Thể loại: Bài viết nổi bật » Sự thật thú vị
Số lượt xem: 161.925
Bình luận về bài viết: 10
Thermogenerators: làm thế nào để hàn điện hàn trên bếp gas
Một trong những diễn đàn điện đã hỏi câu hỏi sau: Làm sao tôi có thể lấy điện bằng khí gia dụng thông thường? Điều này được thúc đẩy bởi thực tế là khí từ đồng chí này, và thực sự, giống như nhiều người, được trả tiền đơn giản bằng các tiêu chuẩn mà không cần một mét.
Cho dù bạn sử dụng bao nhiêu, bạn vẫn trả một khoản cố định, và tại sao không biến khí đã trả nhưng khí chưa sử dụng thành điện tự do? Vì vậy, một chủ đề mới xuất hiện trên diễn đàn, được những người tham gia chọn lựa: một cuộc trò chuyện thân mật không chỉ giúp giảm ngày làm việc mà còn giết thời gian rảnh.
Nhiều lựa chọn đã được đề xuất. Chỉ cần mua một máy phát điện xăng, và đổ đầy xăng bằng cách chưng cất khí trong nước, hoặc làm lại máy phát điện để làm việc ngay với khí, như một chiếc xe hơi.
Thay vì một động cơ đốt trong, một động cơ Stirling, còn được gọi là động cơ đốt ngoài, đã được đề xuất. Đây chỉ là một khởi đầu hàng đầu (người đã tạo ra chủ đề mới) đã tuyên bố công suất máy phát ít nhất là 1 kilowatt, nhưng nó đã được hợp lý hóa, nói rằng một sự khuấy động như vậy sẽ không phù hợp ngay cả trong nhà bếp của một phòng ăn nhỏ. Ngoài ra, điều quan trọng là máy phát điện phải im lặng, nếu không, tốt, chính bạn cũng biết những gì.
Sau nhiều gợi ý, có người nhớ đã nhìn thấy một hình ảnh trong một cuốn sách cho thấy một đèn dầu hỏa với một thiết bị sao nhiều chùm tia để cung cấp năng lượng cho một máy thu bóng bán dẫn. Nhưng điều này sẽ được thảo luận thêm một chút, nhưng bây giờ ...
Máy phát nhiệt. Lịch sử và lý thuyết
Để nhận điện trực tiếp từ một vòi đốt khí hoặc nguồn nhiệt khác, máy phát nhiệt được sử dụng. Giống như một cặp nhiệt điện, nguyên tắc hoạt động của chúng dựa trên Hiệu ứng Seebeckkhai trương năm 1821.
Hiệu ứng được đề cập là trong một mạch kín gồm hai dây dẫn khác nhau, một emf xuất hiện nếu các mối nối của các dây dẫn ở nhiệt độ khác nhau. Ví dụ, một ngã ba nóng nằm trong một bình nước sôi, và cái kia trong một cốc nước đá tan chảy.
Hiệu ứng phát sinh từ thực tế là năng lượng của các electron tự do phụ thuộc vào nhiệt độ. Trong trường hợp này, các electron bắt đầu di chuyển từ dây dẫn, nơi chúng có năng lượng cao hơn trong dây dẫn, nơi năng lượng của các điện tích ít hơn. Nếu một trong các điểm nối được làm nóng nhiều hơn các điểm khác, thì sự khác biệt về năng lượng của các điện tích trên nó lớn hơn so với điểm lạnh. Do đó, nếu mạch được đóng lại, một dòng điện phát sinh trong nó, chính xác là cùng một bộ điều nhiệt.
Khoảng độ lớn của thermopower có thể được xác định bằng một công thức đơn giản:
E = α * (T1 - T2). Ở đây, α là hệ số nhiệt điện, chỉ phụ thuộc vào các kim loại mà cặp nhiệt điện hoặc cặp nhiệt điện được cấu tạo. Giá trị của nó thường được biểu thị bằng microvolts trên mỗi độ.
Chênh lệch nhiệt độ của các điểm nối trong công thức này (T1 - T2): T1 là nhiệt độ của điểm nối nóng và tương ứng là T2 của giá lạnh. Công thức trên được minh họa rõ ràng trong Hình 1.
Hình 1. Nguyên lý cặp nhiệt điện
Bản vẽ này là cổ điển, nó có thể được tìm thấy trong bất kỳ sách giáo khoa vật lý. Hình vẽ cho thấy một vòng được tạo thành từ hai dây dẫn A và B. Đường giao nhau của dây dẫn được gọi là đường nối. Như thể hiện trong hình, trong một điểm nóng T1, bộ điều nhiệt có hướng từ kim loại B đến kim loại A. A trong một điểm nối lạnh T2 từ kim loại A đến kim loại B. Hướng của nhiệt kế được chỉ ra trong hình có giá trị đối với trường hợp khi nhiệt kế của kim loại A dương với kim loại B .
Cách xác định nhiệt điện của kim loại
Năng lượng nhiệt điện của kim loại được xác định liên quan đến bạch kim. Đối với điều này, một cặp nhiệt điện, một trong những điện cực trong đó là bạch kim (Pt) và cái còn lại là kim loại thử nghiệm, được nung nóng đến 100 độ C.. Giá trị millivolts thu được cho một số kim loại được hiển thị dưới đây.Hơn nữa, cần lưu ý rằng không chỉ độ lớn của thay đổi nhiệt, mà cả dấu hiệu của nó đối với bạch kim.
Trong trường hợp này, bạch kim đóng vai trò tương tự 0 độ trên thang đo nhiệt độ và toàn bộ thang đo của các giá trị thermopower như sau:
Antimon +4,7, sắt +1,6, cadmium +0,9, kẽm +0,75, đồng +0,74, vàng +0,73, bạc +0,71, thiếc +0,41, nhôm + 0,38, thủy ngân 0, bạch kim 0.
Sau bạch kim là các kim loại có nhiệt điện âm:
Cobalt -1,54, niken -1,64, hằng số (một hợp kim của đồng và niken) -3,4, bismuth -6,5.
Sử dụng thang đo này rất đơn giản để xác định giá trị của nhiệt điện được phát triển bởi một cặp nhiệt điện gồm nhiều kim loại khác nhau. Để làm điều này, nó là đủ để tính toán sự khác biệt đại số trong các giá trị của các kim loại mà các nhiệt điện được tạo ra.
Ví dụ: đối với cặp antimon-bismuth, giá trị này sẽ là +4,7 - (- 6,5) = 11,2 mV. Nếu một cặp sắt - nhôm được sử dụng làm điện cực, thì giá trị này sẽ chỉ là +1,6 - (+0,38) = 1,22 mV, ít hơn gần mười lần so với cặp đầu tiên.
Nếu mối nối lạnh được duy trì ở nhiệt độ không đổi, ví dụ 0 độ, thì nhiệt kế của mối nối nóng sẽ tỷ lệ thuận với sự thay đổi nhiệt độ, được sử dụng trong cặp nhiệt điện.
Làm thế nào nhiệt điện được tạo ra
Vào giữa thế kỷ 19, nhiều nỗ lực đã được thực hiện để tạo ra máy phát nhiệt - các thiết bị để tạo ra năng lượng điện, nghĩa là để cung cấp năng lượng cho nhiều người tiêu dùng khác nhau. Như những nguồn như vậy, nó được cho là sử dụng pin từ các cặp nhiệt điện nối tiếp. Thiết kế của một pin như vậy được hiển thị trong Hình 2.
Hình 2. Pin nhiệt, sơ đồ
Đầu tiên pin nhiệt điện được tạo ra vào giữa thế kỷ 19 bởi các nhà vật lý Oersted và Fourier. Bismuth và antimon được sử dụng làm nhiệt điện, chỉ là một cặp kim loại nguyên chất có năng lượng nhiệt điện cao nhất. Các mối nối nóng được làm nóng bằng các vòi đốt khí, trong khi các mối nối lạnh được đặt trong một bình chứa nước đá.
Trong các thí nghiệm với nhiệt điện, nhiệt điện sau đó đã được phát minh, phù hợp để sử dụng trong một số quy trình công nghệ và thậm chí cho chiếu sáng. Một ví dụ là pin Clamone, được phát triển vào năm 1874, có năng lượng khá đủ cho các mục đích thực tế: ví dụ, để mạ điện, cũng như sử dụng trong nhà in và xưởng khắc mặt trời. Cùng thời gian đó, nhà khoa học Noé cũng tham gia vào nghiên cứu về nhiệt điện tử, nhiệt điện của ông cũng khá phổ biến vào thời điểm đó.
Nhưng tất cả những thí nghiệm này, mặc dù thành công, đều thất bại, vì các nhiệt điện dựa trên cặp nhiệt kim loại nguyên chất có hiệu suất rất thấp, cản trở ứng dụng thực tế của chúng. Khói kim loại hoàn toàn có hiệu quả chỉ một phần mười của một phần trăm. Vật liệu bán dẫn có hiệu quả cao hơn nhiều: một số oxit, sunfua và các hợp chất intermetallic.
Cặp nhiệt điện bán dẫn
Một cuộc cách mạng thực sự trong việc tạo ra các cặp nhiệt điện được thực hiện bởi các tác phẩm của Viện sĩ A.I. Joffe. Vào đầu những năm 30 của thế kỷ XX, ông đã đưa ra ý tưởng rằng sử dụng chất bán dẫn có thể chuyển đổi năng lượng nhiệt, bao gồm cả năng lượng mặt trời, thành năng lượng điện. Nhờ vào nghiên cứu đã có vào năm 1940, một tế bào quang bán dẫn đã được tạo ra để chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện.
Ứng dụng thực tế đầu tiên cặp nhiệt điện bán dẫn rõ ràng nó nên được xem xét, một người cung cấp đảng phái người Hồi giáo, người đã có thể cung cấp năng lượng cho một số đài phát thanh đảng phái di động.
Cơ sở của máy phát nhiệt là các yếu tố từ hằng số và SbZn. Nhiệt độ của các mối nối lạnh được ổn định bằng nước sôi, trong khi các mối nối nóng được đốt nóng bằng ngọn lửa, trong khi chênh lệch nhiệt độ ít nhất 250 ... 300 độ được đảm bảo. Hiệu suất của một thiết bị như vậy không quá 1,5 ... 2,0%, nhưng năng lượng để cung cấp năng lượng cho các đài phát thanh là khá đủ.Tất nhiên, trong thời chiến, thiết kế của "cung thủ" là một bí mật quốc gia, và ngay cả bây giờ, thiết kế của nó đang được thảo luận trên nhiều diễn đàn Internet.
Máy phát nhiệt gia dụng
Đã vào những năm 50 sau chiến tranh, ngành công nghiệp Liên Xô bắt đầu sản xuất TGK - 3 máy phát nhiệt. Mục đích chính của nó là cung cấp năng lượng cho các đài phát thanh chạy bằng pin ở các khu vực nông thôn không bị nhiễm điện. Công suất máy phát điện là 3 W, giúp cung cấp năng lượng cho các máy thu pin, như Tula, Iskra, Tallinn B-2, Rodina-47, Rodina-52 và một số loại khác.
Sự xuất hiện của bộ phát nhiệt TGK-3 được thể hiện trong Hình 3.
Hình 3. Máy phát nhiệt TGK-3
Thiết kế máy phát nhiệt
Như đã đề cập, máy phát nhiệt được thiết kế để sử dụng ở các vùng nông thôn, nơi sử dụng ánh sáng đèn dầu hỏa "sét". Một chiếc đèn như vậy, được trang bị một máy phát nhiệt, không chỉ trở thành nguồn sáng mà còn là điện.
Đồng thời, chi phí nhiên liệu bổ sung là không cần thiết, bởi vì chính xác một phần dầu hỏa chỉ đơn giản bay vào đường ống đã biến thành điện. Hơn nữa, một máy phát điện như vậy luôn sẵn sàng hoạt động, thiết kế của nó đơn giản đến mức không có gì để đột nhập vào nó. Máy phát điện có thể chỉ đơn giản là nằm im, làm việc không tải, không sợ ngắn mạch. Tuổi thọ của máy phát điện, so với pin điện, dường như chỉ là vĩnh cửu.
Vai trò của ống xả của đèn dầu hỏa sét sét sét được chơi bởi phần hình trụ thuôn dài của kính. Khi sử dụng đèn cùng với bộ tạo nhiệt, kính được rút ngắn và một bộ truyền nhiệt kim loại 1 được lắp vào nó, như trong Hình 4.
Hình 4. Đèn dầu hỏa với máy phát nhiệt điện
Phần bên ngoài của bộ truyền nhiệt ở dạng lăng kính nhiều mặt mà trên đó các nhiệt điện được gắn. Để tăng hiệu quả truyền nhiệt, bộ truyền nhiệt bên trong có một số kênh dọc. Đi qua các kênh này, các khí nóng đi vào ống xả 3, đồng thời làm nóng nhiệt điện, chính xác hơn là các mối nối nóng của nó.
Một bộ tản nhiệt làm mát bằng không khí đã được sử dụng để làm mát các mối nối lạnh. Nó là một xương kim loại gắn liền với các bề mặt bên ngoài của các khối nhiệt.
Bình giữ nhiệt - TGK3 bao gồm hai phần độc lập. Một trong số họ tạo ra điện áp 2V ở dòng tải lên tới 2A. Phần này được sử dụng để thu được điện áp anốt của đèn bằng bộ chuyển đổi rung. Một phần khác có điện áp 1,2 V và dòng tải 0,5 A được sử dụng để cung cấp năng lượng cho dây tóc của đèn.
Thật dễ dàng để tính toán rằng công suất của máy phát nhiệt này không vượt quá 5 watt, nhưng nó là đủ cho máy thu, điều này giúp nó có thể làm sáng những buổi tối mùa đông dài. Bây giờ, tất nhiên, điều này có vẻ vô lý, nhưng vào thời đó, một thiết bị như vậy chắc chắn là một phép lạ của công nghệ.
Năm 1834, người Pháp Jean Charles Atanaz Peltier đã phát hiện ra hiệu ứng ngược lại với hiệu ứng Seebick. Ý nghĩa của khám phá là trong quá trình dòng điện đi qua đường giao nhau từ các vật liệu khác nhau (kim loại, hợp kim, chất bán dẫn) nhiệt được giải phóng hoặc hấp thụ, phụ thuộc vào hướng của dòng điện và loại vật liệu. Điều này được mô tả chi tiết ở đây: Hiệu ứng Peltier: hiệu ứng kỳ diệu của dòng điện
Xem thêm tại electro-vi.tomathouse.com
: