0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Исследовательский проект «Термоакустический двигатель»

Исследовательский проект «Термоакустический двигатель»

Вслед первым ласточкам эффект Зеебека применялся и дальше. Патент на применение термоэлектрических генераторов взамен обычных взят в 1843 году Мозесом Пулом.

Пергелиометр для измерения солнечной активности

Пергелиометр предназначен для измерения интенсивности солнечного излучения по степени нагрева термопары. Изобретённый Клодом Пулье между 1837 и 1838 годами прибор позволил учёному вычислить с высокой степенью точности солнечную константу, равную 1228 Вт/кв. м. Изначально пергелиометр не предполагалось использовать как термоэлектрический генератор. Отдельные наработки конструкции служили опорой для дальнейшего прогресса отрасли.

Приведём данные по изобретению, взятые из научного доклада доктора Стоуна, прочитанного 18 ноября 1875 года. «Сплавы проявляют свойства мощнее в сочетании металлов, нежели каждый из простых материалов по отдельности. В составе одной части цинка и двух – сурьмы образец давал разницу потенциалов 22,7. Потенциалы компонентов, взятых по отдельности:

  • Сурьма – 7 – 10.
  • Цинк – 0,2.

Единственным исключением стал сплав висмута с оловом. При составе его 12 к 1 потенциал падает с 35,8 до 13,67. Мне посчастливилось начать исследования с пары из нейзильбера (богатого никелем) и железа. Наблюдаемая ЭДС не оказалась велика. Тогда я испробовал сплав Маркуса, состоящий из 12 частей сурьмы, 5 цинка и 1 висмута. Результат получился хрупким и с ярко выраженной кристаллической структурой.

Чтобы сгладить указанные недостатки, добавлял мышьяк. В результате обнаружено, что сплав сурьмы, мышьяка и цинка с небольшой примесью олова проявляет гораздо большую пластичность при аналогичных термоэлектрических свойствах, которые наблюдаются у сплава Маркуса. Второй частью пары оставлен нейзильбер.»

Термобатарея

Термобатарея Маркуса приравнивалась к одной двадцатой от ячейки Даниэля, предоставляя 55 мВ постоянного напряжения. Негативной «обкладкой» служил сплав из меди, цинка и никеля в соотношении 10:6:6, похожий по внешнему виду на нейзильбер; положительной – соединение сурьмы, цинка и висмута в соотношении 12:5:1. По данным “Electricity in The Service of Man”, 3-ей редакции, 1896, в мае 1864 года Маркус получил премию от Венского научного общества за термоэлектрический генератор. Составленные шалашом термопары в верхней части объединялись нагреваемой металлической полосой. Нижние части охлаждались водой. К сожалению, сплавы на воздухе быстро окислялись с грандиозным повышением омического сопротивления контактов.

Вклад Беккереля

Доподлинно неизвестно, когда появился на свет термоэлектрический генератор Эдмонда Беккереля, но историки относят открытие на период 1867-1868 года. В его конструкции переход образован сульфидом меди и нейзильбером. На изображении: в ближний резервуар закачивалась холодная вода, в дальний – раскалённый газ. Напряжение термоэлектрического генератора снималось со спиралевидных выводов.

Термогенераторы Клэмонда

По поводу термоэлектрических генераторов доктор Стоун высказал: «Применение железа даёт неплохой эффект, который нивелируется быстрым ржавлением изделия.»

  • Термоэлектрический генератор (предположительно 1874 года выпуска) Клэмонда и Мура сконструирован из антимонида цинка и чистого железа специально для целей электролиза. Подогреваемый прибор позволял за час получить примерно унцию меди, потребляя 6 кубических футов газа. Использовался для плакирования металлических изделий. Газовый регулятор термоэлектрического генератора изменял величину получаемого электрического тока. На представленном виде сверху видны секторы из антимонида цинка, треугольные листовые лопасти – железные.
  • В 1789 году термоэлектрический генератор Клэмонда оказался сильно усовершенствован. При внутреннем сопротивлении 15,5 Ом выдавал напряжение 109 В при токе 1,75 А, потребляя за час 22 фунта угля. Коммутацией соединений вольтаж уменьшался до 54 В. Ток термоэлектрического генератора возрастал до 3,5 А. Подогреваемая угольной печью конструкция высотой под 2,5 метра и диаметром в пределах метра, напоминающая кулер современных процессоров, снаружи содержала многочисленные железные крылья. Газы проходили внутри, раскаляя антимонид цинка. По отдельным сообщениям, 20 термопар генератора выдавали 1 В напряжения.
  • Термоэлектрический генератор Ноэ (вероятно, 1874 год) больше напоминает современную турбину ТЭС по форме. Центральная часть термпопар подогревается горелкой, а периферия охлаждается за счёт излучения и конвекции. Это сравнительно маленькое подобие генератора Клэмонда с внутренним сопротивлением 0,2 Ом, рассчитанное на напряжение 2 В и состоящее из 128 термопар. Эффективность термоэлектрического генератора сильно снижали нейзильберовые промежуточные контакты, рассеивающие тепло. В современных термоэлектрических генераторах используется p-n-переход без промежуточных материалов между полупроводниками.
  • Переносной термоэлектрический генератор Хоука (вероятно, 1874 год) рассчитан на 110 мВ (одна десятая ячейки Даниэля) и включал 30 термопар, с половинками, объединёнными платиновой проволокой длиной 1,2 дюйма. Горелка сильно напоминала бунзеновскую, а холодный конец погружали в воду. Конструкция сильно напоминает изобретения Ноэ и в меньшей степени Клэмонда. Ключевое отличие заключается в промышленном выпуске изделий для массового круга потребителей. Генераторы продавались двойками и тройками, размещёнными на едином основании.
Читать еще:  Скрапбукинг обложка

  • Угольный термоэлектрический генератор изобретён Гарри Бэрринджером, и авторские права закреплены патентом US434428 от 1890 года.
  • Аккумулятор Гюльхера

    Последняя конструкция из придуманных в XIX веке. Историки относят её на 1898 год. 50 термопар давали напряжение в 1,5 В при токе 3 А и внутреннем сопротивлении 0,5 Ом. На указанные цели тратится ежечасно 5 кубических футов газа. По мнению исследователей, хороший прибор выдавал бы втрое больше при идентичном расходе.

    Натурный эксперимент показал средний срок службы в 200 часов, хотя один образец проработал 500, наконец, нашёлся экземпляр, прослуживший целых два года. В 1903 году некий журнал опубликовал сведения об общих испытаниях аккумулятора Гюльхера. В ходе работы зажжённая горелка грела термопары, пока напряжение на достигло 3,5 В. Потом прибор выключили и смотрели на характеристики после прекращения подачи газа. При снижении напряжения до 1,5 В ток резко оборвался. Вывод:

    – Термонапряжение стабильное, что обусловлено значительной тепловой инерцией. Температурные изменения происходят неспешно, плавно опускается напряжение при остывании.

    Впрочем, аналогичное заметил ещё Поггендорф, советовавший Георгу Ому использовать термопару вместо вольтова столба. Аккумулятор Гюльхера оказался популярен в начале XX века. К примеру, Лихайский Университет сообщает, что для новой металлургической лаборатории в 1905 году закупили три термобатареи Скотта и одну – Гюльхера.

    Конструкция напоминает устаревший сегодня радиатор отопления. Подобные встречаются в общественных зданиях, построенных и оборудованных в СССР. Это переносной прибор: с каждой стороны расположена Т-образная рукоятка для транспортировки.

    Переносной генератор

    Переносной термоэлектрический генератор Шудре напоминает по внешнему виду масляный фильтр грузового автомобиля. Для получения тепла требуется разжечь газовую горелку. Сохранилось чрезвычайно мало сведений о приборе. В изданиях 1898 года нашлась информация о совместных испытаниях изделия с упоминавшимися выше по тексту:

    «Профессор Кольраух заметил в 70-е, что вольтаж термоэлектрического генератора зависит от числа пар, включённых последовательно. Это подтверждается опытами на конструкциях Клэмонда, Ноэ и Шудре, изготовленных и проданных за истекшие 20 лет. Они выдают 2, 4, 6 и 8 вольт, имея, соответственно, 36, 72, 108 и 144 пары в составе. Видно, что напряжение строго пропорционально общему числу. Шудре сконструировал экземпляр, состоящий из 720 элементов. Как следовало ожидать, результирующее напряжение составило 40 В, способное поддержать горение разрядной лампы».

    Читать еще:  Как навсегда удалить плесень, грибок и почистить швы между плиткой

    В заметке говорилось, что начинающие электрики вправе взять представленный на фото образец за пример коммерчески успешного продукта. Термоэлектрический генератор Шудре изготавливается в 6 типоразмерах, на токи 1,3 – 2,5 А при напряжении 3 – 8,5 В, в зависимости от габаритов и количества элементов.

    Собираем термоакустический генератор

    Конструкция двигателя собрана на основе каркасных медных трубок и одной стеклянной. Объединяет их резонатор — важная и необычная деталь этого двигателя. В ней то и происходит перемещение звуковых волн, создаваемых регенератором. Это простая картонная трубка, в середине которой находится мембрана, не дающая воздуху совершать кругооборот. Если исключить этот элемент, то колебаний в верхней мембране, которая находится в горловине резонатора, попросту не будет. Автор видеоролика предпочел разрезать трубку наполовину, и натянуть на одну из частей отрезок резиновой медицинской перчатки в качестве нижней мембраны. Шов соединенных фрагментов резонатора он обмотал изолентой. Горловину резонатора он расширил специально чтобы усилить действие звуковых колебаний от регенератора на верхнюю мембрану. Ее он сделал из более плотной резины воздушного шара. На днище трубки установлена деревянная подложка под наружные выключатель или розетку для устойчивости установки.


    Стеклянная трубка-двигатель представляет собой пробирку, в середину которой помещен кусок металлической ваты или стружки. После зоны регенерации должно происходить охлаждение воздуха, чему способствует смоченный в воде отрезок ткани, обмотанный вокруг основания пробирки. За счет перемещения воздуха через две противоположные температурные среды происходит интенсивная генерация звуковых волн.


    Чтобы превратить этот термоакустический двигатель в генератор нам понадобится катушка индуктивности или простейший соленоид. Этот элемент можно сделать своими руками, намотав медную проволоку на катушку, например, от рыболовных снастей. Главное условие – внутренний диаметр ее должен быть больше диаметра магнита.


    В качестве передатчика тепловой энергии для установки небольших размеров можно использовать обыкновенную свечу или кусочек сухого спирта, а заодно и сравнить получаемую мощность от разных источников тепла.


    В проводимом эксперименте автор демонстрирует эффект от приближения катушки индуктивности к магниту и ее отдаления. Поскольку накопительная емкость в данной электрической цепи отсутствует, разница ощутима мгновенно.


    Закрепив катушку в зоне магнитного поля, можно получать от такого генератора электроэнергию для питания, например, светодиодной панели или фонарей.

    Собираем термоакустический генератор

    Конструкция двигателя собрана на основе каркасных медных трубок и одной стеклянной. Объединяет их резонатор — важная и необычная деталь этого двигателя. В ней то и происходит перемещение звуковых волн, создаваемых регенератором. Это простая картонная трубка, в середине которой находится мембрана, не дающая воздуху совершать кругооборот. Если исключить этот элемент, то колебаний в верхней мембране, которая находится в горловине резонатора, попросту не будет. Автор видеоролика предпочел разрезать трубку наполовину, и натянуть на одну из частей отрезок резиновой медицинской перчатки в качестве нижней мембраны. Шов соединенных фрагментов резонатора он обмотал изолентой. Горловину резонатора он расширил специально чтобы усилить действие звуковых колебаний от регенератора на верхнюю мембрану. Ее он сделал из более плотной резины воздушного шара. На днище трубки установлена деревянная подложка под наружные выключатель или розетку для устойчивости установки.

    Читать еще:  Как сделать мини циркулярную пилу 12 В


    Стеклянная трубка-двигатель представляет собой пробирку, в середину которой помещен кусок металлической ваты или стружки. После зоны регенерации должно происходить охлаждение воздуха, чему способствует смоченный в воде отрезок ткани, обмотанный вокруг основания пробирки. За счет перемещения воздуха через две противоположные температурные среды происходит интенсивная генерация звуковых волн.


    Чтобы превратить этот термоакустический двигатель в генератор нам понадобится катушка индуктивности или простейший соленоид. Этот элемент можно сделать своими руками, намотав медную проволоку на катушку, например, от рыболовных снастей. Главное условие – внутренний диаметр ее должен быть больше диаметра магнита.


    В качестве передатчика тепловой энергии для установки небольших размеров можно использовать обыкновенную свечу или кусочек сухого спирта, а заодно и сравнить получаемую мощность от разных источников тепла.


    В проводимом эксперименте автор демонстрирует эффект от приближения катушки индуктивности к магниту и ее отдаления. Поскольку накопительная емкость в данной электрической цепи отсутствует, разница ощутима мгновенно.


    Закрепив катушку в зоне магнитного поля, можно получать от такого генератора электроэнергию для питания, например, светодиодной панели или фонарей.

    Собираем термоакустический генератор

    Конструкция двигателя собрана на основе каркасных медных трубок и одной стеклянной. Объединяет их резонатор — важная и необычная деталь этого двигателя. В ней то и происходит перемещение звуковых волн, создаваемых регенератором. Это простая картонная трубка, в середине которой находится мембрана, не дающая воздуху совершать кругооборот. Если исключить этот элемент, то колебаний в верхней мембране, которая находится в горловине резонатора, попросту не будет. Автор видеоролика предпочел разрезать трубку наполовину, и натянуть на одну из частей отрезок резиновой медицинской перчатки в качестве нижней мембраны. Шов соединенных фрагментов резонатора он обмотал изолентой. Горловину резонатора он расширил специально чтобы усилить действие звуковых колебаний от регенератора на верхнюю мембрану. Ее он сделал из более плотной резины воздушного шара. На днище трубки установлена деревянная подложка под наружные выключатель или розетку для устойчивости установки.


    Стеклянная трубка-двигатель представляет собой пробирку, в середину которой помещен кусок металлической ваты или стружки. После зоны регенерации должно происходить охлаждение воздуха, чему способствует смоченный в воде отрезок ткани, обмотанный вокруг основания пробирки. За счет перемещения воздуха через две противоположные температурные среды происходит интенсивная генерация звуковых волн.


    Чтобы превратить этот термоакустический двигатель в генератор нам понадобится катушка индуктивности или простейший соленоид. Этот элемент можно сделать своими руками, намотав медную проволоку на катушку, например, от рыболовных снастей. Главное условие – внутренний диаметр ее должен быть больше диаметра магнита.


    В качестве передатчика тепловой энергии для установки небольших размеров можно использовать обыкновенную свечу или кусочек сухого спирта, а заодно и сравнить получаемую мощность от разных источников тепла.


    В проводимом эксперименте автор демонстрирует эффект от приближения катушки индуктивности к магниту и ее отдаления. Поскольку накопительная емкость в данной электрической цепи отсутствует, разница ощутима мгновенно.


    Закрепив катушку в зоне магнитного поля, можно получать от такого генератора электроэнергию для питания, например, светодиодной панели или фонарей.

    Ссылка на основную публикацию
    Статьи c упоминанием слов:
    Adblock
    detector