Ornamen Rotasi Termoelektrik: 9 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Latar belakang:

Ini adalah eksperimen/ornamen termoelektrik lainnya di mana seluruh konstruksi (lilin, sisi panas, modul, dan sisi dingin) berputar dan keduanya memanaskan dan mendinginkan dirinya sendiri dengan keseimbangan sempurna antara daya keluaran modul, torsi & rpm motor, efisiensi lilin, perpindahan panas, efisiensi pendinginan, aliran udara dan gesekan. Banyak fisika yang terjadi di sini tetapi dengan konstruksi yang sangat sederhana. Saya harap Anda menikmati proyek ini!

Lihat video untuk hasil akhir:Video Youtube 1Video Youtube 2Video Youtube 3

Beberapa proyek termoelektrik saya lainnya dapat ditemukan di sini:

Kipas TermoelektrikPengisi Daya Ponsel CerdasKonsep LED Darurat:

Inti dari konstruksi, modul termoelektrik, juga disebut elemen peltier dan ketika Anda menggunakannya sebagai generator disebut efek seebeck. Ini memiliki satu sisi panas dan satu dingin. Modul menghasilkan daya untuk menggerakkan motor yang porosnya terpasang ke alas. Semuanya akan berputar dan aliran udara akan mendinginkan heat sink atas lebih cepat dari pelat aluminium di bawah. Perbedaan suhu yang lebih tinggi => peningkatan daya output => peningkatan RPM motor => peningkatan aliran udara => peningkatan perbedaan suhu tetapi penurunan daya lilin. Karena lilin juga mengikuti rotasi, panasnya akan kurang efisien dengan peningkatan kecepatan dan ini akan menyeimbangkan RPM ke rotasi lambat yang bagus. Itu tidak bisa pergi terlalu cepat untuk memadamkan api itu sendiri dan tidak bisa berhenti sampai lilin kehabisan bahan bakar.

en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect

Hasil:

Rencana awal saya adalah memiliki lilin stasioner (lihat video) tetapi saya menemukan konstruksi ini lebih maju dan menyenangkan. Anda dapat menjalankan ini dengan lilin stasioner tetapi akan membutuhkan 4 lilin jika Anda tidak menggunakan dua modul atau area panas aluminium yang lebih besar.

Kecepatannya antara 0,25 dan 1 putaran per detik. Tidak terlalu lambat dan tidak terlalu cepat. Itu tidak akan pernah berhenti dan api akan menyala sampai lilin habis. Heat sink akan cukup panas dari waktu ke waktu. Saya menggunakan modul TEG suhu tinggi untuk ini dan saya tidak bisa menjanjikan TEC (modul peltier) yang lebih murah akan membuatnya. Perlu diketahui jika suhu melebihi spesifikasi modul akan rusak! Saya tidak tahu bagaimana mengukur suhu tetapi saya tidak bisa menyentuhnya dengan jari saya, jadi saya kira suhunya antara 50-100C (di sisi dingin).

Langkah 1: Bahan dan Alat

Bahan:

• Pelat aluminium: 140x45x5mm
• Batang plastik: 60x8mm [dari venetian blind]
• Motor listrik: Tamiya 76005 Solar Motor 02 (Mabuchi RF-500TB). [Ebay].
• Modul termoelektrik (TEG suhu tinggi): TEP1-1264-1.5 [dari proyek saya yang lain, lihat di bawah]
• Heat sink: Aluminium 42x42x30mm (saluran udara satu arah) [dari komputer lama]
• 2x Sekrup + 4 ring untuk motor: 10x2.5mm (tidak yakin tentang threading)
• 2x paku untuk pemasangan heat sink: 2x14mm (potong)
• 2x pegas untuk pemasangan heat sink
• Counter weight: Baut M10 + 2 mur + 2 ring + magnet untuk penyesuaian halus
• Pasta termal: KERATHERM KP92 (10 W/mK, suhu maks 200C) [conrad.com]
• Kawat baja: 0.5mm
• Kayu (birch) (dasar akhir adalah 90x45x25mm)

spesifikasi TEG:

Saya membeli TEP1-1264-1.5 di https://termo-gen.com/ Diuji pada 230ºC (sisi panas) dan 50ºC (sisi dingin) dengan:

Uoc: 8.7V Ri: 3Ω U (beban): 4.2V I (beban): 1.4A P (cocok): 5.9W Panas: 8.8W/cm2 Ukuran: 40x40mm

Peralatan:

• Latihan: 1.5, 2, 2.5, 6, 8 dan 8.5mm
• Gergaji besi
• File (logam + kayu)
• Sikat kawat
• Wol baja
• Obeng
• Kertas abrasif
• (Besi solder)

Langkah 2: Konstruksi (Plat)

Lihat gambar untuk semua pengukuran.

1. Gambarlah di atas pelat aluminium atau gunakan templat.
2. Gunakan gergaji besi untuk memotong potongan.
3. Gunakan file untuk menyesuaikan dengan baik
4. Bor dua lubang 2.5mm untuk motor (antara 22mm) ditambah lubang 6mm untuk pusat motor
5. Bor dua lubang 2mm di mana paku akan berada (untuk pemasangan heat sink)
6. Bor satu lubang 8.5mm untuk counter weight (akan diulir sebagai M10)
7. Selesaikan permukaan dengan sikat kawat dan wol

Langkah 3: Konstruksi (Dasar)

Saya menggunakan potongan kayu bakar setengah.

1. Gunakan file dan kertas abrasif sebelum memotongnya (lebih mudah untuk difiksasi)
2. Bor lubang 8mm di tengah atas untuk batang (kedalaman 20mm, tidak sepenuhnya)
3. Potong potongan dengan panjang 90mm
4. Selesaikan permukaannya
5. Gunakan noda minyak atau kayu untuk warna permukaan yang bagus (saya menerapkan noda kayu gelap setelah semua foto untuk tampilan yang lebih baik)

Langkah 4: Konstruksi (Gantungan Lilin)

Ini adalah bagian yang paling sulit kurasa. Mungkin lebih mudah jika Anda melakukan ini di akhir ketika semuanya selesai dan bekerja. Saya menggunakan kawat tipis untuk menekuknya dengan menggunakan dua potong saja. Sulit untuk memotret semua sudut. Bagian ini akan menahan lilin di bawah modul termoelektrik pada jarak tertentu sehingga nyala api tidak menyentuh pelat aluminium.

1. Tekuk dua bagian identik agar sesuai dengan lilin
2. Rekatkan kedua bagian bersama-sama

Langkah 5: Merakit (motor)

1. Gunakan satu mesin cuci di setiap sisi piring
2. Pastikan panjang sekrup sudah benar (kepanjangan akan merusak motor)
3. Sekrup motornya

Mesin cuci akan memisahkan motor sedikit dari pelat dan memastikannya tidak terlalu panas nanti.

Langkah 6: Merakit (Modul TEG)

Ini adalah bagian penting untuk menggunakan pasta termal untuk mendapatkan perpindahan panas yang baik antar bagian. Saya menggunakan pasta termal suhu tinggi (200C) tetapi "mungkin" berfungsi dengan pasta termal CPU biasa. Mereka biasanya dapat mengambil antara 100-150C.

1. Pastikan permukaan pelat, modul dan heat sink bersih dari kotoran (harus kontak yang baik)
2. Oleskan pasta termal pada "sisi panas" modul
3. Pasang sisi panas modul ke piring
4. Oleskan pasta termal pada "sisi dingin" modul
5. Pasang heat sink di atas modul
6. Pasang pegas untuk menahan unit pendingin dengan stabil (tekanan tinggi menghasilkan perpindahan panas yang lebih baik)

Langkah 7: Merakit (batang dan Pelat Dasar)

1. Bor lubang 1,5 mm di batang (kedalaman 3 mm)
2. Pasang sumbu motor ke batang
3. Pasang batang ke kayu dasar

Langkah 8: Merakit (motor, Candle Hanger dan Counter Weight)

1. Pasang kabel modul ke motor (besi solder bagus)
2. Pasang gantungan lilin ke paku yang sama dengan pegas heat sink yang terpasang
3. Tempatkan lilin di gantungan
4. Pasang counter weight dan miringkan konstruksi untuk memastikan Anda memiliki keseimbangan yang tepat

Langkah 9: Akhir

Perlu diketahui bahwa panas dari lilin dapat merusak modul Anda jika spesifikasi memiliki suhu maks rendah. Bahkan sisi dinginnya akan sangat panas! Langkah lain yang mungkin ingin Anda lakukan adalah menyiapkan unit pendingin dengan pita listrik dan mengisinya dengan air. Itu memastikan sisi dingin tidak akan pernah mencapai lebih dari 100C! PlanB saya adalah melakukan ini tetapi saya tidak membutuhkannya.

1. Nyalakan lilin (terlepas)
2. Tempatkan lilin
3. Tunggu 10 detik dan mungkin coba membantunya berputar untuk memulai sebelum sisi dingin menjadi terlalu panas
4. Menikmati!

Rumus utama: Energi = Energi + kesenangan

Rumus detail: RPM=mF(tegP)-A*(RPM^2)

RPM="putaran motor per menit" mF()="rumus karakteristik motor" tegP="daya modul" A="hambatan udara + konstanta gesekan motor"

tegP=mod(Tdiff) mod()="rumus karakteristik modul termoelektrik" Tdiff="perbedaan suhu"

Tdiff=sink(RPM)-fire(RPM) sink()="rumus karakteristik heat sink berdasarkan kecepatan udara" fire()="rumus efisiensi api lilin berdasarkan kecepatan udara"

Akhirnya: RPM=mF(mod(sink(RPM)-fire(RPM)))-A*(RPM^2)Solusi Alternatif (Jangan ragu untuk memberikan saran):

1. Dua modul dan heat sink (simetris) di setiap sisi motor untuk daya yang lebih besar

   Hubungkan modul secara paralel atau seri dengan motor (lebih kuat vs lebih cepat)

2. Gunakan lilin stasioner di tanah atau dipasang di pangkalan

   • Saya harus menggunakan 4 lilin untuk mendapatkan daya yang cukup
   • Lihat video