A termoakusztika elméleti tudomány maradt volna a laboratóriumok és a fizikatermek számára, ha nem a fizika egy másik ágában - a termodinamikában - a korábbi találmányokat. A Stirling-hőmotor feltalálásával új korszakot kapott. Ez még a 19. században történt, és szinte azonnal forradalomhoz vezetett a műszaki területen. A hőenergiát széles körben kezdték használni mindenféle motorban. De a találmány, amelyet ma vizsgálunk, kifejezetten a termoakusztikára vonatkozik – a hang és a hő kölcsönhatásának tudományára. Kérdezheti, mi köze a motornak és a generátornak ehhez? Tegyük sorba.
A termoakusztikus motor működési elve
Ezt a rögtönzött eszközt szó szerint ócskavas anyagokból, vagy akár azok maradványaiból állítják össze. Ez azonban nem akadályozza meg, hogy motoralapú generátornak nevezzék, amely hőből állít elő áramot. Ez a jelenség azon az elven alapul, hogy akusztikus hullámokat hoznak létre egy rezonátoron keresztül, amelynek két membránja rezonanciát hoz létre. A tetejükön egy mágnes található, amely ezektől a hullámoktól egy bizonyos frekvenciával rezeg. Ennek eredményeként mágneses mező képződik, amelyet az induktor rögzít. Ez viszont képes a fogyasztóhoz továbbított elektromos áram előállítására.
A találmány alapja a felső modul - egy termoakusztikus átalakító vagy motor. Lényegében ez egy üvegcső, amely három zónára oszlik:
- Fűtési zóna – levegő vagy gáz melegszik benne;
- Regenerátor zóna - olyan anyag, amely felváltva érintkezik hideg és meleg levegővel;
- Hűtési zóna – amelyben a levegő hőmérséklete csökken.
Anyagok és eszközök
A motorgenerátor létrehozásához a következő összetevőkre lesz szükségünk:
- Üveg hőálló cső;
- Egy darab fémcső;
- Számos PVC vízvezeték sarok;
- Egy darab kartoncső;
- Gumilabda vagy kesztyű membránokhoz;
- Szigetelő szalag;
- Egy tekercs acélgyapot vagy mosogatószivacs;
- Neodímium mágnes;
- Induktor;
- Egy kis ruhadarab mosogatáshoz;
- Fa bélés külső aljzathoz vagy kapcsolóhoz;
- Tömítőanyag, ragasztó.
A szerszámok közül ajánlhatjuk, hogy legyen valami olyan, ami egy igazi bütykösnek mindig kéznél legyen: kés, fogó, drótvágó, csavarhúzó, ragasztópisztoly és szilikon pisztoly.
Termoakusztikus generátor összeszerelése
A motor kialakítása rézcsövek és egy üvegcső alapján van összeállítva. Ami egyesíti őket, az a rezonátor – ennek a motornak egy fontos és szokatlan része. Itt mozognak a regenerátor által keltett hanghullámok.
Ez egy egyszerű kartoncső, amelynek közepén van egy membrán, amely megakadályozza a levegő áramlását. Ha kizárjuk ezt az elemet, akkor egyszerűen nem lesz rezgés a felső membránban, amely a rezonátor nyakában található.
A videó szerzője úgy döntött, hogy kettévágja a csövet, és alsó membránként egy gumi orvosi kesztyűt feszít az egyik alkatrészre. Az összekapcsolt rezonátortöredékek varratát elektromos szalaggal körbetekerte.
Kifejezetten kitágította a rezonátor nyakát, hogy fokozza a regenerátorból származó hangrezgések hatását a felső membránra. Egy léggömb sűrűbb gumijából készítette. A cső alján egy fa hátlap található egy külső kapcsoló vagy aljzat számára a telepítés stabilitása érdekében.
Az üvegcső-motor egy kémcső, amelynek közepén egy darab acélgyapot vagy forgács van elhelyezve. A regenerációs zóna után léghűtésnek kell megtörténnie, amit egy vízzel átitatott ruhadarab segít elő, amelyet a kémcső aljára tekernek. A levegő két ellentétes hőmérsékletű környezetben történő mozgása miatt intenzív hanghullámok keletkeznek.
A motor utolsó része egy kicsi, de erős neodímium mágnes. Ezután a membránról hang hatására kis, de nagyon gyakori rezgéseket hoz létre.
Ahhoz, hogy ezt a termoakusztikus motort generátorrá alakítsuk, induktorra vagy egyszerű mágnesszelepre van szükségünk.Ezt az elemet saját maga is elkészítheti, ha rézhuzalt tekercsel egy orsóra, például horgászfelszerelésből. A fő feltétel az, hogy a belső átmérője nagyobb legyen, mint a mágnes átmérője.
Hőenergia-átadóként kis telepítésekhez használhat egy közönséges gyertyát vagy egy darab száraz alkoholt, és ezzel egyidejűleg összehasonlíthatja a különböző hőforrásoktól kapott teljesítményt.
A kísérletben a szerző bemutatja azt a hatást, amikor az induktivitás közelebb kerül a mágneshez és elmozdítja azt. Mivel ebben az elektromos áramkörben nincs tárolókapacitás, a különbség azonnal észrevehető.
Ha rögzíti a tekercset a mágneses mező zónájában, áramot kaphat egy ilyen generátortól például egy LED-panel vagy lámpák táplálására.
Következtetés
Természetesen egy ilyen találmány ma nem tekinthető teljesen késznek és befejezettnek. Javítást igényel, mivel a szerző maga is elismeri, hogy a hanghullámok rezgése meglehetősen észrevehető. A motorház könnyű és nem tartalmaz stabilizátort, maga a kialakítás pedig gyengécske. Mindazonáltal nem lehet figyelmen kívül hagyni azt a tényt, hogy hőből villamos energiát állítanak elő. Talán ennek a létesítménynek a modernizálása nagy áttöréshez vezet az alternatív energia területén, és a világ végre olcsó, tiszta energiaforrást kap, anélkül, hogy károsítaná bolygónkat.
