تزئین حرارتی چرخشی: 9 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

زمینه:

این آزمایش یا تزئین ترموالکتریک دیگری است که در آن کل ساختمان (شمع ، قسمت داغ ، ماژول و طرف سرد) در حال چرخش است و هم خود را گرم می کند و هم خود را با تعادل کامل بین توان خروجی ماژول ، گشتاور و دور موتور ، بازده شمع ، انتقال حرارت ، بازده خنک کننده ، جریان هوا و اصطکاک. بسیاری از فیزیک در حال انجام است اما با ساختاری بسیار ساده. امیدوارم از این پروژه لذت ببرید!

مشاهده ویدئوها برای نتیجه نهایی: Youtube Video 1Youtube Video 2Youtube Video 3

برخی دیگر از پروژه های ترموالکتریک من را می توانید در اینجا پیدا کنید:

فن ترموالکتریک شارژر اسمارت فون LED اضطراری مفهوم:

قلب ساختمان ، ماژول ترموالکتریک ، عنصر peltier نیز نامیده می شود و هنگامی که از آن به عنوان مولد استفاده می کنید ، اثر seebeck نامیده می شود. یک طرف گرم و یک طرف سرد دارد. این ماژول قدرت را برای هدایت یک موتور که محور آن به پایه متصل شده است ، تولید می کند. همه چیز می چرخد و جریان هوا باعث می شود تا گرمکن فوقانی سریعتر از صفحه آلومینیومی زیر خنک شود. اختلاف دمای بیشتر => افزایش توان خروجی => افزایش دور موتور => افزایش جریان هوا => افزایش اختلاف دما اما کاهش قدرت شمع. از آنجا که شمع نیز چرخش را دنبال می کند ، گرما با افزایش سرعت کمتر کار می کند و این RPM را به یک چرخش آهسته خوب متعادل می کند. برای خاموش کردن خود آتش نمی تواند خیلی سریع پیش برود و تا زمانی که سوخت شمع تمام نشود نمی تواند متوقف شود.

fa.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect

نتیجه:

برنامه اولیه من این بود که شمع های ثابت داشته باشم (به ویدیو مراجعه کنید) اما متوجه شدم این ساختار هم پیشرفته تر و هم سرگرم کننده تر است. می توانید این کار را با شمع های ثابت اجرا کنید ، اما اگر از دو ماژول یا ناحیه حرارتی آلومینیومی بزرگتر استفاده نمی کنید ، به 4 عدد از آنها نیاز دارید.

سرعت بین 0.25 تا 1 دور در ثانیه است. نه خیلی کند و نه خیلی سریع. هرگز متوقف نمی شود و آتش می سوزد تا زمانی که شمع خالی شود. هیت سینک با گذشت زمان کاملا داغ می شود. من برای این کار از یک ماژول TEG با درجه حرارت بالا استفاده کردم و نمی توانم قول دهم که یک TEC ارزان تر (ماژول peltier) آن را تولید کند. لطفاً توجه داشته باشید که اگر دما از مشخصات ماژول فراتر رود ، آسیب می بیند! من نمی دانم چگونه دما را اندازه گیری کنم ، اما نمی توانم آن را با انگشتانم لمس کنم ، بنابراین حدس می زنم جایی بین 50-100 درجه سانتیگراد (در طرف سرد) باشد.

مرحله 1: مواد و ابزارها

مواد:

• صفحه آلومینیوم: 140x45x5 میلی متر
• میله پلاستیکی: 60x8 میلی متر [از یک پرده ونیزی]
• موتور الکتریکی: Tamiya 76005 Solar Motor 02 (Mabuchi RF-500TB). [ای بی]
• ماژول ترموالکتریک (درجه حرارت TEG): TEP1-1264-1.5 [از پروژه دیگر من ، زیر را ببینید]
• سینک حرارتی: آلومینیوم 42x42x30mm (کانالهای هوای تک جهت) [از رایانه قدیمی]
• پیچ 2x + 4 واشر برای موتور: 10x2.5 میلی متر (در مورد نخ مطمئن نیستید)
• 2x میخ برای اتصال سینک حرارتی: 2x14mm (برش)
• 2 برابر فنر برای اتصال هیت سینک
• وزن شمارنده: پیچ M10+2 مهره+2 واشر+آهن ربا برای تنظیم خوب
• خمیر حرارتی: KERATHERM KP92 (10 W/mK ، حداکثر دمای 200C) [conrad.com]
• سیم فولادی: 0.5 میلی متر
• چوب (توس) (پایه نهایی 90x45x25 میلی متر است)

مشخصات TEG:

من TEP1-1264-1.5 را در https://termo-gen.com/ خریداری کردم که در دمای 230 درجه سانتیگراد (سمت گرم) و 50 درجه سانتیگراد (سمت سرد) آزمایش شده است:

Uoc: 8.7V Ri: 3Ω U (بار): 4.2V I (بار): 1.4A P (مطابقت): 5.9W گرما: 8.8W/cm2 اندازه: 40x40mm

ابزارها:

• مته ها: 1.5 ، 2 ، 2.5 ، 6 ، 8 و 8.5 میلی متر
• اره برقی
• فایل (فلز+چوب)
• برس سیمی
• سیم ظرفشویی
• پیچ گوشتی
• مقاله ساینده
• (آهن لحیم کاری)

مرحله 2: ساخت و ساز (صفحه)

برای همه اندازه ها به نقشه ها مراجعه کنید.

1. روی صفحه آلومینیومی بکشید یا از الگو استفاده کنید.
2. برای برش قطعه از اره برقی استفاده کنید.
3. برای تنظیم دقیق از فایل استفاده کنید
4. دو سوراخ 2.5 میلی متری برای موتور (22 میلی متر بین) به علاوه 6 میلی متر برای مرکز موتور ایجاد کنید
5. دو سوراخ 2 میلی متری در محل ناخن ها ایجاد کنید (برای اتصال به هیت سینک)
6. یک سوراخ 8.5 میلی متری برای وزن مقابل ایجاد کنید (به عنوان M10 رزوه می شود)
7. سطوح را با برس سیمی و پشم تمام کنید

مرحله 3: ساخت و ساز (پایه)

من از یک چوب نیمه آتش استفاده کردم.

1. از فایل و کاغذ ساینده قبل از برش استفاده کنید (تثبیت راحت تر است)
2. یک سوراخ 8 میلی متری در مرکز بالا برای میله (عمق 20 میلی متر ، نه در تمام طول)
3. قطعه را به طول 90 میلی متر برش دهید
4. سطح را تمام کنید
5. برای رنگ سطح خوب از لکه روغن یا چوب استفاده کنید (من بعد از همه عکس ها لکه چوب تیره را برای ظاهر بهتر استفاده کردم)

مرحله 4: ساخت و ساز (آویز شمع)

این حدس می زنم سخت ترین قسمت است. شاید اگر این کار را در پایان انجام دهید وقتی همه چیز به پایان رسیده و کار می کند ، راحت تر است. من از یک سیم نازک برای خم کردن آن فقط با استفاده از دو قطعه استفاده کردم. عکس گرفتن از همه زوایا دشوار بود. این قسمت شمع را در زیر ماژول ترموالکتریک با فاصله نگه می دارد تا شعله به صفحه آلومینیوم برخورد نکند.

1. دو قسمت یکسان را برای قرار دادن شمع خم کنید
2. دو قسمت را به هم بچسبانید

مرحله 5: مونتاژ (موتور)

1. در هر طرف صفحه از یک واشر استفاده کنید
2. اطمینان حاصل کنید که طول پیچ ها به درستی است (تا طولانی به موتور آسیب می رساند)
3. موتور را پیچ کنید

واشرها موتور را کمی از صفحه جدا می کنند و مطمئن می شوند که بعداً بیش از حد گرم نشود.

مرحله 6: جمع آوری (ماژول TEG)

استفاده از خمیر حرارتی به منظور انتقال حرارت خوب بین قطعات بسیار مهم است. من از خمیر حرارتی با دمای بالا (200 درجه سانتی گراد) استفاده کردم اما ممکن است با خمیر حرارتی معمولی CPU کار کند. آنها معمولاً بین 100-150 درجه سانتیگراد تحمل می کنند.

1. مطمئن شوید که سطوح صفحه ، ماژول و هیت سینک و از آلودگی پاک شده باشد (باید تماس خوبی داشته باشد)
2. خمیر حرارتی را در "سمت داغ" ماژول بمالید
3. قسمت داغ ماژول را به صفحه وصل کنید
4. خمیر حرارتی را در "سمت سرد" ماژول بمالید
5. هیت سینک را در بالای ماژول وصل کنید
6. فنرها را برای ثابت نگه داشتن سینک حرارتی وصل کنید (فشار زیاد باعث انتقال حرارت بهتر می شود)

مرحله 7: مونتاژ (میله و صفحه پایه)

1. سوراخ 1.5 میلی متری در میله (عمق 3 میلی متری)
2. محور موتور را به میله وصل کنید
3. میله را به چوب پایه وصل کنید

مرحله 8: مونتاژ (موتور ، آویز شمع و شمارنده وزن)

1. کابل های ماژول را به موتور وصل کنید (لحیم کاری خوب است)
2. آویز شمع را به همان میخ هایی که فنرهای هیت سینک به آن وصل شده اند وصل کنید
3. یک شمع در آویز قرار دهید
4. وزن متعادل را نصب کرده و ساختار را کج کنید تا از تعادل مناسب اطمینان حاصل کنید

مرحله نهم: نهایی

لطفاً توجه داشته باشید که گرمای شمع می تواند به ماژول شما آسیب برساند در صورتی که مشخصات دارای حداکثر دمای پایین باشد. حتی طرف سرد نیز بسیار گرم خواهد بود! گام دیگری که ممکن است بخواهید انجام دهید این است که هیت سینک را با نوار برقی آماده کرده و آن را با آب پر کنید. اطمینان حاصل کنید که طرف سرد هرگز به بیش از 100 درجه سانتیگراد نمی رسد! برنامه من این بود که این کار را انجام دهم ، اما من نیازی به آن نداشتم.

1. شمع را روشن کنید (جدا شده)
2. شمع را قرار دهید
3. 10 ثانیه صبر کنید و شاید سعی کنید به آن کمک کنید تا قبل از گرم شدن قسمت سرد شروع به چرخش کند
4. لذت بردن!

فرمول اصلی: انرژی = انرژی+سرگرمی

فرمول دقیق: RPM = mF (tegP) -A*(RPM^2)

RPM = "دور موتور در دقیقه" mF () = "فرمول مشخصات موتور" tegP = "قدرت ماژول" A = "مقاومت هوا + ثابت اصطکاک موتور"

tegP = mod (Tdiff) mod () = "فرمول ویژگی های ماژول ترموالکتریک" Tdiff = "اختلاف دما"

Tdiff = سینک (RPM)-آتش (RPM) سینک () = "فرمول ویژگی های سینک حرارتی بر اساس سرعت هوا" آتش () = "فرمول کارایی آتش شمع بر اساس سرعت هوا"

در نهایت: RPM = mF (mod (سینک (RPM)-آتش (RPM)))-A*(RPM^2) راه حل های جایگزین (با خیال راحت پیشنهادات خود را ارائه دهید):

1. دو ماژول و گرمکن (متقارن) در هر طرف موتور برای قدرت بیشتر

   ماژول ها را موازی یا سری با موتور وصل کنید (قوی تر در مقابل سریعتر)

2. از شمع های ثابت روی زمین یا ثابت در پایه استفاده کنید

   • برای بدست آوردن قدرت کافی مجبور شدم از 4 شمع استفاده کنم
   • ویدیو را ببینید