kategoriler: Öne Çıkan Makaleler » İlginç gerçekler
Görüntülenme sayısı: 161,925
Makale hakkında yorumlar: 10
Termojeneratörler: Bir gaz sobasında elektriğin “kaynaklanması”
Elektrik forumlarından biri şu soruyu sordu: “Sıradan ev gazı kullanarak elektriği nasıl alabilirim?” Bu, bu yoldaştan gelen gazın ve aslında birçokları gibi, bir metre olmadan standartlara göre ödenmesi gerçeğiyle motive edildi.
Ne kadar kullanırsanız kullanın, yine de sabit bir miktar ödersiniz ve neden zaten ödenmiş ancak kullanılmamış gazı serbest elektriğe dönüştürmüyorsunuz? Böylece forumda katılımcıların geri kalanı tarafından alınan yeni bir konu ortaya çıktı: samimi bir konuşma sadece çalışma gününü azaltmaya değil, aynı zamanda boş zamanı öldürmeye de yardımcı olur.
Birçok seçenek önerilmiştir. Sadece bir benzinli jeneratör satın alın ve ev gazının damıtılmasıyla elde edilen benzinle doldurun veya jeneratörü bir araba gibi hemen gaz üzerinde çalışacak şekilde yeniden yapın.
Bir içten yanmalı motor yerine, harici bir yanmalı motor olarak da bilinen bir Stirling motoru önerildi. Bu sadece en iyi marş (yeni konuyu yaratan) en az 1 kilowatt'lık bir jeneratör gücü talep etti, ancak rasyonelleştirildiğini söylüyorlar, böyle bir heyecan küçük bir yemek odasının mutfağına bile sığmayacak. Ek olarak, jeneratörün sessiz olması önemlidir, aksi takdirde, ne olduğunu kendiniz bilirsiniz.
Birçok öneriden sonra, birisi bir kitapta bir transistör alıcısına güç vermek için çok ışınlı bir yıldız cihazlı bir gazyağı lambası gösteren bir resim gördüğünü hatırladı. Ama bu biraz daha tartışılacak, ama şimdilik ...
Termoelektrik jeneratör. Tarih ve Teori
Doğrudan bir gaz brülöründen veya başka bir ısı kaynağından elektrik almak için ısı jeneratörleri kullanılır. Tıpkı bir termokupl gibi, çalışma prensibi Seebeck etkisi1821 yılında açıldı.
Bahsedilen etki, iki farklı iletkenin kapalı bir devresinde, iletkenlerin birleşme yerlerinin farklı sıcaklıklarda olması durumunda bir emf'nin ortaya çıkmasıdır. Örneğin, sıcak bir bağlantı bir kaynar su kabında ve diğeri bir fincan eriyen buzdadır.
Etki, serbest elektronların enerjisinin sıcaklığa bağlı olmasından kaynaklanmaktadır. Bu durumda, elektronlar iletkenlerden daha yüksek enerjiye sahip oldukları, yüklerin enerjisinin daha az olduğu iletkenlerden hareket etmeye başlar. Kavşaklardan biri diğerinden daha fazla ısıtılırsa, üzerindeki yüklerin enerjilerindeki fark soğuk olandan daha büyüktür. Bu nedenle, devre kapalıysa, içinde aynı termopower olan bir akım ortaya çıkar.
Termo gücün büyüklüğü basit bir formülle belirlenebilir:
E = a * (T1 - T2). Burada a, sadece termokupl veya termokuplun oluşturulduğu metallere bağlı olan termoelektrik katsayısıdır. Değeri genellikle derece başına mikrovolt cinsinden ifade edilir.
Bu formüldeki (T1 - T2) birleşme yerlerinin sıcaklık farkı: T1, sırasıyla sıcak bileşke sıcaklığı ve T2, soğuğun sıcaklığıdır. Yukarıdaki formül Şekil l'de açıkça gösterilmiştir.
Şekil 1. Termokuplun çalışma prensibi
Bu çizim klasiktir, herhangi bir fizik ders kitabında bulunabilir. Şekilde iki A ve B iletkeninden oluşan bir halka gösterilmektedir. İletkenlerin birleşim yerine birleşim yerleri denir. Şekilde gösterildiği gibi, bir sıcak bağlantı Tl'de, termopower, metal A'dan metal B'ye soğuk bir kavşakta T2 metal B'den metal A'ya bir yöne sahiptir. .
Bir metalin termoelektrik gücü nasıl belirlenir
Bir metalin termoelektrik gücü platine göre belirlenir. Elektrotlarından biri platin (Pt), diğeri test metali olan bu termokupl için 100 ° C'ye ısıtılır. derece santigrat. Bazı metaller için elde edilen milivolt değeri aşağıda gösterilmiştir.Dahası, sadece termo gücün büyüklüğünün değil, aynı zamanda platine ilişkin işaretinin de değiştiğine dikkat edilmelidir.
Bu durumda, platin sıcaklık ölçeğinde 0 derece ile aynı rolü oynar ve tüm termopower değerleri ölçeği aşağıdaki gibidir:
Antimon +4.7, demir +1.6, kadmiyum +0.9, çinko +0.75, bakır +0.74, altın +0.73, gümüş +0.71, kalay +0.41, alüminyum + 0.38, cıva 0, platin 0.
Platintan sonra negatif termoelektrik güce sahip metaller vardır:
Kobalt -1.54, nikel -1.64, konstantan (bakır ve nikel alaşımı) -3.4, bizmut -6.5.
Bu ölçeği kullanarak, çeşitli metallerden oluşan bir termokupl tarafından geliştirilen termoelektrik gücün değerini belirlemek çok basittir. Bunu yapmak için, termoelektrotların yapıldığı metallerin değerlerindeki cebirsel farkı hesaplamak yeterlidir.
Örneğin, bir antimon bizmut çifti için bu değer +4,7 - (- 6,5) = 11,2 mV olacaktır. Bir demir - alüminyum çifti elektrot olarak kullanılırsa, bu değer sadece +1.6 - (+0.38) = 1.22 mV olacaktır, bu ilk çiftinkinden neredeyse on kat daha azdır.
Soğuk kavşak sabit bir sıcaklıkta, örneğin 0 derecede tutulursa, sıcak kavşakın termo gücü, termokupllarda kullanılan sıcaklık değişimi ile orantılı olacaktır.
Termojeneratörler nasıl yaratıldı
Zaten 19. yüzyılın ortalarında, yaratmak için çok sayıda girişimde bulunuldu ısı jeneratörleri - elektrik enerjisi üretmek için, yani çeşitli tüketicilere güç sağlamak için cihazlar. Bu tür kaynaklar olarak, seri bağlı termokupllardan piller kullanması gerekiyordu. Böyle bir pilin tasarımı Şekil 2'de gösterilmiştir.
Şekil 2. Termal pil, şematik
İlk termoelektrik pil 19. yüzyılın ortalarında fizikçiler Oersted ve Fourier tarafından yaratıldı. Bizmut ve antimon, en yüksek termoelektrik güce sahip aynı çift saf metal olan termoelektrotlar olarak kullanıldı. Sıcak bağlantılar gaz brülörleri ile ısıtılırken, soğuk bağlantılar buzlu bir kaba yerleştirildi.
Termoelektrik ile yapılan deneylerde, daha sonra bazı teknolojik işlemlerde ve hatta aydınlatma için uygun termopiller icat edildi. Buna bir örnek, 1874 yılında geliştirilen ve gücü pratik amaçlar için oldukça yeterli olan Clamone bataryadır: örneğin, galvanik yaldız için ve ayrıca baskı evlerinde ve güneş gravür atölyelerinde kullanım için. Aynı zamanda, bilim adamı Noé de termopiller çalışmasına dahil oldu; termopilleri de o zamanlar oldukça yaygındı.
Ancak, saf metal termokupllara dayanan termopiller çok düşük bir verime sahip olduğundan, başarılı olmasına rağmen, tüm bu deneyler başarısızlığa mahkum edildi. Tamamen metalik dumanların yüzde onda biri kadar bir verimi vardır. Yarı iletken malzemeler çok daha fazla verimliliğe sahiptir: bazı oksitler, sülfitler ve metaller arası bileşikler.
Yarıiletken Termokupllar
Termokuplların yaratılmasında gerçek bir devrim Akademisyen A.I. Joffe. XX yüzyılın 30'larında, yarı iletkenler kullanarak güneş dahil termal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmenin mümkün olduğu fikrini ortaya koydu. 1940 yılında yapılan araştırma sayesinde, güneş ışığı enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek için bir yarı iletken fotosel oluşturuldu.
İlk pratik uygulama yarı iletken termokupllar görünüşe göre, bazı taşınabilir partizan radyo istasyonlarına güç sağlamayı mümkün kılan “partizan bowler” olarak düşünülmelidir.
Termojeneratörün temeli, constantan ve SbZn elementleridir. Soğuk kavşakların sıcaklığı kaynar su ile stabilize edilirken, sıcak kavşaklar bir ateş alevi ile ısıtılırken, en az 250 ... 300 derecelik bir sıcaklık farkı sağlandı. Böyle bir cihazın verimliliği% 1.5 ... 2.0'dan fazla değildi, ancak radyo istasyonlarına güç verme gücü oldukça yeterliydi.Tabii ki, o savaş zamanlarında, "melon" tasarımı bir devlet sırrıydı ve şimdi bile tasarımı birçok internet forumunda tartışılıyor.
Ev tipi ısı jeneratörleri
Savaş sonrası ellili yıllarda, Sovyet endüstrisi üretime başladı termik jeneratörler TGK - 3. Temel amacı elektrikli olmayan kırsal alanlarda pille çalışan radyolara güç sağlamaktı. Jeneratör gücü 3 W idi, bu da Tula, Iskra, Tallinn B-2, Rodina-47, Rodina-52 ve diğerleri gibi pil alıcılarına güç vermeyi mümkün kıldı.
TGK-3 termojeneratörünün görünümü Şekil 3'te gösterilmektedir.
Şekil 3. Termik jeneratör TGK-3
Termal Jeneratör Tasarımı
Daha önce de belirtildiği gibi, ısı jeneratörü aydınlatmanın kullanıldığı kırsal alanlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. gaz lambaları "yıldırım". Termal bir jeneratör ile donatılmış böyle bir lamba, sadece bir ışık kaynağı değil, aynı zamanda elektrik kaynağı oldu.
Aynı zamanda, ek yakıt maliyetleri gerekli değildi, çünkü kerosenin tam olarak boruya giren kısmı elektriğe dönüştü. Dahası, böyle bir jeneratör her zaman çalışmaya hazırdı, tasarımı öyle olacaktı ki, içine girecek hiçbir şey yoktu. Jeneratör sadece boşta kalabilir, yüksüz çalışır, kısa devrelerden korkmazdı. Jeneratörün ömrü, galvanik akülerle karşılaştırıldığında, sadece sonsuz görünüyordu.
Gazyağı lambasının “yıldırım” egzoz borusunun rolü, camın uzatılmış silindirik kısmı tarafından oynanır. Lambayı ısı üreticisi ile birlikte kullanırken, cam kısaltılmış ve Şekil 4'te gösterildiği gibi içine metal bir ısı transfer ünitesi 1 yerleştirilmiştir.
Şekil 4. Termoelektrik jeneratörlü gazyağı lambası
Isı vericisinin dış kısmı, termopillerin monte edildiği çok yönlü bir prizma şeklindedir. Isı transferinin verimliliğini arttırmak için, içindeki ısı vericisinin birkaç uzunlamasına kanalı vardı. Bu kanallardan geçen sıcak gazlar, egzoz borusuna (3) girerek, aynı anda termopili, daha kesin olarak sıcak bağlantılarını ısıtır.
Soğuk kavşakları soğutmak için hava soğutmalı bir radyatör kullanıldı. Termopil blokların dış yüzeylerine tutturulmuş bir metal kaburga.
Termojeneratör - TGK3 iki bağımsız bölümden oluşuyordu. Bunlardan biri 2A'ya kadar bir yük akımında 2V'luk bir voltaj üretti. Bu bölüm bir titreşim dönüştürücü kullanarak lambaların anot voltajını elde etmek için kullanıldı. Lambaların filamanına güç vermek için 1,2 V voltaj ve 0,5 A yük akımına sahip başka bir bölüm kullanıldı.
Bu termojeneratörün gücünün 5 watt'ı aşmadığını hesaplamak kolaydır, ancak alıcı için yeterliydi, bu da uzun kış akşamlarını aydınlatmayı mümkün kıldı. Şimdi, elbette, bu saçma görünüyor, ancak o günlerde böyle bir cihaz şüphesiz bir teknoloji mucizesiydi.
1834'te Fransız Jean Charles Atanaz Peltier, Seebick etkisinin karşısındaki etkiyi keşfetti. Keşfin anlamı, benzer olmayan malzemelerden (metaller, alaşımlar, yarı iletkenler) akımın birleşme noktasından geçişi sırasında, akımın yönüne ve malzeme türlerine bağlı olarak ısı açığa çıkması veya emilmesidir. Bu, burada ayrıntılı olarak açıklanmaktadır: Peltier etkisi: elektrik akımının sihirli etkisi
Ayrıca bkz. electro-tr.tomathouse.com
: