Studený parný stroj- PERPETIS (2014)

Je to tepelný stroj pracujúci z extrémne nízkeho rozdielu teplôt využívajúci tepelnú energiu miestnosti, premieňajúc ju na zreteľný mechanický pohyb.
K výrobe tohto stroja ma cca pred dvoma rokmi inšpiroval tento článok: https://hawelson.blog.cz/1011/perpetis-stroj-vyuzivajici-tepelnou-energii-z-prostoru 
 , kde je popísaný princíp. Približne pol roka mi v hlave vŕtala tá trubka vyrovnania hladín v kotli a turbíne, preto som po množstve náčrtov a pokusov vymyslel vlastné usporiadanie trubiek a celý stroj som pozmenil nasledovne: 
Nádoba výparníka je z nerezovej rúry, na rúru sú naspájkované Cu plechy, plochu pre prijímanie tepla zväčšujú ďaľšie dva medené plechy po stranách, tepelne sú s nádobou spojené samotiažnym prúdom kvapaliny v trubkách. 

Vytvorená para ide trubkou ku motoru, po ceste sa ešte prihrieva kúskom Cu plechu, rovnako ako v pôvodnom motore bublinky pár prebublávajú cez zaplavenú turbínku, turbínka je z mosadze , na prenesenie krútiaceho momentu sú použité 4 páry magnetov, stena skrinky turbínky je z nerezového plechu, pretože je takmer nemagnetický a má veľký merný elektrický odpor, čo znižuje straty vírivými prúdmi. 

Pary vychádzajú trubkou nahor do kondenzátora, ktorý je vyrobený z hrubého medeného plechu a dvoch nerezových naberačiek prispájkovaných zospodu, kde skondenzujú a tou istou trubkou sa kvapalina vracia späť do motora kde dopíňa hladinu kvapaliny (ak by sa kvapalina nedopíňala, tak by sa po čase všetká odparila, pretože je zohrievaná bublinkami pár). Prebytočná kvapalina steká do prepadovej trubky, ktorá ústi do spodnej časti výparníku.

Všetko čo sa týka výparníku je natreté čiernou matnou farbou, aby sa zvýšilo prijímanie tepla sálajúceho z priestoru. Kondenzátor je zateplený polyuretánovou izoláciou.

Plnenie: kompresorom bol odsaný vzduch, následne podtlakom vcucnutý éter, a znova, tak aby celý objem tvorila kvapalina. Stroj bol prihrievaný elektrickým varičom, po 10-20 minutách varu (para bola zachytávaná a kondenzovaná) bol stroj otočený tak aby plniacou trubkou vytieklo potrebné množstvo kvapaliny. Následne sa ešte niekoľko minút varilo, plniaca trubka bola stlačená na konci, ponorená počas varu do roztavenej spájky a stroj bol oodstavený z variča. po cca 1 minúte var ustal- z cínu prestali prskať bublinky éteru a malá časť spájky sa nasala do netesnosti stlačenej trubky, kde stuhla... po stuhnutí cínu bol stroj hermeticky uzavretý. Samozrejme sa to na prvý raz nepodarilo, pretože to kúpanie konca trubky v cíne mi napadlo až potom... :)

Rozmery stroja sú 31x21x42cm.
Médium: dietyléter
Stroj pracuje neprerušovane už pri rozdiele teplôt 1K medzi výparníkom a kondnzátorom
Otáčky cca 20/min
Mechanický výkon pri cca ideálnom zaťažení 95,89uW (áno mikro Wattov :)) pri 15 ot/min (na niťke závažie 0,572g, zdvihlo sa o 28,5 cm za 17 sekúnd)
Dodávaný tepelný výkon vypočítaný z odparovanej vody je 1,5 - 2 W
Účinnosť úctyhodných 0,005%
Poslanie: učebná pomôcka- vysvetlenie pojmov ako napr. var, vyparovanie, kondenzácia, tepelná rozťažnosť, premena tepelnej energie na mechanickú; možnosť názorného merania mechanického výkonu...

Projekt bol financovaný súťažou 4E-ON (ktorá bola tento rok zameraná na učebné pomôcky), na ktorej tento stroj vyhral 2. miesto. V súčasnosti je vystavený v SPŠE v Nových Zámkoch na 2. poschodí, učebňa USVA.

jeden z náčrtov

Približne podľa tohto som staval

hotovo...

 

Fotky z výroby:
Na začiatku bol plech,

zohnutý, zvarený

zvar, najkrajší z tých štyroch a aj tak nič moc... učil som sa...

sústruženie prípravku na ohýbanie 9mm trubiek; trvalo to cca 1,5 hodiny a motor toho útleho sústruhu bol neustále horúci...

nerezové naberačky pred popravou... z rúčok sú dnes obuváky :)

naznačená poloha naberačiek, naberačky pocínované

nový spôsob rysovania :)

prvá turbínka, niekomu sa možno v škole zapáčila, viac sme ju nenašli :)

umiestnená turbínka č. 2; mala trochu zmenený uhol sklonu lopatiek.

zostavovanie

tepelná izolácia č.1, polyuretán, vďaka nehode pri plnení stroja sa takmer celá krycia platňa rozpustila v éteri

Z plnenia nemám fotky, pretože som nemal dostatočný počet rúk :)

Najťažšie je spájkovanie nereze, vyvinul som si na to pastu z originál tavidla na nerez (chlorid zinočnatý + voda) do ktorého som za stáleho zohrievania a miešania pridal roztok éteru a kolofónie, až pokiaľ sa éter neodparil a miniatúrne čiastočky kolofónie vytvorili homogénnu kašovitú zmes s tavidlom. Ideálne je naniesť vrstvu tavidla na spájovaný povrch, zohriať ho spájkovačkou tak aby  začalo vrieť, nechať odpariť zvyšky vody, naniesť kašu a pomaly pocínovať.
Aj s týmto postupom je to dosť náročné, niekedy ho treba opakovať viac krát, preto je najlepšie - ak je to možné sa spájkovaniu nerezovej ocele vyhnúť.
Povrch by mal byť čo najjemnejšie opracovaný.