土木在线论坛 \ 水利工程 \ 机电设备 \ DIY一个不用电的“智能”风扇

DIY一个不用电的“智能”风扇

发布于:2013-04-25 15:18:25 来自:水利工程/机电设备 [复制转发]
夏天就要到了,相信不少人的笔记本风扇又不堪重负了。想不想要一个只要设备发热,叶片就徐徐旋转的小风扇?这个利用热电效应原理的温差发电风扇就能满足你的需求!
j8RX8p5MuykjdEeqDHb3nBk9APLnLHSPxMguHkDcbgEABAAAqwIAAEpQ_555x370.jpg
我给朋友捎了一个不耗电的ECOFan风扇(译注:一种利用热能发电作为能源的风扇),这个概念相当酷,所以打算自己从头仿制一个。一个反向安装的半导体制冷片通过温差发电给风扇供应能源。也就是说,只要把它放在温暖的炉子上头,它就会吸收热能驱动风扇转动。
我一直想做个斯特林发动机,可惜复杂度略高。不过这个温差发电的小风扇很简单,适合在一个周末里搞定。
温差发电机原理
温差发电依靠帕耳帖效应,这种效应常用于cpu散热器和袖珍冰箱里的半导体制冷片上。通常使用时我们给制冷片施加电流,一面就会变热而另一面变冷。但是这个效应也可以反过来:只要制冷片两端有温差就会产生电压。
塞贝克效应和帕尔帖效应
不同的金属导体(或半导体)具有不同的自由电子密度(或载流子密度),当两种不同的金属导体相互接触时,在接触面上的电子就会由高浓度向低浓度扩散。而电子的扩散速率与接触区的温度成正比,所以只要维持两金属间的温差,就能使电子持续扩散,在两块金属的另两个端点形成稳定的电压。由此产生的电压通常每开尔文温差只有几微伏。这种塞贝克效应通常应用于热电偶,用来直接测量温差。
8pQo4p6K8UCrzDVW7Sc8tqPD5UdzNsHiUjaK-2G4ff7cAAAA5gAAAEpQ.jpg
一个温差发电电路由两种赛贝克系数不同的材料接触构成(比如P型半导体和N型半导体)。如果没有负载,电路中不会有电流但是两端会有电动势,这时候它以检测温度的热电偶方式工作。
帕尔贴效应是塞贝克效应的逆效应,可以产生在两种不同金属的交界面,或者一种多相材料的不同相界间,也可以产生在非匀质导体的不同浓度梯度范围内。当对上述三种材料通入电流时,金属1会对金属2或相1对相2,或浓度点C1与C2间产生放热或吸热反应。简而言之,当在两种金属(或半导体)回路上施加电压通入电流后,不同金属的接触点会有一个温差。
由于半导体温差电材料的品质因数比金属的高得多,所以有实用价值的温差电材料都是用半导体材料制成的。帕尔贴器件是利用半导体的帕尔贴效应制冷的器件,实用的半导体制冷器由很多对热电元件经并联、串联组合而成,也称热电堆。单级热电堆可得到大约60℃的温差。热电堆也可根据塞贝克效应工作把热能(即内能)转化为电能进行温差发电。当温差电堆两端处于不同温度时,就会产生电动势,可以输出功率。
制作工具和材料
工具

  • 电磨
  • 钢锯
  • C型架子
  • 锉刀/砂纸
  • 电烙铁
材料

  • 一个12cm的CPU散热器
  • 一个半导体制冷片
  • 一个1.5V额定电压的电动机
  • 一个旧的奔腾II CPU散热器
  • 一个6英寸的遥控飞机螺旋桨
  • 一些1/8英寸厚的废铝片
  • 6套螺母和螺栓
制作过程制作过程很简单,大多数部件直接在网上买最便宜的就行。最大的花费是那个12cm大的热管散热器,价值20美元。但是它附带了大部分能直接应用的安装配件和配套螺丝,没有这些配件会带来很多麻烦。
yHvbU8eGtFo2wLxPjtDAIpLUFM0aeyeyYQr9SbN1N6QABAAAqwIAAEpQ_555x370.jpg
半导体制冷片来自一家本地店铺(因为我想尽早拿到周末开工)。可以买到适应更高温度的温差发电专用片(黑贵!),不过大多数情况下不太需要,热源不过是壁炉和开水的程度。
制冷片大约能产生1.5~3V的电压,提供的能量也不大。Radio Shack的小电机很合适(3美元)。用作风扇的是一个遥控飞机的螺旋桨,安装时稍费了一些力。
底板的原材料是1/8英寸厚的铝板,用钢锯锯下需要的尺寸然后打磨边缘就好。
制作的时候不怎么需要计划和图纸,因为你只需要把一叠材料对齐夹住,然后在差不多的地方钻出螺丝孔就好,一只手也能胜任。有些手工误差都不打紧。也许你愿意把孔的位置角度都规划对齐,但是我觉得越简单越好。
我给电机做了一个小支架,这样风扇离顶部的热管散热片更近,能更好地帮助散热。
整个风扇的底座是一个奔腾II的散热器。它有两个作用,一是支撑风扇,二是收集热量在半导体制冷片的两面制造温差。
npK6y-Y9UTKe8TR2o4F-5ibq7eh7K0gICXwD4FH0pW-rAgAAAAQAAEpQ_555x832.jpg
7NcyfGpUo3oJK4L0M6w9Xns0sV1B3xloMuCZuk1lYmarAgAAAAQAAEpQ_555x832.jpg
第一次运行的时候,顶部的热管散热片只是稍微温暖。这个风扇的散热效率比买来的EcoFan更好,可以在炉子前面正常工作。



j8RX8p5MuykjdEeqDHb3nBk9APLnLHSPxMguHkDcbgEABAAAqwIAAEpQ_555x370.jpg


8pQo4p6K8UCrzDVW7Sc8tqPD5UdzNsHiUjaK-2G4ff7cAAAA5gAAAEpQ.jpg


yHvbU8eGtFo2wLxPjtDAIpLUFM0aeyeyYQr9SbN1N6QABAAAqwIAAEpQ_555x370.jpg


npK6y-Y9UTKe8TR2o4F-5ibq7eh7K0gICXwD4FH0pW-rAgAAAAQAAEpQ_555x832.jpg


7NcyfGpUo3oJK4L0M6w9Xns0sV1B3xloMuCZuk1lYmarAgAAAAQAAEpQ_555x832.jpg

全部回复(10 )

只看楼主 我来说两句
  • tzy13213585549
    第一天看了好笑(太噢特啦),现在要动手做一个,加24v电压制冷的东东。
    2013-07-09 17:36:09

    回复 举报
    赞同0
  • a372165011
    a372165011 板凳
    洛阳陶振豫 发表于 2013-7-4 14:00 为了凉快要风扇 为了风扇要火炉i 这不合适吧 哈哈历害,为了风扇要火炉i
    2013-07-05 07:58:05

    回复 举报
    赞同0
加载更多
这个家伙什么也没有留下。。。

机电设备

返回版块

3.79 万条内容 · 97 人订阅

猜你喜欢

阅读下一篇

凹洞风力发电机运行效果有人知道么?

在广州路过珠江城,这座建筑以利用风能发电为切入点,借助空气动力学的原理创造了一个非正常形态,仔细观察了一下,凹洞里的风力发电机确实在转.有没有人知道它的实际运行效果怎么样?

回帖成功

经验值 +10