Thermo-akoestiek zou een theoretische wetenschap voor laboratoria en natuurkundekamers zijn gebleven, ware het niet dat er eerdere uitvindingen waren gedaan in een andere tak van de natuurkunde: de thermodynamica. Het kreeg een nieuwe periode van opleving met de uitvinding van de Stirling-warmtemotor. Dit gebeurde in de 19e eeuw en leidde vrijwel onmiddellijk tot een revolutie op technisch gebied. Thermische energie begon op grote schaal te worden gebruikt in allerlei soorten motoren. Maar de uitvinding die we vandaag onderzoeken heeft specifiek betrekking op de thermo-akoestiek: de wetenschap van de interactie tussen geluid en warmte. Je kunt je afvragen: wat hebben de motor en de generator ermee te maken? Laten we het in volgorde regelen.
Werkingsprincipe van een thermo-akoestische motor
Dit geïmproviseerde apparaat is letterlijk samengesteld uit afvalmaterialen, of zelfs hun overblijfselen. Dit neemt echter niet weg dat het een motorgenerator wordt genoemd, die elektriciteit uit warmte produceert. Dit fenomeen is gebaseerd op het principe van het creëren van akoestische golven die door een resonator worden geleid met twee membranen die resonantie creëren. Bovenop zit een magneet die met een bepaalde frequentie uit deze golven trilt. Dit resulteert in de vorming van een magnetisch veld dat wordt opgevangen door de inductor. Het is op zijn beurt in staat elektrische stroom te produceren die naar de consument wordt verzonden.
De basis van deze uitvinding is de bovenste module: een thermo-akoestische omvormer of motor. In wezen is het een glazen buis, die in drie zones is verdeeld:
- Verwarmingszone – daarin wordt lucht of gas verwarmd;
- Regeneratorzone - een stof die afwisselend in contact komt met koude en warme lucht;
- Koelzone – waarin de luchttemperatuur daalt.
Materialen en gereedschappen
Om een motorgenerator te maken, hebben we de volgende ingrediënten nodig:
- Glazen hittebestendige buis;
- Een stuk metalen pijp;
- Verschillende PVC-sanitairhoeken;
- Een stuk kartonnen koker;
- Rubberen bal of handschoen voor membranen;
- Isolatieband;
- Een rol staalwol of afwasspons;
- Neodymium magneet;
- Spoel;
- Een klein stukje stof voor de afwas;
- Houten bekleding voor een extern stopcontact of schakelaar;
- Afdichtmiddel, lijm.
Onder de gereedschappen kunnen we aanbevelen iets te hebben dat een echte knutselaar altijd bij de hand moet hebben: een mes, tang, draadknipper, een schroevendraaier, een lijmpistool en een siliconenpistool.
Een thermo-akoestische generator assembleren
Het motorontwerp is samengesteld op basis van koperen framebuizen en één glazen buis. Wat hen verenigt is een resonator - een belangrijk en ongebruikelijk onderdeel van deze motor. Dit is waar de geluidsgolven die door de regenerator worden gecreëerd, bewegen.
Dit is een eenvoudige kartonnen buis, met in het midden een membraan dat voorkomt dat lucht circuleert. Als we dit element uitsluiten, zullen er eenvoudigweg geen trillingen zijn in het bovenste membraan, dat zich in de hals van de resonator bevindt.
De auteur van de video koos ervoor om de buis doormidden te snijden en een stuk rubberen medische handschoen over een van de delen te spannen als ondermembraan. Hij omwikkelde de naad van de verbonden resonatorfragmenten met elektrische tape.
Hij breidde de hals van de resonator specifiek uit om het effect van geluidstrillingen van de regenerator op het bovenste membraan te versterken. Hij maakte het van het dichtere rubber van een ballon. Aan de onderkant van de buis bevindt zich een houten achterkant voor een externe schakelaar of stopcontact voor stabiliteit van de installatie.
De glazen buismotor is een reageerbuisje met in het midden een stukje staalwol of spaanders. Na de regeneratiezone moet er luchtkoeling plaatsvinden, wat wordt vergemakkelijkt door een stuk doek dat in water is gedrenkt en rond de onderkant van de reageerbuis is gewikkeld. Als gevolg van de beweging van lucht door twee omgevingen met tegengestelde temperaturen, vindt er een intense generatie van geluidsgolven plaats.
Het laatste deel van de motor is een kleine maar krachtige neodymiummagneet. Het creëert dan kleine maar zeer frequente trillingen die door het membraan worden overgedragen onder invloed van geluid.
Om van deze thermo-akoestische motor een generator te maken, hebben we een inductor of een eenvoudige solenoïde nodig.Je kunt dit element zelf maken door koperdraad op een haspel te wikkelen, bijvoorbeeld van vistuig. De belangrijkste voorwaarde is dat de binnendiameter groter moet zijn dan de diameter van de magneet.
Als thermische energiezender voor kleine installaties kunt u een gewone kaars of een stuk droge alcohol gebruiken en tegelijkertijd het vermogen vergelijken dat wordt ontvangen van verschillende warmtebronnen.
In het experiment demonstreert de auteur het effect van het dichter bij de magneet brengen en wegbewegen van de inductor. Omdat er geen opslagcapaciteit in dit elektrische circuit zit, is het verschil direct merkbaar.
Door de spoel in de magnetische veldzone te bevestigen, kun je elektriciteit van zo'n generator ontvangen om bijvoorbeeld een LED-paneel of lampen van stroom te voorzien.
Conclusie
Natuurlijk kan een dergelijke uitvinding tegenwoordig niet als volledig voltooid en compleet worden beschouwd. Het vereist verbetering, omdat de auteur zelf toegeeft dat de trilling van geluidsgolven behoorlijk merkbaar is. Het motorhuis is licht en bevat geen stabilisator, en het ontwerp zelf is dun. Het feit dat elektriciteit uit warmte wordt opgewekt, kan echter niet worden genegeerd. Misschien zal uw modernisering van deze installatie leiden tot een grote doorbraak op het gebied van alternatieve energie, en zal de wereld eindelijk een bron van goedkope schone energie krijgen zonder schade aan onze planeet.
