Termoakustika bi ostala teorijska znanost za laboratorije i fizikalne kabinete da nije bilo prethodnih izuma u drugoj grani fizike - termodinamici. Novo razdoblje oživljavanja dobio je izumom Stirlingovog toplinskog stroja. To se dogodilo još u 19. stoljeću i gotovo odmah dovelo do revolucije u tehničkom polju. Toplinska energija počela se široko koristiti u svim vrstama motora. Ali izum koji danas ispitujemo odnosi se posebno na termoakustiku - znanost o međudjelovanju zvuka i topline. Možete se zapitati kakve veze imaju motor i generator s tim? Posložimo redom.
Princip rada termoakustičkog motora
Ovaj improvizirani uređaj doslovno je sastavljen od otpadnih materijala, ili čak njihovih ostataka. Međutim, to ga ne sprječava da se nazove generatorom temeljenim na motoru, koji proizvodi električnu energiju iz topline. Ovaj fenomen temelji se na principu stvaranja akustičnih valova koji prolaze kroz rezonator s dvije membrane koje stvaraju rezonanciju. Na njihovom vrhu nalazi se magnet koji iz tih valova vibrira određenom frekvencijom. To rezultira stvaranjem magnetskog polja koje hvata induktor. On je pak sposoban proizvesti električnu struju koja se prenosi do potrošača.
Temelj ovog izuma je gornji modul - termoakustički pretvarač ili motor. U suštini to je staklena cijev, koja je podijeljena u tri zone:
- Zona grijanja – u njoj se zagrijava zrak ili plin;
- Zona regeneratora - tvar koja naizmjenično dolazi u dodir s hladnim i vrućim zrakom;
- Zona hlađenja – u kojoj se temperatura zraka smanjuje.
Materijali i alati
Za izradu generatora motora trebat će nam sljedeći sastojci:
- Staklena cijev otporna na toplinu;
- Komad metalne cijevi;
- Nekoliko PVC vodovodnih uglova;
- Komad kartonske cijevi;
- Gumena lopta ili rukavica za membrane;
- Izolacijska traka;
- Rola čelične vune ili spužvica za pranje posuđa;
- Neodimijski magnet;
- Induktor;
- Mali komad tkanine za pranje posuđa;
- Drvena obloga za vanjsku utičnicu ili prekidač;
- Brtvilo, ljepilo.
Od alata možemo preporučiti da imate nešto što bi pravi petljar uvijek trebao imati pri ruci: nož, kliješta, rezače žice, odvijač, pištolj za ljepilo i pištolj za silikon.
Sastavljanje termoakustičkog generatora
Dizajn motora sastavljen je na temelju bakrenih cijevi okvira i jedne staklene cijevi. Ono što ih spaja je rezonator - važan i neobičan dio ovog motora. Tu se kreću zvučni valovi koje stvara regenerator.
Ovo je jednostavna kartonska cijev, u sredini koje se nalazi membrana koja sprječava cirkuliranje zraka. Ako isključimo ovaj element, tada jednostavno neće biti vibracija u gornjoj membrani, koja se nalazi u vratu rezonatora.
Autor videa odlučio je prerezati cijev na pola i preko jednog od dijelova navući komad gumene medicinske rukavice kao donju membranu. Omotao je šav spojenih fragmenata rezonatora električnom trakom.
Proširio je vrat rezonatora posebno kako bi pojačao učinak zvučnih vibracija iz regeneratora na gornju membranu. Napravio ga je od gušće gume balona. Na dnu cijevi nalazi se drvena podloga za vanjski prekidač ili utičnicu za stabilnost instalacije.
Staklena cijev-motor je epruveta s komadom čelične vune ili strugotinama u sredini. Nakon zone regeneracije treba doći do hlađenja zrakom, što se olakšava komadom tkanine natopljenom vodom i omotanom oko dna epruvete. Uslijed kretanja zraka kroz dvije okoline suprotne temperature dolazi do intenzivnog stvaranja zvučnih valova.
Završni dio motora je mali, ali snažan neodimijski magnet. Zatim stvara male, ali vrlo česte vibracije koje se prenose s membrane pod utjecajem zvuka.
Da bismo ovaj termoakustički motor pretvorili u generator, potreban nam je induktor ili obični solenoid.Ovaj element možete sami izraditi namotavanjem bakrene žice na kolut, na primjer, od opreme za ribolov. Glavni uvjet je da njegov unutarnji promjer mora biti veći od promjera magneta.
Kao prijenosnik toplinske energije za male instalacije možete koristiti običnu svijeću ili komadić suhog alkohola, a pritom usporediti snagu dobivenu od različitih izvora topline.
U eksperimentu autor demonstrira učinak približavanja induktora magnetu i njegovog odmicanja. Budući da u ovom električnom krugu nema kapaciteta za pohranu, razlika je uočljiva odmah.
Učvršćivanjem zavojnice u zoni magnetskog polja, možete dobiti električnu energiju iz takvog generatora za napajanje, na primjer, LED ploče ili svjetla.
Zaključak
Naravno, takav se izum danas ne može smatrati potpuno dovršenim i dovršenim. Zahtijeva poboljšanje, budući da sam autor priznaje da su vibracije zvučnih valova prilično uočljive. Kućište motora je lagano i ne sadrži nikakav stabilizator, a sam dizajn je slabašan. Međutim, ne može se zanemariti sama činjenica proizvodnje električne energije iz topline. Možda će vaša modernizacija ove instalacije dovesti do velikog proboja u području alternativne energije, a svijet će konačno dobiti izvor jeftine čiste energije bez štete za naš planet.
