Ohne frühere Erfindungen in einem anderen Zweig der Physik – der Thermodynamik – wäre die Thermoakustik eine theoretische Wissenschaft für Labore und Physikräume geblieben. Mit der Erfindung der Stirling-Wärmekraftmaschine erlebte es eine neue Ära des Aufschwungs. Dies geschah bereits im 19. Jahrhundert und führte fast unmittelbar zu einer Revolution auf dem technischen Gebiet. Wärmeenergie wurde zunehmend in allen Arten von Motoren eingesetzt. Aber die Erfindung, die wir heute untersuchen, bezieht sich speziell auf die Thermoakustik – die Wissenschaft vom Zusammenspiel von Schall und Wärme. Sie fragen sich vielleicht: Was haben Motor und Generator damit zu tun? Lasst es uns der Reihe nach klären.
Funktionsprinzip eines thermoakustischen Motors
Dieses improvisierte Gerät wird buchstäblich aus Abfallmaterialien oder sogar deren Überresten zusammengebaut. Dies hindert ihn jedoch nicht daran, ihn als motorbasierten Generator zu bezeichnen, der aus Wärme Strom erzeugt. Dieses Phänomen basiert auf dem Prinzip der Erzeugung akustischer Wellen, die durch einen Resonator mit zwei Membranen geleitet werden, die Resonanz erzeugen. Auf ihnen befindet sich ein Magnet, der aus diesen Wellen mit einer bestimmten Frequenz vibriert. Dadurch entsteht ein Magnetfeld, das vom Induktor erfasst wird. Es wiederum ist in der Lage, elektrischen Strom zu erzeugen, der an den Verbraucher übertragen wird.
Die Basis dieser Erfindung ist das obere Modul – ein thermoakustischer Wandler oder Motor. Im Wesentlichen handelt es sich um eine Glasröhre, die in drei Zonen unterteilt ist:
- Heizzone – darin wird Luft oder Gas erhitzt;
- Regeneratorzone – eine Substanz, die abwechselnd mit kalter und heißer Luft in Kontakt kommt;
- Kühlzone – in der die Lufttemperatur sinkt.
Materialien und Werkzeuge
Um einen Motorgenerator zu bauen, benötigen wir folgende Zutaten:
- Hitzebeständiges Glasrohr;
- Ein Stück Metallrohr;
- Mehrere PVC-Sanitärecken;
- Ein Stück Pappröhre;
- Gummiball oder Handschuh für Membranen;
- Isolierband;
- Eine Rolle Stahlwolle oder ein Spülschwamm;
- Neodym-Magnet;
- Induktor;
- Ein kleines Stück Stoff zum Geschirrspülen;
- Holzverkleidung für eine Außensteckdose oder einen Schalter;
- Dichtmittel, Kleber.
Unter den Werkzeugen können wir empfehlen, etwas dabei zu haben, was ein echter Bastler immer zur Hand haben sollte: ein Messer, eine Zange, einen Seitenschneider, einen Schraubenzieher, eine Klebepistole und eine Silikonpistole.
Zusammenbau eines thermoakustischen Generators
Die Motorkonstruktion besteht aus Rahmenkupferrohren und einem Glasrohr. Was sie verbindet, ist ein Resonator – ein wichtiger und ungewöhnlicher Teil dieses Motors. Hierhin bewegen sich die vom Regenerator erzeugten Schallwellen.
Dabei handelt es sich um eine einfache Pappröhre, in deren Mitte sich eine Membran befindet, die die Luftzirkulation verhindert. Wenn wir dieses Element ausschließen, gibt es einfach keine Schwingungen in der oberen Membran, die sich im Hals des Resonators befindet.
Der Autor des Videos entschied sich dafür, den Schlauch in zwei Hälften zu schneiden und ein Stück eines medizinischen Gummihandschuhs als untere Membran über eines der Teile zu spannen. Er umwickelte die Naht der verbundenen Resonatorfragmente mit Isolierband.
Er erweiterte den Hals des Resonators gezielt, um die Wirkung der Schallschwingungen des Regenerators auf die obere Membran zu verstärken. Er fertigte es aus dem dichteren Gummi eines Ballons. An der Unterseite des Rohrs befindet sich zur Stabilität der Installation eine Holzunterlage für einen externen Schalter oder eine Steckdose.
Der Glasrohrmotor ist ein Reagenzglas, in dessen Mitte ein Stück Stahlwolle oder -späne platziert ist. Nach der Regenerationszone sollte eine Luftkühlung erfolgen, die durch ein mit Wasser getränktes Stück Stoff erleichtert wird, das um den Boden des Reagenzglases gewickelt wird. Aufgrund der Luftbewegung durch zwei Umgebungen mit entgegengesetzter Temperatur kommt es zu einer intensiven Erzeugung von Schallwellen.
Der letzte Teil des Motors ist ein kleiner, aber leistungsstarker Neodym-Magnet. Es erzeugt dann kleine, aber sehr häufige Vibrationen, die unter dem Einfluss von Schall von der Membran übertragen werden.
Um diesen thermoakustischen Motor in einen Generator umzuwandeln, benötigen wir einen Induktor oder einen einfachen Magneten.Sie können dieses Element selbst herstellen, indem Sie Kupferdraht beispielsweise aus Angelausrüstung auf eine Spule wickeln. Die Hauptbedingung ist, dass sein Innendurchmesser größer sein muss als der Durchmesser des Magneten.
Als Wärmeenergietransmitter für kleine Anlagen können Sie eine gewöhnliche Kerze oder ein Stück trockenen Alkohols verwenden und gleichzeitig die von verschiedenen Wärmequellen empfangene Leistung vergleichen.
Im Experiment demonstriert der Autor den Effekt, den Induktor näher an den Magneten heranzubringen und ihn wegzubewegen. Da in diesem Stromkreis keine Speicherkapazität vorhanden ist, ist der Unterschied sofort spürbar.
Durch die Befestigung der Spule im Magnetfeldbereich können Sie von einem solchen Generator Strom erhalten, um beispielsweise ein LED-Panel oder Lichter mit Strom zu versorgen.
Abschluss
Natürlich kann eine solche Erfindung heute nicht als vollständig abgeschlossen und abgeschlossen angesehen werden. Es besteht Verbesserungsbedarf, da der Autor selbst zugibt, dass die Vibrationen von Schallwellen deutlich spürbar sind. Das Motorgehäuse ist leicht und enthält keinen Stabilisator, und die Konstruktion selbst ist dürftig. Allerdings darf die Tatsache der Stromerzeugung aus Wärme nicht außer Acht gelassen werden. Vielleicht führt Ihre Modernisierung dieser Anlage zu einem großen Durchbruch auf dem Gebiet der alternativen Energien, und die Welt erhält endlich eine Quelle billiger, sauberer Energie, ohne unserem Planeten zu schaden.
