Thermoelectric Rotational Ornament: 9 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Background:

Ito ay isa pang eksperimento / ornament ng thermoelectric kung saan ang buong konstruksyon (kandila, mainit na bahagi, module at cool na bahagi) ay umiikot at parehong pag-init at paglamig mismo na may perpektong balanse sa pagitan ng lakas ng output ng module, motor torque at rpm, kahusayan ng kandila, paglipat ng init, kahusayan sa paglamig, daloy ng hangin at alitan. Maraming physics ang nangyayari dito ngunit may isang napaka-simpleng konstruksyon. Inaasahan kong nasiyahan ka sa proyektong ito!

Tingnan ang mga video para sa pangwakas na resulta: Youtube Video 1Youtube Video 2Y Youtube Video 3

Ang ilan pang aking mga proyektong thermoelectric ay matatagpuan dito:

Thermoelectric FanSmarthphone ChargerEdensiyang LEDKonsepto:

Ang puso ng konstruksyon, ang thermoelectric module, ay tinatawag ding elemento ng peltier at kapag ginamit mo ito bilang isang generator tinatawag itong seebeck effect. Mayroon itong isang mainit na panig at isang malamig. Bumubuo ang module ng lakas upang magmaneho ng motor na ang axis ay nakakabit sa base. Ang lahat ay babalik at ang daloy ng hangin ay magpapalamig sa itaas na heat sink na mas mabilis kaysa sa plate ng aluminyo sa ibaba. Mas mataas na pagkakaiba sa temperatura => nadagdagan ang lakas ng output => nadagdagan ang motor RPM => nadagdagan ang daloy ng hangin => nadagdagan ang pagkakaiba ng temperatura ngunit nabawasan ang lakas ng kandila. Tulad ng pagsunod sa kandila sa pag-ikot ang init ay magiging hindi gaanong mahusay na may mas mataas na bilis at ito ay balansehin ang RPM sa isang magandang mabagal na pag-ikot. Hindi ito masyadong mabilis na mapapatay ang apoy mismo at hindi ito maaaring tumigil hanggang sa maubusan ng gasolina ang kandila.

en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect

Resulta:

Ang aking orihinal na plano ay magkaroon ng mga nakatigil na kandila (tingnan ang video) ngunit nalaman kong ang konstruksyon na ito ay kapwa mas advanced at masaya. Maaari mong patakbuhin ito sa mga nakatigil na kandila ngunit mangangailangan ito ng 4 sa mga ito kung hindi ka gumagamit ng dalawang mga module o mas malaking lugar ng init ng aluminyo.

Ang bilis ay nasa pagitan ng 0.25 at 1 rebolusyon bawat segundo. Hindi masyadong mabagal at hindi masyadong mabilis. Hindi ito titigil at masusunog ang apoy hanggang sa mawalan ng laman ang kandila. Ang heat sink ay magiging mainit sa paglipas ng panahon. Gumamit ako ng isang mataas na temperatura na TEG module para dito at hindi ko maipapangako ang isang mas murang TEC (peltier module) na magagawa ito. Mangyaring magkaroon ng kamalayan kung ang temperatura ay lumampas sa pagtutukoy ng modyul na ito ay nasisira! Hindi ko alam kung paano sukatin ang temp ngunit hindi ko ito mahawakan sa aking mga daliri kaya't hulaan ko ito sa isang lugar sa pagitan ng 50-100C (sa malamig na bahagi).

Hakbang 1: Mga Materyales at Tool

Mga Materyales:

• Platong aluminyo: 140x45x5mm
• Plastic rod: 60x8mm [mula sa isang venetian blind]
• Electric motor: Tamiya 76005 Solar Motor 02 (Mabuchi RF-500TB). [Ebay]
• Thermoelectric module (hight temp TEG): TEP1-1264-1.5 [mula sa aking iba pang proyekto, tingnan sa ibaba]
• Heat sink: Aluminium 42x42x30mm (iisang direksyong mga kanal ng hangin) [mula sa isang lumang computer]
• 2x Screws + 4 washers para sa motor: 10x2.5mm (hindi sigurado tungkol sa pag-thread)
• 2x kuko para sa attachment ng heat sink: 2x14mm (gupitin)
• 2x spring para sa attachment ng heat sink
• Counter weight: M10 bolt + 2 nuts + 2 washers + magnet para sa maayos na pagsasaayos
• Thermal paste: KERATHERM KP92 (10 W / mK, 200C max temp) [conrad.com]
• Steel wire: 0.5mm
• Kahoy (birch) (pangwakas na base ay 90x45x25mm)

TEG spec:

Binili ko ang TEP1-1264-1.5 sa https://termo-gen.com/ Nasubukan sa 230ºC (mainit na bahagi) at 50ºC (malamig na bahagi) na may:

Uoc: 8.7V Ri: 3Ω U (load): 4.2V I (load): 1.4A P (match): 5.9W Heat: 8.8W / cm2 Sukat: 40x40mm

Mga tool:

• Drills: 1.5, 2, 2.5, 6, 8 at 8.5mm
• Hacksaw
• File (metal + kahoy)
• Wire brush
• Lana na bakal
• Screwdriver
• Nakasasakit na papel
• (Panghinang)

Hakbang 2: Konstruksiyon (Plato)

Tingnan ang mga guhit para sa lahat ng mga sukat.

1. Gumuhit sa plate na aluminyo o gumamit ng isang template.
2. Gumamit ng hacksaw upang gupitin ang piraso.
3. Gumamit ng file upang maayos na ayusin
4. Mag-drill ng dalawang 2.5mm na butas para sa motor (22mm sa pagitan) plus 6mm hole para sa motor center
5. Mag-drill ng dalawang 2mm na butas kung nasaan ang mga kuko (para sa attachment ng heat sink)
6. Mag-drill ng isang butas na 8.5mm para sa counter weight (mai-thread bilang M10)
7. Tapusin ang mga ibabaw na may wire brush at lana

Hakbang 3: Konstruksiyon (Base)

Gumamit ako ng hiwa sa kalahating kahoy na apoy.

1. Gumamit ng file at nakasasakit na papel bago i-cut ito (mas madaling iakma)
2. Mag-drill ng isang butas na 8mm sa tuktok na gitna para sa pamalo (20mm lalim, hindi sa lahat)
3. Gupitin ang piraso sa haba ng 90mm
4. Tapusin ang ibabaw
5. Gumamit ng mantsa ng langis o kahoy para sa magandang kulay sa ibabaw (Nag-apply ako ng madilim na mantsa ng kahoy pagkatapos ng lahat ng mga litrato para sa mas mahusay na hitsura)

Hakbang 4: Konstruksiyon (Hanger ng kandila)

Ito ang pinaka-nakakalito na bahagi na hulaan ko. Marahil ay mas madali kung gagawin mo ito sa dulo kapag ang lahat ay tapos na at gumagana. Gumamit ako ng isang manipis na kawad upang yumuko ito sa pamamagitan ng paggamit ng dalawang piraso lamang. Ito ay mahirap na larawan ng lahat ng mga anggulo. Ang bahaging ito ay hawakan ang kandila sa ilalim ng thermoelectric module sa isang distansya upang ang apoy ay hindi hawakan ang plato ng aluminyo.

1. Bend ang dalawang magkatulad na bahagi upang magkasya ang kandila
2. Idikit ang dalawang bahagi

Hakbang 5: Magtipon (motor)

1. Gumamit ng isang washer sa bawat panig ng plato
2. Siguraduhin na ang mga tornilyo ay wastong haba (sa haba ay makakasira sa motor)
3. Screw ang motor

Paghiwalayin ng mga hugasan ang motor nang kaunti sa plato at tiyakin na hindi ito mag-iinit sa paglaon.

Hakbang 6: Magtipon (TEG Modyul)

Ito ay isang kritikal na bahagi na gumamit ng thermal paste upang makakuha ng isang mahusay na paglipat ng init sa pagitan ng mga bahagi. Gumamit ako ng mataas na temperatura (200C) thermal paste ngunit "maaaring" gumana ito sa regular na CPU thermal paste. Karaniwan silang maaaring tumagal sa pagitan ng 100-150C.

1. Siguraduhin na ang mga ibabaw ng plato, module at heat sink at malinis mula sa dumi (dapat ay mahusay na makipag-ugnay)
2. Mag-apply ng thermal paste sa "mainit na bahagi" ng modyul
3. Ikabit ang mainit na gilid ng module sa plato
4. Mag-apply ng thermal paste sa "malamig na bahagi" ng module
5. Ikabit ang heat sink sa tuktok ng module
6. Ilakip ang mga bukal upang hawakan ang heat sink na matatag (nagreresulta sa mataas na presyon ng mas mahusay na paglipat ng init)

Hakbang 7: Magtipon (pamalo at Base Plate)

1. Mag-drill ng butas na 1.5mm sa tungkod (lalim ng 3mm)
2. Ikabit ang axis ng motor sa tungkod
3. Ikabit ang tungkod sa base kahoy

Hakbang 8: Magtipon (motor, Kandle Hanger at Counter Timbang)

1. Ikabit ang mga kable ng module sa motor (mabuti ang bakal na panghinang)
2. Ikabit ang hanger ng kandila sa parehong mga kuko tulad ng mga heat sink spring na nakakabit
3. Maglagay ng kandila sa hanger
4. I-mount ang timbang ng counter at ikiling ang konstruksyon upang matiyak na mayroon kang tamang balanse

Hakbang 9: Pangwakas

Mangyaring magkaroon ng kamalayan na ang init mula sa kandila ay maaaring makapinsala sa iyong module kung ang pagtutukoy ay may mababang max temp. Kahit na ang malamig na bahagi ay magiging mainit! Ang isa pang hakbang na maaari mong gawin ay ihanda ang heat sink gamit ang electrical tape at punan ito ng tubig. Siguraduhin na ang malamig na bahagi ay hindi kailanman aabot sa higit sa 100C! Ang aking planB ay gagawin ito ngunit hindi ko ito kailangan.

1. Lit ang kandila (hiwalay)
2. Ilagay ang kandila
3. Maghintay ng 10sec at baka subukang tulungan itong paikutin upang makapagsimula ito bago mag-overheat ang malamig na bahagi
4. Mag-enjoy!

Pangunahing pormula: Enerhiya = Enerhiya + masaya

Detalyadong pormula: RPM = mF (tegP) -A * (RPM ^ 2)

RPM = "mga pag-ikot ng motor bawat minuto" mF () = "pormula ng mga katangian ng motor" tegP = "module power" A = "air resist + motor friction pare-pareho"

tegP = mod (Tdiff) mod () = "thermoelectric module module katangian" Tdiff = "temp pagkakaiba"

Tdiff = sink (RPM) -fire (RPM) sink () = "formula ng mga katangian ng heat sink batay sa bilis ng hangin" sunog () = "formula ng kahusayan ng sunog ng kandila batay sa bilis ng hangin"

Panghuli: RPM = mF (mod (sink (RPM) -fire (RPM))) - A * (RPM ^ 2) Mga Alternatibong Solusyon (Huwag mag-atubiling magbigay ng mga mungkahi):

1. Dalawang mga module at heat sink (symetrically) sa bawat panig ng motor para sa mas maraming lakas

   Ikonekta ang mga module sa kahanay o sa serye gamit ang motor (mas malakas kumpara sa mas mabilis)

2. Gumamit ng mga nakatigil na kandila sa lupa o naayos sa base

   • Kailangan kong gumamit ng 4 na kandila upang makakuha ng sapat na lakas
   • Tingnan ang vid