Termoakustik, fiziğin başka bir dalındaki - termodinamik - önceki buluşlar olmasaydı, laboratuvarlar ve fizik odaları için teorik bir bilim olarak kalacaktı. Stirling ısı motorunun icadıyla yeni bir canlanma dönemine girdi. Bu, 19. yüzyılda gerçekleşti ve neredeyse anında teknik alanda bir devrime yol açtı. Termal enerji her türlü motorda yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Ancak bugün incelediğimiz buluş özellikle termoakustikle, yani ses ve ısının etkileşimini inceleyen bilimle ilgilidir. Motor ve jeneratörün bununla ne alakası var diye sorabilirsiniz. Sırasıyla çözelim.
Termoakustik motorun çalışma prensibi
Bu doğaçlama cihaz, kelimenin tam anlamıyla hurda malzemelerden, hatta bunların kalıntılarından bir araya getiriliyor. Ancak bu durum onun ısıdan elektrik üreten motor bazlı jeneratör olarak adlandırılmasına engel değil. Bu olay, rezonans oluşturan iki membranlı bir rezonatörden geçen akustik dalgaların yaratılması prensibine dayanmaktadır. Bunların üzerinde de bu dalgalardan belli bir frekansta titreşen bir mıknatıs bulunmaktadır. Bu, indüktör tarafından yakalanan bir manyetik alanın oluşmasıyla sonuçlanır. Buna karşılık tüketiciye iletilen elektrik akımını üretebilmektedir.
Bu buluşun temeli üst modül - bir termoakustik dönüştürücü veya motordur. Esasen üç bölgeye bölünmüş bir cam tüptür:
- Isıtma bölgesi – içinde hava veya gaz ısıtılır;
- Rejeneratör bölgesi - dönüşümlü olarak soğuk ve sıcak havayla temas eden bir madde;
- Soğutma bölgesi – hava sıcaklığının düştüğü yer.
Malzemeler ve araçlar
Bir motor jeneratörü oluşturmak için aşağıdaki bileşenlere ihtiyacımız olacak:
- Cam ısıya dayanıklı tüp;
- Bir parça metal boru;
- Birkaç PVC sıhhi tesisat köşesi;
- Bir parça karton tüp;
- Membranlar için lastik top veya eldiven;
- Yalıtım bandı;
- Bir rulo çelik yünü veya bulaşık süngeri;
- Neodimyum mıknatıs;
- Bobin;
- Bulaşıkları yıkamak için küçük bir bez parçası;
- Harici bir priz veya anahtar için ahşap kaplama;
- Sızdırmazlık maddesi, yapıştırıcı.
Aletler arasında, gerçek bir tamircinin her zaman elinin altında olması gereken bir şeyin bulunmasını önerebiliriz: bıçak, pense, tel kesici, tornavida, tutkal tabancası ve silikon tabancası.
Termoakustik jeneratörün montajı
Motor tasarımı, çerçeve bakır borular ve bir cam boru temelinde monte edilmiştir. Onları birleştiren şey, bu motorun önemli ve sıra dışı bir parçası olan rezonatördür. Rejeneratörün yarattığı ses dalgalarının hareket ettiği yer burasıdır.
Bu, ortasında havanın dolaşmasını önleyen bir zarın bulunduğu basit bir karton tüptür. Bu elemanı hariç tutarsak, rezonatörün boynunda bulunan üst zarda hiçbir titreşim olmayacaktır.
Videonun yazarı tüpü ikiye bölüp alt membran olarak parçalardan birinin üzerine bir parça lastik tıbbi eldiven germeyi tercih etti. Bağlı rezonatör parçalarının dikişini elektrik bandıyla sardı.
Özellikle rejeneratörden gelen ses titreşimlerinin üst membran üzerindeki etkisini arttırmak için rezonatörün boynunu genişletti. Bunu bir balonun daha yoğun lastiğinden yaptı. Borunun alt kısmında, kurulumun stabilitesini sağlamak amacıyla harici bir anahtar veya priz için ahşap bir destek bulunmaktadır.
Cam tüp motoru, ortasına bir parça çelik yünü veya talaş yerleştirilmiş bir test tüpüdür. Rejenerasyon bölgesinden sonra, suya batırılmış ve test tüpünün tabanına sarılmış bir bez parçasıyla kolaylaştırılan hava soğutması gerçekleşmelidir. Havanın zıt sıcaklıktaki iki ortamdan hareketi nedeniyle yoğun ses dalgaları oluşur.
Motorun son kısmı küçük ama güçlü bir neodimyum mıknatıstır. Daha sonra sesin etkisi altında zardan iletilen küçük ama çok sık titreşimler yaratır.
Bu termoakustik motoru jeneratöre dönüştürmek için bir endüktöre veya basit bir solenoide ihtiyacımız var.Bu elemanı, örneğin olta takımı gibi bir makaraya bakır tel sararak kendiniz yapabilirsiniz. Ana koşul, iç çapının mıknatısın çapından daha büyük olması gerektiğidir.
Küçük kurulumlar için termal enerji vericisi olarak sıradan bir mum veya bir parça kuru alkol kullanabilir ve aynı zamanda farklı ısı kaynaklarından alınan gücü karşılaştırabilirsiniz.
Deneyde yazar, indüktörü mıknatısa yaklaştırıp uzaklaştırmanın etkisini gösteriyor. Bu elektrik devresinde depolama kapasitesi bulunmadığından fark anında fark edilir.
Bobini manyetik alan bölgesine sabitleyerek, böyle bir jeneratörden, örneğin bir LED panel veya ışıklardan güç almak için elektrik alabilirsiniz.
Çözüm
Elbette bugün böyle bir buluşun tamamen bitmiş ve tamamlanmış olduğu düşünülemez. Yazarın kendisi de ses dalgalarından gelen titreşimin oldukça belirgin olduğunu kabul ettiği için iyileştirme gerekiyor. Motor gövdesi hafiftir ve herhangi bir dengeleyici içermez ve tasarımın kendisi dayanıksızdır. Ancak ısıdan elektrik üretme gerçeği de göz ardı edilemez. Belki de bu tesisi modernleştirmeniz alternatif enerji alanında büyük bir ilerlemeye yol açacak ve dünya nihayet gezegenimize zarar vermeden ucuz, temiz bir enerji kaynağına kavuşacak.
