakan pes terma suhu tinggi (200C) tetapi "mungkin" berfungsi dengan pes termal CPU biasa. Mereka biasanya boleh mengambil antara 100-150C.

1. Pastikan permukaan pinggan, modul dan pendingin panas dan bersih dari kotoran (mesti bersentuhan dengan baik)
2. Sapukan pasta termal pada "bahagian panas" modul
3. Pasang bahagian panas modul ke pinggan
4. Sapukan pasta termal pada bahagian "sejuk" modul
5. Pasang pendingin di bahagian atas modul
6. Pasang mata air agar pendingin tetap stabil (tekanan tinggi menghasilkan pemindahan haba yang lebih baik)

Langkah 7: Pasang (rod dan Plat Bawah)

1. Bor lubang 1.5mm di batang (kedalaman 3mm)
2. Pasang paksi motor ke rod
3. Pasang batang ke kayu asas

Langkah 8: Berkumpul (motor, Penyangkut Lilin dan Berat Pembilang)

1. Pasang kabel modul ke motor (besi pemateri baik)
2. Pasang penyangkut lilin ke kuku yang sama dengan mata air pendingin yang dipasang
3. Letakkan lilin di penyangkut
4. Pasangkan berat kaunter dan condongkan pembinaan untuk memastikan anda mempunyai keseimbangan yang betul

Langkah 9: Akhir

Perlu diketahui bahawa panas dari lilin dapat merosakkan modul anda jika spesifikasi mempunyai suhu maksimum yang rendah. Malah bahagian sejuk akan cukup panas! Langkah lain yang mungkin anda mahu lakukan ialah menyediakan pendingin dengan pita elektrik dan mengisinya dengan air. Yang memastikan bahagian sejuk tidak akan mencapai suhu melebihi 100C! PlanB saya adalah untuk melakukan ini tetapi saya tidak memerlukannya.

1. Nyalakan lilin (terlepas)
2. Letakkan lilin
3. Tunggu 10 saat dan mungkin cuba membantunya untuk memulakannya sebelum bahagian sejuk terlalu panas
4. Selamat mencuba!

Formula utama: Tenaga = Tenaga + keseronokan

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

RPM = "putaran motor per minit" mF () = "formula ciri motor" tegP = "daya modul" A = "rintangan udara + pemalar geseran motor"

tegP = mod (Tdiff) mod () = "formula ciri modul termoelektrik" Tdiff = "perbezaan suhu"

Tdiff = sink (RPM) -fire (RPM) sink () = "formula ciri sink haba berdasarkan halaju udara" api () = "formula kecekapan api lilin berdasarkan halaju udara"

Akhirnya: RPM = mF (mod (sink (RPM) -fire (RPM))) - A * (RPM ^ 2) Penyelesaian Alternatif (Jangan ragu untuk memberi cadangan):

1. Dua modul dan unit pendingin (simetri) di setiap sisi motor untuk lebih banyak tenaga

   Sambungkan modul secara selari atau bersiri dengan motor (lebih kuat berbanding laju)

2. Gunakan lilin pegun di tanah atau terpaku di pangkalan

   • Saya terpaksa menggunakan 4 lilin untuk mendapatkan tenaga yang mencukupi
   • Lihat vid