Բովանդակություն:

Լույս ջերմային էներգիայից մինչև $ 5: 7 քայլ (նկարներով)
Լույս ջերմային էներգիայից մինչև $ 5: 7 քայլ (նկարներով)

Video: Լույս ջերմային էներգիայից մինչև $ 5: 7 քայլ (նկարներով)

Video: Լույս ջերմային էներգիայից մինչև $ 5: 7 քայլ (նկարներով)
Video: Երեխայի մարմնի 7 ժեստ, որոնք ՊԵՏՔ է իմանա յուրաքանչյուր ծնող 2024, Նոյեմբեր
Anonim
Լույս ջերմային էներգիայից մինչև 5 դոլար
Լույս ջերմային էներգիայից մինչև 5 դոլար

Մենք Նիդեռլանդներում արդյունաբերական դիզայնի երկու ուսանող ենք, և սա արագ տեխնոլոգիական հետազոտություն է ՝ որպես «Տեխնոլոգիա հայեցակարգի ձևավորման» ենթադասի մի մաս: Որպես արդյունաբերական դիզայներ, օգտակար է կարողանալ մեթոդաբանորեն վերլուծել տեխնոլոգիաները և դրանց մասին ավելի խորը հասկանալ ՝ հասկացությունների մեջ հատուկ տեխնոլոգիաների ներդրման համար հիմնավորված որոշում կայացնելու համար:

Այս ուսանելիի դեպքում մենք շահագրգռված ենք տեսնել, թե որքան արդյունավետ և էժան կարող են լինել TEG մոդուլները, և արդյոք դրանք կենսունակ տարբերակ են արտաքին պարագաների լիցքավորման համար, ինչպիսիք են հոսանքի բանկերը կամ լապտերները, օրինակ ՝ խարույկով: Հակառակ մարտկոցի հզորությանը, կրակի միջոցով ջերմային էներգիան այն է, ինչ մենք կարող ենք անել անապատի ցանկացած վայրում:

Գործնական կիրառում

Մենք ուսումնասիրում էինք TEG- ների օգտագործումը մարտկոցների լիցքավորման և LED լույսերի լարման համար: Մենք պատկերացնում ենք TEG մոդուլների օգտագործումը, օրինակ, խարույկի լապտերը լիցքավորելու համար, որպեսզի այն անկախ լինի ցանցի էներգիայից:

Մեր հետազոտությունը կենտրոնանում է էժան լուծումների վրա, որոնք մենք գտել ենք չինական առցանց մանրածախ առևտրով զբաղվողների մոտ: Այս պահին դժվար է TEG մոդուլներ խորհուրդ տալ նման գործնական կիրառման մեջ, քանի որ դրանք պարզապես չափազանց քիչ էներգիա են թողարկում: Չնայած այսօր շուկայում կան բարձր արդյունավետ TEG մոդուլներ, դրանց գինը իրականում դրանք չի դարձնում լապտերի նման փոքր սպառողական ապրանքների տարբերակ:

Քայլ 1: Մասեր և գործիքներ

Մասեր և գործիքներ
Մասեր և գործիքներ
Մասեր և գործիքներ
Մասեր և գործիքներ

Մասեր

-herերմաէլեկտրական մոդուլ (TEG) 40x40 մմ (SP1848 27145 SA) rmmds = որոնում & cur_warehouse = CN

-Իրական լուսարձակներ

-Գրատախտակ

-Կարմիր LED

-Որոշ լարեր

-Heatsink գիպս/ ջերմային մածուկ

-մետաղական ջարդոն/տաքացուցիչ (ալյումին)

Գործիքներ

-Որոշակի ջերմաչափ

-oldոդման երկաթ

-(թվային) բազմաչափ

-Ավելի թեթև

-Փոքր վիզա (կամ այլ առարկա, որը թույլ է տալիս դրա տակ դնել արևապաշտպան լույսեր)

Քայլ 2. Աշխատանքի սկզբունք և վարկած

Ինչպես է դա աշխատում?

Պարզ ասած ՝ TEG (ջերմաէլեկտրական գեներատոր) ջերմությունը վերածում է էլեկտրական ելքի: Մի կողմը պետք է տաքացվի, իսկ մյուսը `սառչի (մեր դեպքում տեքստով կողմը պետք է սառչի): Temperatureերմաստիճանի տարբերությունը վերին և ստորին կողմերում կհանգեցնի նրան, որ երկու սալերի էլեկտրոններն ունեն էներգիայի տարբեր մակարդակներ (պոտենցիալ տարբերություն), որն էլ իր հերթին ստեղծում է էլեկտրական հոսանք: Այս երևույթը նկարագրվում է Seebeck- ի էֆեկտով: Դա նաև նշանակում է, որ երբ երկու կողմերի ջերմաստիճանը հավասարվի, էլեկտրական հոսանք չի լինի:

Ինչպես նշվեց, ուսումնասիրելու համար ընտրվել են ջերմաէլեկտրական գեներատորներ: Մենք օգտագործում ենք SP1848-27145 տիպ ՝ մեկ միավորից երեք եվրոյից ցածր արժեքով (ներառյալ առաքումը): Մենք տեղյակ ենք, որ շուկայում կան ավելի թանկ և արդյունավետ լուծումներ, բայց մեզ հետաքրքրում էր այդ «էժան» TEG- ների ներուժը:

Վարկած

Կայքը, որը վաճառել է TEG մոդուլները, ինչպիսի տպավորություն է ունեցել, համարձակ պնդումներ է ունեցել էլեկտրական էներգիայի փոխակերպման արդյունավետության վերաբերյալ: Մենք մի փոքր շրջանցում կկատարենք հետագայում ՝ այս պահանջները ուսումնասիրելու համար:

Քայլ 3. Նախապատրաստում և հավաքում

Նախապատրաստում և հավաքում
Նախապատրաստում և հավաքում
Նախապատրաստում և հավաքում
Նախապատրաստում և հավաքում
Նախապատրաստում և հավաքում
Նախապատրաստում և հավաքում
Նախապատրաստում և հավաքում
Նախապատրաստում և հավաքում

Քայլ 1. Պարզ ջեռուցիչը պատրաստվեց `օգտագործելով արտադրամասում հայտնաբերված ալյումինե ջարդոններ, դրանք ամրացվեցին TEG մոդուլին` օգտագործելով ջերմային մածուկ: Այնուամենայնիվ, այլ մետաղներ, ինչպիսիք են պղինձը, արույրը կամ խառնուրդը նույնպես բավականաչափ կաշխատեն այս կարգավորման համար:

Քայլ 2: Հաջորդ քայլը ներառում է առաջին TEG- ի բացասական կապի սոսնձումը երկրորդ TEG- ի դրական կապի վրա, ինչը ապահովում է, որ էլեկտրական հոսանքը լինի հաջորդականությամբ (այսինքն ՝ երկու TEG- ների ելքը կավելանա): Մեր կարգավորմամբ մենք հասանելի էինք միայն TEG- ի համար արտադրել մոտ 1.1 վոլտ: Սա նշանակում է, որ կարմիր LED լուսավորելու համար անհրաժեշտ 1,8 վոլտին հասնելու համար ավելացվել է երկրորդ TEG- ը:

Քայլ 3. Առաջին TEG- ի կարմիր (դրական) մետաղալարը և երկրորդ TEG- ի սև (բացասական) մետաղալարը միացրեք համապատասխան սեղանի սեղանին:

Քայլ 4. Տեղադրեք կարմիր LED լուսատախտակի վրա (հիշեք. Երկար ոտքը դրական կողմն է):

Քայլ 5. Վերջին քայլը պարզ է*, վառեք մոմերը և տեղադրեք TEG մոդուլները կրակի գագաթին: Դուք ցանկանում եք օգտագործել ինչ -որ ամուր բան ՝ TEG- ները գագաթին դնելու համար: Սա նրանց հեռու է պահում կրակի հետ անմիջական շփումից, այս դեպքում օգտագործվել է վիզա:

Քանի որ սա պարզ փորձություն է, մենք շատ ժամանակ չենք ծախսել համապատասխան պատյաններ կամ հովացում պատրաստելու համար: Հետևողական արդյունքներ ապահովելու համար մենք համոզվեցինք, որ TEG- ը փորձարկման համար տեղակայված էր արևի լույսից հավասար հեռավորության վրա:

*Փորձը կրկնելիս խորհուրդ է տրվում TEG- երը տաքացուցիչով տեղադրել սառնարանում կամ սառցարանում, որպեսզի դրանք սառչեն: Համոզվեք, որ դրանք հանել եք տախտակից, նախքան դա անելը:

Քայլ 4: Կարգավորում

Կարգավորում
Կարգավորում
Կարգավորում
Կարգավորում

Նախնական փորձարկում

Մեր նախնական թեստը արագ և կեղտոտ էր: Մենք TEG մոդուլը դրեցինք թեյի լույսի տակ և սառեցրինք TEG- ի «սառը վերջը» ՝ օգտագործելով թեյի լույսի և սառցաբեկորի ալյումինե պատյանը: Մեր ջերմաչափը (ձախ) տեղադրված էր մի փոքրիկ սեղմիչի (վերևի աջ) մեջ ՝ TEG- ի գագաթի ջերմաստիճանը չափելու համար:

Կրկնություններ վերջնական քննության համար

Մեր վերջին թեստի համար մենք մի քանի փոփոխություն կատարեցինք կազմաձևում `ավելի հուսալի արդյունք ապահովելու համար: Սկզբում մենք սառույցի սառը ջուրը փոխեցինք պասիվ սառեցման համար `օգտագործելով ալյումինի ավելի մեծ բլոկ, ինչը ավելի սերտորեն է արտացոլում պոտենցիալ իրականացումը: Նաև ավելացվեց երկրորդ TEG- ը `ցանկալի արդյունքի հասնելու համար, այն էր` կարմիր LED լուսավորելը:

Քայլ 5: Արդյունքներ

Արդյունքները
Արդյունքները
Արդյունքները
Արդյունքները

Նկարագրված կարգավորումների օգտագործմամբ կարմիր LED կվառվի:

Որքա՞ն հզոր է մեկ TEG- ը:

Արտադրողը պնդում է, որ TEG- ը կարող է բաց շղթայի մինչև 4.8 Վ լարման արտադրել 669 մԱ հոսանքի դեպքում, երբ ենթարկվում է 100 աստիճանի ջերմաստիճանի տարբերության: Օգտագործելով էներգիայի P = I * V բանաձևը, հաշվարկվում է, որ դա կլինի մոտավորապես 3,2 վտ:

Մենք նպատակադրվեցինք տեսնելու, թե որքան մոտ կարող ենք մոտենալ այս պահանջներին: Չափելով TEG- ի ստորին մասում մոտ 250 աստիճան ցելսիուս և վերևում ՝ մոտ 100 աստիճան, փորձը բավականին տարբերություն է տալիս արտադրողի պնդումների համեմատ: Լարման լճացում շուրջ 0.9 վոլտ եւ 150 մԱ, որը հավասար է 0.135 վտ:

Քայլ 6: Քննարկում

Մեր փորձը մեզ լավ տպավորություն է թողնում այս TEG- ների ներուժի մասին, քանի որ արդարացիորեն կարելի է ասել, որ դրանց արդյունքը պիտանի է մի փոքր զվարճանալու և փորձարկելու համար, բայց որ ֆիզիկան ներգրավված է այս համակարգերը ճիշտ սառեցնելու և էներգիայի կայուն աղբյուր ստեղծելու համար: իրական իրագործման համար անհնար է, եթե համեմատենք արևային էներգիայի նման այլ հնարավոր ցանցից դուրս լուծումների հետ:

TEG- երի համար հաստատ տեղ կա, և լապտերը վառելու համար խարույկ օգտագործելու գաղափարը, իրոք, հասանելի է թվում: մենք պարզապես խիստ սահմանափակ ենք `կապված թերմոդինամիկայի օրենքների հետ: Քանի որ անհրաժեշտ է հասնել ջերմաստիճանի տարբերության, TEG- ի մի կողմը կարիք ունի (ակտիվ) սառեցման, իսկ մյուսը `մշտական ջերմության աղբյուրի: Վերջինս խարույկի դեպքում խնդիր չէ, սակայն հովացումը պետք է այնքան արդյունավետ լինի, որ անհրաժեշտ լինի ակտիվ հովացման լուծում, և դա դժվար է հասնել: Այս լուծումներն աշխատեցնելու համար անհրաժեշտ ծավալը հաշվի առնելիս `համեմատած մարտկոցի առկա տեխնոլոգիայի հետ, շատ ավելի տրամաբանական է ընտրել մարտկոցը` լույսերը սնուցելու համար:

Բարելավումներ

Հետագա փորձերի համար խորհուրդ է տրվում ձեռք բերել համապատասխան տաքացուցիչներ (օրինակ ՝ կոտրված համակարգչից) և դրանք կիրառել TEG- ի թե՛ տաք, թե՛ սառը կողմում: Սա թույլ է տալիս ջերմությունը ավելի ճիշտ բաշխել և սառը կողմի թափոնները ավելի հեշտությամբ կթափվի, քան ալյումինի պինդ բլոկը:

Այս տեխնոլոգիայի ապագա կիրառումները Այս պահին TEG- երը հիմնականում հանդիպում են (էկոլոգիապես մաքուր) տեխնիկական արտադրանքներում `որպես էներգիա թափոնների սպառման միջոց: Ապագայում այս տեխնոլոգիան շատ ավելին ներուժ ունի: Լուսավորման արտադրանքի նախագծման համար հետաքրքիր ուղղություններից մեկը կրելին է: Մարմնի ջերմության օգտագործումը կարող է հանգեցնել մարտկոցներից ազատ լույսերի, որոնք հեշտությամբ տեղադրվում են հագուստի կամ մարմնի վրա: Այս տեխնոլոգիան կարող է կիրառվել նաև ինքնաշխատացուցիչ սենսորների մեջ, որոնք թույլ են տալիս ֆիտնես մոնիտորինգի արտադրանք ունենալ ավելի բազմակողմանի փաթեթներում, քան երբևէ: (Evident Thermoelectrics, 2016):

Քայլ 7: Եզրակացություն

Ամփոփելով, որքան էլ խոստումնալից է թվում տեխնոլոգիան, համակարգը պահանջում է ակտիվ սառեցում և մշտական ջերմության աղբյուր `էլեկտրական լիցքի հավասար հոսքը ապահովելու համար (մեր դեպքում` կայուն լույս): Մինչ մեր կարգավորումը թույլ էր տալիս սառնարանների միջոցով արագ հովացնել սառնարանը, այս փորձը բավականին դժվար կլիներ վերարտադրվել առանց արտաքին էլեկտրական հոսանքի. լույսը մեռած կլիներ այն ժամանակ, երբ դրական և բացասական կողմերը կհասնեին նույն ջերմաստիճանին: Թեև տեխնոլոգիան այս պահին այնքան էլ կիրառելի չէ, հետաքրքիր է տեսնել, թե ուր է այն գնալու ՝ հաշվի առնելով նոր և նորարարական տեխնոլոգիաների և նյութերի մշտական հոսքը:

Խորհուրդ ենք տալիս: