Termoelektrični rotacijski okras: 9 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Ozadje:

To je še en termoelektrični poskus/okras, kjer se celotna konstrukcija (sveča, vroča stran, modul in hladna stran) vrti in se tako ogreva kot hladi s popolnim ravnovesjem med izhodno močjo modula, navorom motorja in vrtljaji, izkoristkom sveč, prenosom toplote, učinkovitost hlajenja, pretok zraka in trenje. Tu se dogaja veliko fizike, vendar z zelo preprosto konstrukcijo. Upam, da vam bo ta projekt všeč!

Oglejte si videoposnetke za končni rezultat: Youtube Video 1Youtube Video 2Youtube Video 3

Nekaj drugih mojih termoelektričnih projektov najdete tukaj:

Termoelektrični ventilator Polnilec za pametne telefone Nujna LED Koncept:

Srce konstrukcije, termoelektrični modul, imenujemo tudi peltierjev element in ko ga uporabljate kot generator, se imenuje seebeckov učinek. Ima eno vročo stran in eno hladno. Modul ustvarja moč za pogon motorja, katerega os je pritrjena na podnožje. Vse se bo obrnilo in zračni tok bo hitreje ohladil zgornji hladilnik kot aluminijasta plošča spodaj. Višja temperaturna razlika => povečana izhodna moč => večji vrtljaji motorja => povečan pretok zraka => povečana temperaturna razlika, vendar zmanjšana moč sveč. Ker sveča sledi tudi vrtenju, bo toplota manj učinkovita s povečano hitrostjo, kar bo uravnotežilo število vrtljajev na lepo počasi vrtenje. Ne more iti prehitro, da bi pogasil sam ogenj, in ne more se ustaviti, dokler sveči ne zmanjka goriva.

en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect

Rezultat:

Moj prvotni načrt je bil imeti nepremične sveče (glej video), vendar sem ugotovil, da je ta konstrukcija bolj napredna in zabavna. To bi lahko zagnali s stacionarnimi svečami, vendar potrebujete 4 od njih, če ne uporabljate dveh modulov ali večje površine ogrevanja aluminija.

Hitrost je med 0,25 in 1 vrtljajem na sekundo. Ne prepočasi in ne prehitro. Nikoli se ne bo ustavil in ogenj bo gorel, dokler sveča ne bo prazna. Hladilnik bo sčasoma precej vroč. Za to sem uporabil visokotemperaturni TEG modul in ne morem obljubiti, da bo uspel cenejši TEC (peltierjev modul). Če temperatura preseže specifikacijo modula, se poškoduje! Ne vem, kako izmeriti temperaturo, vendar se je ne morem dotakniti s prsti, zato mislim, da je nekje med 50-100C (na hladni strani).

Korak: Materiali in orodja

Materiali:

• Aluminijasta plošča: 140x45x5 mm
• Plastična palica: 60x8 mm [od žaluzije]
• Elektromotor: sončni motor Tamiya 76005 02 (Mabuchi RF-500TB). [Ebay].
• Termoelektrični modul (visoka temperatura TEG): TEP1-1264-1,5 [iz mojega drugega projekta, glej spodaj]
• Hladilnik: Aluminij 42x42x30 mm (enosmerni zračni kanali) [iz starega računalnika]
• 2x vijaki + 4 podložke za motor: 10x2,5 mm (nisem prepričan glede navojev)
• 2x žeblji za pritrditev hladilnika: 2x14 mm (rezano)
• 2x vzmeti za pritrditev hladilnika
• Protiutež: vijak M10+2 matici+2 podložki+magnet za fino nastavitev
• Toplotna pasta: KERATHERM KP92 (10 W/mK, 200C max temp) [conrad.com]
• Jeklena žica: 0,5 mm
• Les (breza) (končna podlaga je 90x45x25mm)

Specifikacije TEG:

TEP1-1264-1.5 sem kupil na https://termo-gen.com/ Preizkušeno pri 230 ° C (vroča stran) in 50 ° C (hladna stran) z:

Uoc: 8.7V Ri: 3Ω U (obremenitev): 4.2V I (obremenitev): 1.4A P (ujemanje): 5.9W Toplota: 8.8W/cm2 Velikost: 40x40mm

Orodja:

• Vrtalniki: 1,5, 2, 2,5, 6, 8 in 8,5 mm
• Ročna žaga
• Datoteka (kovina+les)
• Žična krtača
• Jeklena volna
• Izvijač
• Brusilni papir
• (Spajkalnik)

2. korak: Gradnja (plošča)

Za vse meritve glejte risbe.

1. Narišite na aluminijasto ploščo ali uporabite predlogo.
2. Izrežite kos z žago.
3. Za natančno prilagoditev uporabite datoteko
4. Izvrtajte dve luknji 2,5 mm za motor (22 mm med njima) in 6 mm luknjo za središče motorja
5. Izvrtajte dve luknji 2 mm, kjer bodo žeblji (za pritrditev hladilnika)
6. Izvrtajte eno luknjo 8,5 mm za protiutež (z navojem kot M10)
7. Površine obdelajte z žično krtačo in volno

3. korak: Gradnja (osnova)

Uporabil sem rez na pol drva.

1. Pred rezanjem uporabite datoteko in brusni papir (lažje popraviti)
2. V zgornjem središču za palico izvrtajte 8 mm luknjo (globina 20 mm, ne do konca)
3. Odrežite kos na dolžino 90 mm
4. Dokončajte površino
5. Za lepo površinsko barvo uporabite olje ali madež za les (po vseh fotografijah sem za lepši videz nanesla madež temnega lesa)

4. korak: Konstrukcija (obešalnik za sveče)

Mislim, da je to najbolj zapleten del. Morda lažje, če to storite na koncu, ko je vse končano in deluje. Uporabil sem tanko žico, da sem jo upognil z uporabo le dveh kosov. Težko je bilo fotografirati vse kote. Ta del bo držal svečo pod termoelektričnim modulom na daljavo, tako da se plamen ne dotika aluminijaste plošče.

1. Upognite dva enaka dela, da se prilegata sveči
2. Oba dela zlepite skupaj

5. korak: Sestavite (motor)

1. Uporabite eno podložko na vsaki strani plošče
2. Prepričajte se, da so vijaki pravilne dolžine (zaradi dolgih poškodb motorja)
3. Privijte motor

Podložke bodo motor nekoliko ločile od plošče in se prepričale, da se kasneje ne bo pregrel.

Korak 6: Sestavite (modul TEG)

Pomembno je, da uporabite toplotno pasto, da zagotovite dober prenos toplote med deli. Uporabil sem visokotemperaturno (200 ° C) termalno pasto, ki pa bi "lahko" delovala z običajno toplotno pasto za procesor. Običajno lahko zdržijo med 100-150C.

1. Prepričajte se, da so površine plošče, modula in hladilnika čiste pred umazanijo (mora biti v dobrem stiku)
2. Termalno pasto nanesite na "vročo stran" modula
3. Vročo stran modula pritrdite na ploščo
4. Termalno pasto nanesite na "hladno stran" modula
5. Na vrh modula pritrdite hladilno telo
6. Pritrdite vzmeti, da ohranite hladilno telo mirno (visok tlak povzroči boljši prenos toplote)

7. korak: Sestavite (palica in osnovna plošča)

1. V palici izvrtajte luknjo 1,5 mm (globina 3 mm)
2. Os motorja pritrdite na palico
3. Pritrdite palico na osnovni les

8. korak: Sestavite (motor, obešalnik za sveče in protiutež)

1. Priključite kable modula na motor (spajkalnik je dober)
2. Obešalnik za sveče pritrdite na iste nohte, na katere so pritrjene vzmeti hladilnega telesa
3. V obešalnik postavite svečo
4. Namestite protiutež in nagnite konstrukcijo, da zagotovite pravilno ravnovesje

9. korak: Končno

Upoštevajte, da lahko toplota sveče poškoduje vaš modul, če ima specifikacija nizko najvišjo temperaturo. Tudi hladna stran bo precej vroča! Naslednji korak, ki bi ga morda želeli narediti, je, da hladilnik pripravite z električnim trakom in ga napolnite z vodo. Tako zagotovite, da hladna stran nikoli ne bo presegla 100C! Moj načrt je bil, da to storim, vendar tega nisem potreboval.

1. Prižgite svečo (ločeno)
2. Postavite svečo
3. Počakajte 10 sekund in morda poskusite pomagati, da se vrti, preden se hladna stran pregreje
4. Uživajte!

Glavna formula: Energija = Energija+zabava

Podrobna formula: RPM = mF (tegP) -A*(RPM^2)

RPM = "število vrtljajev motorja na minuto" mF () = "formula lastnosti motorja" tegP = "moč modula" A = "zračni upor + konstanta trenja motorja"

tegP = mod (Tdiff) mod () = "formula za značilnosti termoelektričnega modula" Tdiff = "razlika v tempu"

Tdiff = umivalnik (RPM) -požar (RPM) sink () = "formula značilnosti hladilnika na podlagi hitrosti zraka" požar () = "formula učinkovitosti ognja sveče na podlagi hitrosti zraka"

Nazadnje: RPM = mF (mod (ponor (RPM) -požar (RPM)))-A*(RPM^2) Alternativne rešitve (vas prosimo, da dajete predloge):

1. Dva modula in hladilniki (simetrično) na vsaki strani motorja za večjo moč

   Module povežite vzporedno ali zaporedno z motorjem (močnejši v primerjavi s hitrejšim)

2. Uporabite stacionarne sveče na tleh ali pritrjene na dnu

   • Za zadostno moč sem moral uporabiti 4 sveče
   • Glej vid