Paraboloid là một hình dạng thú vị với một số đặc điểm đáng kinh ngạc. Nó có khả năng tập trung ánh sáng, sóng điện tử, âm thanh, v.v. vào trọng tâm của nó. Để tìm tiêu điểm của một paraboloid, người ta phải sử dụng công thức:y=P∗x2{\displaystyle y=p*x^{2}}
Bếp parabol đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ nay. Ý tưởng tập trung ánh sáng bằng gương cong được phát triển bởi người Hy Lạp, người Aztec, người Inca, người La Mã và người Trung Quốc. Người Inca sử dụng đồng và vàng để làm gương và họ xây dựng những công trình kiến trúc cao vài tầng. Công nghệ này dường như đã xuất hiện cùng thời điểm đối với mỗi nền văn minh. Người ta cho rằng Archimedes đã khai thác công nghệ W để bảo vệ Syracuse khỏi hạm đội La Mã xâm lược vào năm 212 trước Công nguyên.
Nội dung
Bếp năng lượng mặt trời Parabol của tôi
Lưu ý tiêu điểm của các parabol khác nhau là như nhau.Một mô tả ngắn gọn
Lúc đầu, tôi rất cởi mở với mọi việc để chế tạo bếp năng lượng mặt trời . Tôi đang nghĩ đến việc xây dựng hình paraboloid của mình từ lõi ngô và sau đó dán những mảnh thủy tinh nhỏ vào đó như tôi đã thấy những người khác làm. Tuy nhiên, phải mất rất nhiều thời gian để thu thập vật liệu lõi ngô và tạo ra một hình paraboloid từ nó, chưa nói đến vật liệu có tiêu điểm chính xác. Một món ăn được quyên góp vẫn có thể sử dụng được nhưng sẽ không có khả năng chịu nhiệt như tôi mong muốn, vì vậy tôi bắt đầu tìm một món ăn khác. Một ngày nọ, khi lục lọi quanh Arcata Scrap and Salvage , tôi tình cờ thấy một đĩa vệ tinh dạng lưới cũ và tôi biết mình đã tìm thấy chiếc bếp của mình. Người cố vấn của tôi Bart Orlando và tôi đã kéo nó đến Thư viện Xe đạp, nơi chiếc bếp của tôi bắt đầu thành hình.
Vị trí và trợ giúp
Hầu hết quá trình xây dựng và thử nghiệm diễn ra tại Thư viện Xe đạp Arcata với sự giúp đỡ của Bart Orlando . Tuy nhiên, tôi thực hiện hầu hết công việc cắt tấm kim loại tại phòng thí nghiệm điêu khắc HSU. Chúng tôi cũng sử dụng các công cụ chạy bằng bàn đạp ở đó để chế tạo vỉ nướng dạng tấm nóng gắn trên đó.
Vật liệu được sử dụng
- Đĩa vệ tinh (đường kính 6 ft.)
- tấm nhôm
- Ống dẫn ống
- Một vành xe đạp
- Đinh tán và vòng đệm bằng nhôm
- Ốc vít
Phương pháp
Ý tưởng cơ bản là sử dụng đĩa vệ tinh và tấm nhôm đinh tán cho nó. Điều này là do đĩa vệ tinh vốn đã có dạng paraboloid với tiêu điểm khá chính xác. Tấm nhôm phải được cắt thành các mảnh hình tam giác và sau đó được khoan ở 3-5 vị trí để làm đinh tán. Chúng sẽ phù hợp với hình dạng của paraboloid và không làm giảm tính toàn vẹn của tiêu điểm. Chúng tôi muốn nhôm chính xác nhất có thể để đảm bảo rằng nó phản chiếu đủ ánh sáng để chiên một ít khoai tây. Tôi muốn làm nhiều việc hơn là đun nước bằng nồi cơm điện.
Lò nướng dạng tấm nóng được làm từ ống dẫn và vành xe đạp. Chúng tôi sẽ làm phẳng các đầu của ống dẫn để gắn vào ống trung tâm và vành dễ dàng hơn, sau đó bắt vít tất cả lại với nhau. Chúng tôi quyết định rằng gimble sẽ là lựa chọn tốt nhất cho dự án này, để chúng tôi có thể di chuyển chảo (hoặc nồi) theo bất kỳ hướng nào cần thiết để nhận được ánh sáng mặt trời tối ưu. Đây là một thiết kế phức tạp hơn, nhưng nó giúp món ăn tự do hơn và khả năng làm nóng cao hơn.
Chúng tôi bắt đầu dự án bằng cách thử nghiệm món ăn mà Bart có tại Thư viện Xe đạp. Nó hơi thuôn dài và không lõm nhiều nên chúng tôi quyết định kiểm tra độ chính xác của tiêu điểm. Tôi dán vài mảnh mylar lên đó rồi cùng Bart đem nó ra phơi nắng. Hóa ra món ăn có nhiều điểm nhấn vì hình dạng thuôn dài của nó. Tôi phải tìm một món ăn khác nếu muốn có thể chiên thức ăn bằng nó. Cái mà chúng tôi vừa có sẽ không cắt nó. Đó là khi tôi thực hiện chuyến đi đến Arcata Scrap and Salvage và tìm thấy món ăn hoàn hảo cho dự án của mình.
Xây dựng cuối cùng
bạn có thấy ánh sáng phản chiếu trên tay tôi không?Sẵn sàng
Cưa bỏ cột gắn cũ.Chúng tôi bắt đầu bằng việc tháo rời tâm điểm của món ăn. Có một chiếc cột bất tiện nhô ra khỏi trung tâm, không phù hợp với thiết kế mà chúng tôi đang hướng tới. Chúng tôi lấy một chiếc máy mài ra và cưa xuyên qua kim loại để có thể điều khiển đường ống thành một vỉ nướng trên đĩa nóng. Vì cột bị uốn cong gần chân đế nên chúng tôi nhận thấy rằng nó có thể không phù hợp với các chi tiết thiết kế của chúng tôi. May mắn thay, chúng tôi nhận thấy rằng chúng tôi có thể tháo cột bằng cách nới lỏng một chốt ở chân đế và điều đó cho phép nó trượt ra ngoài. Sau này, chúng tôi đã tìm được một chiếc cột dài hơn, nhưng vào thời điểm đó, chúng tôi đang dự định sử dụng chiếc cột đi kèm với món ăn. Chúng tôi cũng phải loại bỏ một loạt ống và vật dụng linh tinh dính ra phía sau đĩa. Chúng là những thứ giúp giữ cho món ăn được cân bằng tại chỗ nhưng không cần thiết trong thiết kế của chúng tôi. Sau đó, món ăn đã sẵn sàng để biến đổi.
Bếp nướng nóng
Bước tiếp theo là chế tạo một bếp nướng dạng tấm nóng. Tiêu điểm ban đầu nằm trong khoảng từ 27-31" nhưng chúng tôi đã quên chính xác. Để tạo ra ngàm, chúng tôi cần biết thời gian thực hiện nó, vì vậy tôi quyết định tìm tiêu điểm lý thuyết bằng cách sử dụng công thức:x2=4∗P∗y{\displaystyle x^{2}=4*p*y}
Khoan lỗ trên ống dẫn bằng bàn đạp.
Đảm bảo ống dẫn được uốn đúng góc.
Giảm kích thước cột gắn kết.
Bây giờ tất cả những gì chúng ta phải làm là chốt tất cả lại với nhau.
Kết thúc gương
Bart đã mua một loạt tấm kim loại mà anh ấy muốn sử dụng cho dự án trước đó, nhưng quyết định rằng món ăn của tôi có thể sử dụng chúng. Không có đủ miếng cắt để che toàn bộ diện tích bề mặt của chiếc đĩa và tôi phải mang một ít tấm nhôm vụn đến phòng thí nghiệm điêu khắc HSU để cắt chúng thành hình tam giác. Sau khi đã được cắt, chúng cần được chuẩn bị cho việc tán đinh. Mất khoảng nửa giờ để khoan lỗ trên tất cả các mảnh và chúng nhanh chóng sẵn sàng để gắn chặt vào đĩa. Trong khi đặt các mảnh vào đúng vị trí, chúng tôi nhận thấy rằng các lỗ mà chúng tôi đã khoan không phải lúc nào cũng khớp với mẫu của lưới và có những khu vực mà lưới được phủ bằng các mảnh kim loại nguyên khối. Những lĩnh vực này phải được xử lý khác nhau. Ở một số khu vực, chúng tôi có thể khoan lỗ xuyên qua kim loại để làm đinh tán, còn ở những khu vực khác, chúng tôi nghĩ ra cách sử dụng một sợi dây mỏng để gắn các mảnh. Tôi sử dụng một chiếc kẹp giấy tìm thấy trên mặt đất và nhét nó qua lỗ rồi xuyên qua tấm lưới phía trên hình tam giác một chút. Dùng kìm, tôi xoắn các đầu của chiếc kẹp giấy để tạo thành một cái kẹp chặt trên kim loại; nó hoạt động khá tốt. Tôi cũng có thể có được những chiếc đinh tán có phạm vi bám lớn hơn và điều đó giúp ích cho những khu vực dày hơn. Sau khi tất cả các mảnh đã được đinh tán vào đúng vị trí, chúng tôi nhận thấy có một khoảng trống - không có đủ tấm kim loại để che toàn bộ chiếc đĩa. Tôi đã khoan thêm một số lỗ trên những mảnh vụn mà tôi có và có thể gắn chúng vào đĩa. Vẫn còn một khoảng trống nhỏ, nhưng điều đó thực sự không thành vấn đề vì đĩa rất lớn và phần lớn đã được phủ kín. Bước cuối cùng là đánh bóng nhôm cho đến khi hoàn thiện.
Thêm sức mạnh cho bàn đạp! Bart Orlando cố vấn.
Lấy số đo để tính trọng tâm.Sản phẩm cuối cùng
Bây giờ món ăn đã sẵn sàng để nấu. Nó có thể cần một chút tỏa sáng với một ít Citra-Sol hoặc thứ gì đó tương tự, nhưng ngay cả khi không có công việc tỏa sáng, tiêu điểm vẫn trở nên khá nóng. Về việc sắp xếp món ăn, tất cả những gì chúng ta cần là tựa nó vào một vật gì đó. Có một giá đỡ ở phía sau nó với khả năng cắm xuống đất. Để làm được điều đó, tôi sẽ phải tìm một đoạn ống dài có đường kính khoảng 3 1/2" và dày ít nhất 1/4".
Sản phẩm cuối cùng.
Món nướng trên đĩa nóng đã hoàn thành.
Kiểm tra
Bếp năng lượng mặt trời của tôi rất tuyệt vời để nấu bánh mì kẹp thịt chay và đậu. Lúc 1 giờ chiều, món ăn nóng lên tới 400 o F. Khoảng 2 giờ - 3 giờ chiều, món ăn nóng lên tới 350 o F. Tôi nhận thấy bếp không dễ làm cháy thức ăn. Khi tôi quên mất thứ gì đó đang nấu, mặt trời sẽ di chuyển trên bầu trời. Điều đó sẽ tự động giảm nhiệt ở tiêu điểm. Mọi thứ đã trở nên caramen, nhưng thật khó để đốt cháy thứ gì đó.
Chi phí cuối cùng
| Số lượng | Nguyên vật liệu | Nguồn | Chi phí ($) | Tổng cộng ($) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Đĩa vệ tinh | Phế liệu và cứu hộ Arcata | 40 | 40 |
| 1 | Đinh tán và vòng đệm | Phần cứng Hensel Ace | 25 | 25 |
| 1 | Những khu vực khác | Đã quyên góp | 0 | 0 |
| Tổng chi phí | 65 | |||
Everything else we had lying around at the bike library and was free (i.e. nuts & bolts, bike rims, pipes, tools). Bart gave me sheet metal that he was going to use for a different dish so that I could make mine.
Conclusions
The first time you construct a solar cooker, you learn a lot in terms of what methods and materials to incorporate in construction. The next cooker I make will probably be a lot easier since I've already been through it. Next time, I would like to use a lighter aluminum for the mirror finish. The dish is relatively light for it's size, but it's certainly difficult to handle on your own. I would also consider a dish without reinforcing structures. They got in the way when I was riveting, and as unable to attach the aluminum in some areas. In order to be exact, the mirror finish needs to coat the entire surface area of the dish. This increases the heat capacity. But considering my dish's size, I don't think that it will have a hard time reaching high temperatures. And it hasn't. I've been cooking lunch with it for the past few days now, without a shine job on the sheet aluminum.
Discussion
This project was the coolest thing I've done all year. Cooking food with my solar cooker is the best feeling in the world. It's cool to see something that I created work so well. The thing that I would like to add is a mount pole for the back of the dish. I am able to lean it up against a chair and stuff like that, but if i have to put it up at a hard angle, I might have a little more trouble. So that's something I'll have to think about, but for now, I'm having a blast in the afternoons cooking gardenburgers and fried potatoes.
Things to Keep in Mind/Common Errors to Avoid
- Watch out for stray rays of light that come off your cooker. They could possibly start a fire if you aren't careful. It isn't much of a worry if your dish is more concave, but the flatter the dish is, the more likely that you will have stray rays of light.
- Wear sunglasses when cooking because it gets really bright and hard for your eyes to handle.
- Use a cast-iron or some other type of black cooking pot/pan. Any other color might reflect the light and that's not what you want. The black absorbs the light and brings the temperature up in the pot/pan.
Related projects
Xem thêm
- Bộ tập trung parabol phức hợp
- Bộ phản xạ parabol phức hợp cho bếp năng lượng mặt trời
- Bếp năng lượng mặt trời parabol
- Cách xây dựng một paraboloid Tạo sơ đồ cần thiết để xây dựng một paraboloid từ một tấm phẳng với khoảng cách từ đỉnh đến tiêu điểm.