Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Самодельный солнечный коллектор из пивных банок: чертежи, схема сборки, фото и видео где показан коллектор в работе.

В прошлой статье мы подробно рассмотрели, как сделать солнечный коллектор своими руками, в качестве основного материала там были использованы пластиковые бутылки, на этот раз мы будем использовать алюминиевые пивные банки.

В конце этой статьи есть видео где показан солнечный коллектор в работе, при температуре воздуха на улице – 10 градусов, в солнечную погоду коллектор выдавал в помещение тёплый воздух с температурой +51 градус. По сути вы получите бесплатный обогрев жилого помещения, но только в дневное время и разумеется в солнечную погоду.

Принцип работы солнечного коллектора из банок

Работает устройство по следующему принципу. Солнечные лучи попадают на адсорберы (в нашем случае это алюминиевые банки, окрашенные в чёрный матовый цвет), и передают им тепловую энергию.

Внутри банок постоянно циркулирует воздух, который получает в свою очередь тепловую энергию от разогретых адсорберов. Разогретый воздух из коллектора поступает во вентиляционному каналу в помещение и поднимает температуру в нём.

  • Термоакустический генератор из пивной банки своими руками
  • Также из помещения осуществляется забор охлаждённого воздуха обратно в коллектор.
  • Если вас заинтересовала эта самоделка, предлагаю посмотреть пошаговое изготовление солнечного коллектора.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Подготовим материалы, нам понадобятся:

  • Алюминиевые банки от пива или газированных напитков приблизительно 234 шт.
  • Лист фанеры 2,4 х 1,265 м толщиной не менее 10 мм.
  • Лист органического стекла или поликарбоната такого же размера.
  • Теплоизоляционный материал – пенополистирол или пенофол.
  • Клей герметик.
  • Матовая краска чёрного цвета.
  • Вентиляционные трубы.
  • Вентилятор.
  1. Начинаем с подготовки банок, берём банку и увеличиваем отверстие в горлышке, а в донышке пробиваем 3 больших отверстия.
  2. Термоакустический генератор из пивной банки своими руками
  3. Таким образом нужно подготовить все банки, после чего банки нужно очень тщательно промыть от пищевых остатков тёплой водой с моющим средством, иначе они будут издавать неприятный запах при нагревании.

Теперь изготовим из банок трубы, для этого используем клей герметик. Можно сделать простое приспособление из двух досок которое позволит удерживать банки пока они будут клеиться.

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Банки сажаем на клей соединяя горлышко одной банки с донышком другой, на каждую трубу понадобится по 13 стандартных алюминиевых банок, фиксируем трубу из банок в приспособлении и придавливаем небольшим грузом для лучшего контакта банок с клеем. Оставляем клеиться на сутки.

Всего понадобится изготовить 18 труб.

Изготовим короб для коллектора. Вырезаем из листа фанеры заднюю стенку размером 2.4 х1.265 м.

Борта короба можно сделать из фанеры или из доски, дополнительно скрепив их между собой металлическими уголками. Два длинных борта имеют высоту 12 см, два коротких борта будут закругленными, высота по краям 12 см, а к центру 16 см.

  • Термоакустический генератор из пивной банки своими руками
  • Клеим утеплитель на стену короба.
  • Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Изготовим два держателя для труб из банок, нам понадобятся две полоски фанеры размером 126,5 х 12 см. С помощью электродрели и коронки по дереву на 54 мм сверлим отверстия под трубы.

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Места под отверстия определяем приложив пивные банки вплотную друг к другу, а донышки обводим на фанере. Сверлим на каждой планке по 18 отверстий.

  1. Примеряем трубы в коробе.
  2. Термоакустический генератор из пивной банки своими руками
  3. Трубы из банок нужно покрасить в чёрный цвет, это значительно увеличит поглощение солнечной энергии, красить нужно матовой краской, глянцевая будет отражать часть света.

Устанавливаем банки в короб, фиксируем опорными планками с отверстиями. В задней стенке короба сделаем верхнее и нижнее отверстия для воздуховодов, в нижнее будет заходить холодный воздух из помещения, а через верхнее будет выходить уже подогретый воздух. В входном отверстии устанавливаем вентилятор для более интенсивного воздухообмена в системе.

  • Термоакустический генератор из пивной банки своими руками
  • Термоакустический генератор из пивной банки своими руками
  • Фронтальную часть короба закрываем листом органического стекла или поликарбоната, крепим его на шурупы с термошайбами, предварительно уплотняем все щели герметиком.
  • Солнечный обогреватель монтируется на стене здания, воздуховоды проводятся в помещение, на рисунке показана схема установки воздушного коллектора.
  • По сути сделать солнечный коллектор можно из обычных алюминиевых банок, которые многие просто выбрасывают в мусор, при этом такая установка способна значительно сэкономить значительную часть расходов на отопление дома даже в зимний период.
  • Конечно такая гелиосистема не сможет полностью заменить систему отопления в доме и работает она только в дневное время суток, но её можно успешно использовать как дополнительное отопление, которое позволит значительно снизить потребление топлива для нагревательного котла в доме.
  • Предлагаю посмотреть интересное видео — процесс изготовления солнечного коллектора.

Ещё одно видео — солнечный коллектор из банок в работе.

Источник: http://sam-stroitel.com/solnechnyj-kollektor-iz-banok-chertezhi-foto.html

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Предлагаю Вам сделать солнечный коллектор из пивных банок своими руками для отопления помещений с помощью солнца, это простая и дешёвая конструкция как нельзя лучше подходит для повторения. Этот солнечный воздушный коллектор выполнен из алюминиевых банок из под напитков.

Данный тепло генератор из пивных банок греет не воду, а воздух, для эффективной работы он направляется на южную сторону. Солнечный воздушный коллектор может устанавливаться как на крыше так и крепиться к стенке здания.

При этом с стенке дома нужно будет сделать два отверстия через которые будет входить и выходить воздух, то есть производиться теплообмен. В этом ему помогает вентилятор, который направляет воздух в нужном направлении.

Даже в прохладную но ясную погоду температура воздуха выходящего из солнечного коллектора достигает в среднем +80°С.

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Какие достоинства у данной конструкции солнечного коллектора из пивных банок:

  • Простая и дешёвая конструкция;
  • Лёгкий вес коллектора;
  • Благодаря округлой форме банок увеличивается площадь нагревания солнцем.

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Необходимые материалы для создания солнечного коллектора из пивных банок:

  • Фанера толщиной 12-15 мм (размерами — 2400 х 1265 мм) для корпуса коллектора;
  • Доски для стенок корпуса;
  • Оргстекло / Поликарбонат, толщиной 3-4 мм для передней панели (вы можете также использовать обычное стекло);
  • Минеральная вата с фольгой или пенопласт (20мм) и алюминиевая фольга;
  • Пустые банки из под пива, или другие алюминиевые банки одинаковой длины и формы — 234 шт. ;
  • Чёрная матовая краска, устойчивая к высоким температурам;
  • Жаростойкий клей или силиконовый герметик.

Как сделать солнечный коллектор из пивных банок своими руками, пошаговая инструкция:

Шаг 1: Подготавливаем пивные банки.

Для начала подготовим алюминиевые банки, хорошо их обмойте их, чтобы в итоге воздух не пропитывался запахами старых напитков. Далее с помощью коронки по металлу, диаметром 44 мм высверлите отверстия в дне банок. Я это делал на сверлильном станке, подложив снизу подложку с высверленным отверстием в 51 мм, которое хорошенько удерживает банку и не даёт проворачиваться в руках.

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Если нет сверлильного станка или коронки то можно сделать в дне несколько толстых отверстий с помощью толстого сверла или же даже просто пробить с помощью пробойника или толстого заострённого прута.

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Верх банки нужно порезать с помощью ножниц на треугольные лепестки и загнуть внутрь банки, это нужно для создания внутренней турбулентности, это позволит воздуху ударяясь о стенки банки лучше разогреваться в трубках солнечного коллектора.

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Теперь нужно хорошо помыть обезжирить банки, для этого подойдёт любое моющее средство, это позволит клею лучше схватиться с поверхностью банки, особенно тщательно нужно это делать с верхней и нижней частью банки.

Шаг 2: Склеивание банок в трубы.

После того как банки окончательно просохнут их можно будет склеивать в трубы для нашего самодельного солнечного коллектора. Для склеивания подойдёт специальный жаростойкий клей или силиконовый герметик для алюминия, который должен выдерживать температуру до +250°С.

Читайте также:  Колесо для хомяка своими руками

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Наносим герметик ровным слоем на горлышко банки, с внутренней стороны и вставляем сюда дно следующей банки, оно сюда идеально входит. При склеивании лучше взять длинную доску и с помощью резинки фиксируем каждую банку к этой доске, чтобы банки не перекашивались.

Ещё лучше две доски сбить вместе, создав угол в 90 градусов и в этот угол уже вкладываются по очереди банки и склеиваются с друг-другом идеально ровно.

После склеивания последней банки в трубе, нужно для большей надёжности склейки с двух торцов трубы сдавить с помощью зажимных болтов и оставляем сохнуть наши трубы на сутки до высыхания клея.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Таким образом должно получиться 18 труб (тепловых каналов) для солнечного коллектора, каждая такая труба состоит из 13 банок (общая длинна 2150 мм).

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Шаг 3: Изготовление короба для солнечного коллектора из пивных банок.

Для задней стенки короба я использовал фанеру 12 мм (подойдёт и 15 мм), можно взять плиты OSB. Размер задней стенки — 2400 х 1265 мм. Для стенок используется доска толщиной 20 мм.

Следует отметить что верхняя прозрачная часть короба будет изогнутой формы (это позволит солнечным лучам интенсивно попадать на поверхность банок), поэтому толщина в меньшей части короба — 120 мм, а в самой верхней части изгиба — 160 мм.

Усиливаем углы короба солнечного коллектора металлическими уголками. А в средней части короба прибиваем планку, она будет удерживать трубы.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Шаг 4: Делаем воздуховоды для солнечного коллектора.

Для создания воздуховодов (которых будет 2 штуки) нам нужно будет взять полоски фанеры и их нужно оббить алюминием толщиной 1 мм. Для избавления от тепло потерь стыки нужно обработать герметиком.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

В одной стороне каждого воздуховода проделываем с помощью коронки по металлу (54 мм) отверстия под каждую трубу. Для этого нужно сначала равномерно и симметрично разметить 18 отверстий по ширине солнечного коллектора.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Перед закрытием воздуховода, пространство между ним и задней стенкой следует утеплить при помощи минеральной ваты. И также хорошо пройдитесь герметиком по всем щелям.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Подставку из фанеры нужно обклеить алюминиевой фольгой, это улучшит удобство монтажа воздушных каналов из пивных банок.

Нижний воздуховод в принципе делается также как и верхний, только здесь делается несколько вентиляционных отверстий, через которые будет поступать свежий воздух. Их можно будет закрывать в морозную погоду.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

На этой фотографии можно увидеть разделение воздуховода на две части, в одну часть будет забираться прохладный воздух с улицы, а через ту часть что ближе горячий воздух поступает в помещение. Также не забываем все щели замазать герметиком.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Для со стыкования банок с нижним воздуховодом солнечного коллектора, нужно взять ещё банки, отрезать у них верхнюю часть, вклеить их в низ банок и вставить в отверстия воздуховода, при этом хорошо герметизируя.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

  • После этого готовый воздуховод нужно окрасить чёрной краской и расположить на таком расстоянии, чтобы обеспечивалась плотность труб.
  • Шаг 5: Покраска короба солнечного коллектора.
  • Внешнюю часть красим в белый цвет, краска защитит древесину от воздействия внешней среды, а также дополнительно закроет мелкие щели.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Также к задней стороне короба нужно прикрепить крючки, они послужат как крепления к стене дома или крыше. Они изготавливается из полосы размерами 4 х 40 мм.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Затем нужно сделать заслонку для вентиляционных отверстий, нижняя часть сделана из фанеры и степлером прибивается снизу москитная сетка.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Шаг 6: Теплоизоляция короба солнечного коллектора.

Необходимо тщательно сделать теплоизоляцию, чтобы тепло сохранялось внутри коллектора из пивных банок. Для этого внутрь короба, в нижнюю его часть укладываем минеральную вату со слоем алюминиевой фольги или же можно использовать пенопласт и сверху приклеиваем фольгу.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Для того чтобы в коробе не образовывался конденсат то нужно в нескольких местах сделать закрывающиеся отверстия, отверстия сверлятся в боковой части и в них вставляются отрезки трубы размерами 1/2 или 3/4 дюймов, затем в них вкручиваются болты с большими пластиковыми шляпками.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Если посмотреть изнутри, мы увидим буксу с резьбой со вкрученным болтом, прикрепленную в уголке. Если болт вкрутить полностью, отверстие трубки перекрывается шляпкой болта и наоборот, откручивая — открывается.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

После установки всех труб из пивных банок в солнечный коллектор можно для придания жёсткости конструкции в центре короба прижать трубы планкой. Также хорошо проклеить герметики все стыки банок с воздуховодами. И затем закрываем верхний воздуховод.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Шаг 7: Окраска внутренней части солнечного коллектора.

Теперь нужно внутреннюю часть коллектора окрасить чёрной матовой термостойкой краской из баллончика, такой краской красят обычно автомобили или барбекюшницы.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Вентиляционные отверстия соединяются при помощи переходов от прямоугольной к круглой форме.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Шаг 8: Стекло для солнечного коллектора.

На стыкуемые со стеклом части короба наклеиваем полоски из резины, чтобы обеспечить герметичность. Далее прикручиваем стекло (я использую поликарбонат – 4 мм), предварительно проделав под саморезы отверстия в оргстекле. Нужно всё делать предельно аккуратно, чтобы стекло не треснуло.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Теперь наш солнечный коллектор из пивных банок сделанный своими руками готов! Осталось его подвесить на стену или крышу. Делаем отверстия под воздуховоды, а также нужно установить вентилятор, чтобы доставлять тепло которое вырабатывает наш солнечный коллектор из пивных банок в комнату.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Для этого рекомендуем высокопроизводительный вентилятор (200 — 270 м3/ч). При работе вентилятора с меньшей производительностью уменьшится КПД.

Солнечный коллектор из пивных банок своими руками

Эта конструкция не может накапливать тепловую энергию, которую она производит. Если ночью прохладно, то Коллектор лучше закрыть, иначе дом будет остывать.  Это может быть решено простым способом — путем установки клапана или задвижки, что позволит уменьшить потери тепла.

Дифференциальный термостат управляет работой вентилятора и включается/выключается.  Этот термостат можно купить в магазинах электронных компонентов.  Устройство имеет два датчика.

  Один установлен в верхнее отверстие для теплого воздуха, другой — внутри нижнего канала прохладного воздуха Коллектора.

Если Вы грамотно установили порог температуры, солнечный коллектор может производить в среднем около 1-2 кВт энергии для отопления.  Это в основном зависит от того, каков солнечный день.

Читайте также:  Танто - кинжал самурая своими руками

Забрать к себе:

Источник: http://bestdiy.ru/solnechnyj-kollektor-iz-pivnyh-banok-svoimi-rukami.html

Мощные батарейки на воде на основе пивных банок

Как известно, батарейки на воде не дают сильный ток. Но если сделать их большего размера, чем стандартные пальчиковые батарейки, их мощность значительно увеличится. Для этой задачи подойдут пивные банки.

Что особенно ценно в этой посуде – материал, из которого она штампуется.

Как известно, в самодельных водяных батарейках необходимо подобрать материал электродов, чтобы при погружении в электролит (пресная или соленая вода) между ними возник ток.

Прикольные электронные штучки продаются в этом китайском магазине.

Замечательно, если один из электродов – графит, а второй – магний. Однако магний можно заменить более распространенным в быту алюминием. А в пивной банке, как известно как раз то, что нашей цели. Графит же можно заменить медью. Кроме этих двух частей и воды, понадобится также размельченный древесный уголь.

Ход работы.

Мастера покупают изобретения в лучшем китайском интернет-магазине.

Сначала удалим верхнюю часть пивной банки. На дно положим пенопластовую шайбу для изоляции графитового стержня от дна. Установим стержень внутрь. Заполним банку древесным углем. Теперь зальем ее слегка подсоленной водой. Для герметизации нальем сверху расплавленный парафин. После застывания парафина батарейка готова.

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками
Электроника для самодельщиков в китайском магазине. Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Насыпать графит.

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Налить подсоленную воду.

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Залить парафином и подключить последовательно, чтобы получить 3 вольта.

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

На видео протестированы две такие батарейки. Плюсовой провод идет от графита, минусовой от корпуса батарейки.

Как видно, тест показал, что две последовательно соединенные батарейки обеспечивают яркое свечение светодиода и работу некоторых приборов, не требующих высокого напряжения.

К сожалению, автор ролика не измерил напряжение и ток, поэтому с полной уверенностью мы можем говорить о мощных размерах батареек, а о мощности электрической только догадываться. Однако, размер в данном случае имеет значение.

Источник: https://izobreteniya.net/moshhnyie-batareyki-na-vode-na-osnove-pivnyih-banok/

Новый генератор для термоакустического двигателя Стирлинга

Исследовательская компания Aster Thermoacoustisc подготовила отчет о создании генератора нового типа для термоакустического двигателя Стирлинга.

Напомним, что термоакустический двигатель Стирлинга создает акустические колебания высокой интенсивности за счет разности температур между нагревателем и охлаждающей средой. В двигателе отсутствуют движущиеся части, что гарантирует высочайшую надежность такого устройства.

До настоящего момента, в термоакустических двигателях Стирлинга не была решена проблема преобразования акустических колебаний высокой мощности в электроэнегию. Существующие решения в виде линейных генераторов для систем до 10кВт, являются очень дорогими и массивными.

Линейные генераторы для мощностей более 100кВт вообще не выпускаются промышленностью.

Для решения этих проблем компания Aster Thermoacoustisc разработала радиальную двунаправленную импульсную турбину.

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Прототип импульсной турбины для преобразования акустических колебаний в во вращение

Первые тестовые модели турбины, напечатанные на 3D принтере еще в 2012 году, показали хорошие результаты. Появились и первые интересные выводы:  мощность генератора практически не зависела от частоты колебаний. КПД турбины при плотности среды, равной атмосферному давлению, принимал типовые значения — 20 — 40%. Однако при повышении плотности среды до 1000 кг/м3, достигал КПД 95%.

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

Зависимость КПД турбины от плотности среды

Принцип возникновения силы, приводящей во вращение турбину достаточно прост.

При любом направлении течения среды вдоль лепестков турбины, за счет разности давлений по передней и задней кромке, возникает толкающая сила.

Данная сила образуется схожим образом с образованием подъемной силы у крыла самолета, но с симметричным профилем. Поэтому вращающая турбину сила возникает при прямом и обратном движении среды.

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

  • Схема создание силы, при акустических колебаниях
  • Механизм работы генератора наглядно показан на видео.

Источник: https://www.joule-watt.com/convertacia-energii/novyj-generator-dlya-termoakusticheskogo-dvigatelya-stiringa/

Термоакустический генератор из пивной банки своими руками

В данной статье Игорь, автор YouTube канала «Игорь Белецкий» расскажет Вам, как сделать очень интересный генератор из пивной банки, пробирки и сухого горючего. Этот эффект будет очень интересно показать школьникам.

Вот так он работает.

  • Материалы.- Жестяная банка- Стеклянная пробирка- Губка для посуды- Стальная вата- Вода- Отрезок пенопласта- Пьезоэлементы- Светодиоды- Скотч
  • — Сухое горючее.
  • — Ножницы

Инструменты, использованные автором.- Газовая горелка, или зажигалка- Ножницы по металлу.Процесс изготовления.

Итак, Игорь подобрал большую жестяную банку от пива. И вырезал крышку.

Также нашел пробирку длиной 15 сантиметров.

Из тонкой стальной ваты сделал вот такой комочек, и вставил в пробирку, но не до конца.

От обычной кухонной тряпки отрезал кусочек.

Затем смочил его в воде, это нужно для охлаждения части пробирки.

Теперь просто намотал полоску на пробирку.

Затем поджег сухое горючее, и нагрел пробирку возле вставки из стальной ваты. И эта нехитрая конструкция начала гудеть!

Теперь нужно вырезать из пенопласта диск, по размеру подходящий к банке. А также в центре диска сделать отверстие для пробирки, и вставить ее в крышку.

Игорь собирает конструкцию, обматывает тканью пробирку.-

Итак, генератор готов и запущен, вибрации от пробирки передаются внутрь банки, что вызывает вибрации стенок.

К обычным пьезоэлементам Игорь припаял светодиоды. При ударе по пьезоэлементу светодиод загорается.

Затем автор приклеил три элемента к банке при помощи обычного скотча.

Получается вот такая конструкция, Игорь поджигает сухое горючее, и светодиоды начинают светиться.

В темноте отлично светится!

Если у Вас есть интересные идеи, мысли, задумки, наблюдения, изобретения или знаете крутой физический эффект, но руки не доходят их воплотить, присылайте Игорю на почту и он постарается их проверить, поможет разобраться, даст совет, или снимет ролик по Вашей теме. Также у Игоря есть свой сайт.Спасибо Игорю за оригинальный и интересный эксперимент!

  1. Всем удачи, и интересных самоделок!
  2. Источник

Источник: https://vashesamodelkino.ru/blog/43506642573/next

Термоэлектрический генератор

Главная > Генераторы > Термоэлектрический генератор

Огромное количество электронных устройств поглощает электрическую энергию, которую надо постоянно возобновлять. Находясь в пути, приходится возить с собой химические источники тока или вырабатывать электричество из механической энергии с помощью сложных и громоздких приспособлений.

Вид термоэлектрического генератора

Ещё раньше Зеебек обнаружил возникновение термо-ЭДС в цепи из разнородных проводников при поддерживании разной температуры в месте контакта.

На основании термоэлектрических эффектов был создан так называемый элемент или модуль «Пельтье», представляющий собой 2 керамические пластины с расположенным между ними биметаллом.

При подаче через них электрического тока, одна сторона пластины нагревается, а другая охлаждается, что позволяет создавать из них холодильники. На рисунке ниже изображены модули разных размеров, применяемые в технике.

Модули «Пельтье» разных размеров

Процесс является обратимым: если поддерживать температурный перепад на элементах с обеих сторон, в них будет вырабатываться электрический ток, что позволяет использовать устройство как термоэлектрический генератор для выработки небольшого количества электроэнергии.

Эффект «Пельтье» заключается в выделении тепла в месте контакта разнородных проводников при протекании по ним электрического тока.

Принцип действия модулей

На контакте разнородных проводников происходит выделение или поглощение тепла в зависимости от направления электрического тока. Поток электронов обладает потенциальной и кинетической энергией. Плотность тока в контактирующих проводниках одинакова, а плотности потоков энергии отличаются.

Если энергия, втекающая в контакт, больше энергии, вытекающей из него, это означает, что электроны тормозятся в месте перехода из одной области в другую и разогревают кристаллическую решётку (электрическое поле тормозит их движение). Когда направление тока меняется, происходит обратный процесс ускорения электронов, когда энергия у кристаллической решётки забирается и происходит её охлаждение (направления электрического поля и движения электронов совпадают).

Энергетическая разность зарядов на границе полупроводников самая высокая и в них эффект проявляется наиболее сильно.

Модуль «Пельтье»

Больше всего распространён термоэлектрический модуль (ТЭМ), представляющий собой полупроводники p-, и n-типов, соединённые между собой через медные проводники.

Схема принципа работы модуля

В одном элементе существует 4 перехода между металлом и полупроводниками. При замкнутой цепи поток электронов перемещается от отрицательного полюса АКБ к положительному, последовательно проходя через каждый переход.

Читайте также:  Застёжка-стяжка своими руками

Вблизи первого перехода медь – полупроводник p-типа происходит тепловыделение в полупроводниковой зоне, поскольку электроны переходят в состояние с меньшей энергией.

Вблизи следующей границы с металлом в полупроводнике происходит поглощение теплоты, в связи с «высасыванием» электронов из зоны р-проводимости под действием электрического поля.

На третьем переходе электроны попадают в полупроводник типа n, где они обладают большей энергией, чем в металле. При этом происходит поглощение энергии и охлаждение полупроводника около границы перехода.

Последний переход сопровождается обратным процессом тепловыделения в n-полупроводнике из-за перехода электронов в зону с меньшей энергией.

Поскольку нагревающиеся и охлаждающиеся переходы находятся в разных плоскостях, элемент «Пельтье» сверху будет охлаждаться, а снизу нагреваться.

На практике каждый элемент содержит большое количество нагревающихся и охлаждающихся переходов, что приводит к образованию ощутимого температурного перепада, позволяющего создать термоэлектрогенератор.

Как выглядит структура модуля

Элемент «Пельтье» содержит большое количество полупроводниковых параллелепипедов p-, и n-типов, последовательно соединённых между собой перемычками из металла – термоконтактов, другой стороной соприкасающихся с керамической пластиной.

В качестве полупроводников применяется теллурид висмута и германид кремния.

Достоинства и недостатки ТЭМ

К преимуществам термоэлектрического модуля (ТЭМ) относят:

  • малые размеры;
  • возможность работы, как охладителей, так и нагревателей;
  • обратимость процесса при смене полярности, позволяющая поддерживать точное значение температуры;
  • отсутствие подвижных элементов, которые обычно изнашиваются.

Недостатки модулей:

  • малый КПД (2-3%);
  • необходимость создания источника, обеспечивающего температурный перепад;
  • значительное потребление электроэнергии;
  • высокая стоимость.

Несмотря на недостатки, ТЭМ применяются там, где большие энергозатраты не имеют значения:

  • охлаждение чипов, деталей цифровых фотокамер, диодных лазеров, кварцевых генераторов, инфракрасных детекторов;
  • использование каскадов ТЭМ, позволяющих добиться низкой температуры;
  • создание компактных холодильников, например, для автомобилей;
  • термоэлектрогенератор для зарядки мобильных устройств.

При малой производительности ТЭГ целесообразно применять в походных условиях, где требуется получить электричество для зарядки сотового телефона или светодиодной лампочки. Простота конструкции позволяет изготовить электрогенератор своими руками.

Альтернативными источниками также являются солнечные батареи или ветрогенератор. Для первых требуются особые условия – наличие солнечного освещения, которое может быть не всегда. Другой источник имеет большие габариты и для него необходим ветер. Ещё одним недостатком у них является наличие подвижных частей, снижающих надёжность и имеющих большой вес.

Термогенераторы промышленного изготовления

Компания BioLite разработала новую модель для походов, позволяющую готовить пищу в компактной переносной печке на дровах и одновременно заряжать мобильное устройство от встроенного ТЭГ.

Компактная переносная печка на дровах

Устройство пригодится везде: на рыбалке, в походе, на даче. В качестве топлива можно применять всё, что горит.

При сгорании в топке топлива тепло передаётся через стенку модулю, который вырабатывает электричество.

При напряжении 5В, мощность на выходе составляет 2-4 Вт, чего вполне хватает для зарядки многих типов мобильных устройств и работы освещения на светодиодах.

Красной стрелкой изображено направление движения тепла, синей – холодного воздуха в топку, жёлтыми – подача электричества на вращение вентилятора подсоса воздуха и на выход генератора через USB.

Схема работы ТЭГ компании BioLite на дровах

Печь-генератор «Индигирка», разработанная петербургским предприятием Криотерм, имеет характеристики:

  • тепловая мощность – 6 кВт;
  • вес – 56 кг;
  • габариты – 500х530х650 мм;
  • эл. мощность при напряжении 5В – 60 Вт.

Печь является обычной отопительно-варочной, где с двух сторон закреплены термоэлектрогенераторы.

Как выглядит печь-термоэлектрогенератор «Индигирка»

Устройство довольно удобное, но впечатляет цена – 50 тыс. руб. Хоть печь, и предназначена для походных условий, но рядовым охотникам и рыболовам она будет явно не по карману. Как отопительная, она ничем не лучше обычных и более дешёвых моделей.

Если пристроить ТЭГ к простой печи, устройство, изготовленное своими руками, будет работать отлично.

ТЭГ своими руками

Чтобы термоэлектрический генератор собрать своими руками, необходимы следующие элементы:

  1. Модуль. Для генерирования электрического тока можно применять не все модули, а только те, которые способны выдержать нагрев до 300-4000С. Наличие запаса по нагреву необходимо, поскольку даже при незначительном перегреве элемент выходит из строя. Наиболее распространены модели типа ТЕС1-12712 в виде квадратных пластин с размером стороны 40, 50 или 60 мм.

Если взять максимальный размер, достаточно в конструкции, сделанной своими руками, применить один элемент. Первые 3 цифры маркировки – 127 означают, сколько элементов содержится в 1 пластине. Последние цифры показывают величину максимально допустимого тока, который составляет 12 А.

  1. Повышающий преобразователь. Он необходим для получения постоянного напряжения 5В. Генератор может выдавать меньшее напряжение, которое необходимо увеличить. Устройства выпускают зарубежные (типы 5V NCP1402 и MAX 756) и отечественные (3.3В/5В ЕК-1674). Для зарядки мобильника следует подобрать устройство с USB разъёмом.
  2. Нагреватель. Простейшими вариантами являются костёр, свеча, самодельная лампа или миниатюрная печка.
  3. Охладитель. Проще всего применять воду или в зимнее время – снег.
  4. Соединительные элементы. Необходимо оборудование для создания максимально возможного температурного перепада между двумя сторонами пластины. Здесь выбор за умельцами, они чаще всего применяют 2 кружки или кастрюли разных размеров, у которых отпиливаются ручки и где одна вставляется внутрь другой. Между ними помещается модуль и крепится на термопасту. К нему припаиваются 2 провода и подключаются к преобразователю напряжения.

Для повышения КПД генератора, днища металлических поверхностей кружек или кастрюль, контактирующие с пластиной генератора, следует отполировать. Кроме того, на места между донышками меньшей и большой кружек наносится термостойкий герметик. Тогда тепло от нагрева будет локализовано в месте нахождения модуля.

Провода между модулем и преобразователем защищаются термостойкой изоляцией и герметиком.

Во внутреннюю кружку наливается вода, и вся конструкция ставится на огонь. Через несколько минут можно проверить выходное напряжение мультиметром.

Для того чтобы собрать термоэлектрический генератор самостоятельно, понадобятся материалы:

  1. элемент «Пельтье»;
  2. корпус от старого блока питания компьютера для изготовления мини-топки;
  3. преобразователь напряжения с USB выходом на 5В при входном 1-5 В;
  4. радиатор с кулером от процессора;
  5. термопаста.

Затраты здесь небольшие и устройство вполне способно зарядить мобильный телефон. Генератор, собранный своими руками, является аналогом зарубежной модели фирмы BioLite. Если его собрать аккуратно, устройство будет надёжно работать долгое время, поскольку ломаться здесь нечему. Важно только не перегреть элемент «Пельтье», отчего он может выйти из строя.

При использовании куллера для охлаждения радиатора его следует подключить к генератору, после чего часть вырабатываемой энергии будет расходоваться на охлаждение.

Несмотря на дополнительные энергозатраты, КПД установки возрастёт. Если радиатор будет сильно нагреваться в процессе работы, необходимо принять меры по его охлаждению. Иначе эффективность работы генератора будет низкой.

Характеристики генератора следующие:

  • выходное напряжение – 5В;
  • мощность нагрузки – 0,5А;
  • тип выхода – USB;
  • топливо – любое.

Устройство изготавливается следующим образом:

  • разобрать блок питания, оставив корпус;
  • приклеить термопастой модуль «Пельтье» к радиатору. Клеить надо холодной стороной, где нанесена маркировка;
  • зачистить и отполировать наружную боковую поверхность корпуса блока питания и приклеить к ней элемент другой стороной (вместе с радиатором);
  • припаять провода от входа преобразователя напряжения к выводам пластины.

Проверить ТЭГ можно, если наложить внутрь топки тонких веточек и поджечь их. Через несколько минут можно подключать телефон, для подзарядки которого требуется разница температуры сторон модуля 1000С. На рисунке ниже изображён генератор в сборке.

Термоэлектрогенератор в сборке, изготовленный своими руками

При использовании ТЭГ необходимо соблюдать полярность подключения модулей.

Видео. Термоэлектрический генератор

Эффект «Пельтье» позволяет создать небольшие генераторы и холодильники, работающие без подвижных частей. Повышение качества модулей и снижение энергопотребления мобильных устройств позволяет создать своими руками термоэлектрогенератор для зарядки аккумуляторов и снабжения небольшим количеством энергией различные устройства, где КПД не имеет особого значения.

Источник: https://jelectro.ru/generatory/termoehlektricheskijj-generator.html

Ссылка на основную публикацию