Termoakustika by zostala teoretickou vedou pre laboratóriá a fyzikálne miestnosti, nebyť predchádzajúcich vynálezov v inej oblasti fyziky - termodynamike. Nové obdobie oživenia dostalo s vynálezom Stirlingovho tepelného motora. Stalo sa to ešte v 19. storočí a takmer okamžite to viedlo k revolúcii v technickej oblasti. Tepelná energia sa začala vo veľkom využívať vo všetkých druhoch motorov. Ale vynález, ktorý dnes skúmame, sa týka konkrétne termoakustiky – vedy o interakcii zvuku a tepla. Môžete sa opýtať, čo s tým má spoločné motor a generátor? Urobme si to po poriadku.
Princíp činnosti termoakustického motora
Toto improvizované zariadenie je doslova poskladané z odpadových materiálov, alebo dokonca ich zvyškov. To však nebráni tomu, aby sa nazýval generátor na báze motora, vyrábajúci elektrinu z tepla. Tento jav je založený na princípe vytvárania akustických vĺn prechádzajúcich cez rezonátor s dvoma membránami, ktoré vytvárajú rezonanciu. Na ich vrchu je magnet, ktorý vibruje z týchto vĺn s určitou frekvenciou. Výsledkom je vytvorenie magnetického poľa, ktoré je zachytené induktorom. Na druhej strane je schopný produkovať elektrický prúd prenášaný k spotrebiteľovi.
Základom tohto vynálezu je horný modul - termoakustický menič alebo motor. V podstate ide o sklenenú trubicu, ktorá je rozdelená do troch zón:
- Vykurovacia zóna – ohrieva sa v nej vzduch alebo plyn;
- Zóna regenerátora - látka, ktorá striedavo prichádza do styku so studeným a horúcim vzduchom;
- Chladiaca zóna – v ktorej klesá teplota vzduchu.
Materiály a nástroje
Na vytvorenie generátora motora budeme potrebovať nasledujúce zložky:
- Sklenená trubica odolná voči teplu;
- Kus kovovej rúry;
- Niekoľko PVC inštalatérskych rohov;
- Kus kartónovej rúrky;
- Gumová loptička alebo rukavice na membrány;
- Izolačná páska;
- Kotúč z oceľovej vlny alebo špongie na umývanie riadu;
- Neodymový magnet;
- induktor;
- Malý kúsok látky na umývanie riadu;
- Drevené obloženie externej zásuvky alebo vypínača;
- Tmel, lepidlo.
Medzi náradie môžeme odporučiť mať niečo, čo by mal mať správny drotár vždy po ruke: nôž, kliešte, nožnice na drôt, skrutkovač, lepiacu pištoľ a silikónovú pištoľ.
Zostavenie termoakustického generátora
Konštrukcia motora je zostavená na základe medených rúrok rámu a jednej sklenenej rúry. Spája ich rezonátor – dôležitá a nezvyčajná súčasť tohto motora. Tu sa pohybujú zvukové vlny vytvorené regenerátorom.
Ide o jednoduchú kartónovú rúrku, v strede ktorej je membrána, ktorá bráni cirkulácii vzduchu. Ak vylúčime tento prvok, potom v hornej membráne, ktorá sa nachádza v hrdle rezonátora, jednoducho nebudú žiadne vibrácie.
Autor videa sa rozhodol prerezať hadičku na polovicu a cez jednu časť natiahnuť kus gumenej lekárskej rukavice ako spodnú membránu. Oblepil šev spojených fragmentov rezonátora elektrickou páskou.
Špecificky rozšíril krk rezonátora, aby zvýšil účinok zvukových vibrácií z regenerátora na hornú membránu. Vyrobil ho z hustejšej gumy balóna. V spodnej časti trubice je drevená podložka pre externý vypínač alebo zásuvku pre stabilitu inštalácie.
Sklenená trubica-motor je skúmavka s kusom oceľovej vlny alebo hoblín umiestnenými v strede. Po regeneračnej zóne by malo nastať ochladzovanie vzduchom, ktoré je uľahčené kúskom látky namočeným vo vode a obaleným okolo základne skúmavky. V dôsledku pohybu vzduchu cez dve prostredia s opačnými teplotami dochádza k intenzívnej tvorbe zvukových vĺn.
Poslednou časťou motora je malý, ale výkonný neodýmový magnet. Tá potom pod vplyvom zvuku vytvára malé, ale veľmi časté vibrácie prenášané z membrány.
Na premenu tohto termoakustického motora na generátor potrebujeme induktor alebo jednoduchý solenoid.Tento prvok si vyrobíte sami navinutím medeného drôtu na cievku napríklad z rybárskeho náčinia. Hlavnou podmienkou je, že jeho vnútorný priemer musí byť väčší ako priemer magnetu.
Ako vysielač tepelnej energie pre malé inštalácie môžete použiť obyčajnú sviečku alebo kúsok suchého liehu a zároveň porovnať výkon prijímaný z rôznych zdrojov tepla.
V experimente autor demonštruje efekt priblíženia induktora k magnetu a jeho oddialenia. Pretože v tomto elektrickom obvode nie je žiadna akumulačná kapacita, rozdiel je viditeľný okamžite.
Upevnením cievky v zóne magnetického poľa môžete z takéhoto generátora prijímať elektrinu na napájanie napríklad LED panelu alebo svetiel.
Záver
Samozrejme, že takýto vynález dnes nemožno považovať za úplne hotový a úplný. Vyžaduje si to zlepšenie, pretože sám autor pripúšťa, že vibrácie zo zvukových vĺn sú dosť viditeľné. Skriňa motora je ľahká a neobsahuje žiadny stabilizátor a samotná konštrukcia je chatrná. Nemožno však ignorovať samotný fakt výroby elektriny z tepla. Možno vaša modernizácia tejto inštalácie povedie k veľkému prelomu v oblasti alternatívnej energie a svet konečne dostane zdroj lacnej čistej energie bez poškodenia našej planéty.
