Jak mám postupovat při vytváření ohřívače z baterií (AA / AAA / 9V / C / D)? které vydrží co nejdéle (čím déle vydrží, tím lépe)?
Viděl jsem tento příspěvek . Ale to trvá jen 45 minut a nevypadá to moc efektivně. Existuje nějaký způsob, jak zajistit, aby ohřívač vydržel dlouho? Možná tím, že se neohřívá tak horký?
Potřebuji něco zahřát až do \ $ 60 ^ {\ circ} \ $ F deg (například pokud je potrubí na \ $ 30 ^ {\ circ} \ $ F deg, chci ho ohřát na \ $ 60 ^ {\ circ} \ $ F ).
Komentáře
- Kolik je potřeba k zahřátí? To určuje skoro všechno ostatní.
- 50- Například 60 stupňů (nevím moc horko) Děkuji za odpověď
- Je to 50–60 nad okolní teplotou nebo rozsah cílové teploty? F / C?
- Můžete použít chemická energie přímo k ohřevu vaší trubky? Například alkalická baterie AA může obsahovat 6 watthodin energie. Jedna čajová svíčka pro srovnání říká, že při spálení uvolní 150 Wh.
- jak velká je trubka?
Odpověď
Můj vnitřní pocit spočívá v tom, že použití tohoto druhu baterie k vytvoření více než ohřívač rukou není příliš praktický. Chcete-li získat odhad, zda je myšlenka ohřívače napájeného z baterie proveditelná, musíte se podívat na potřebnou energii:
Při ohřívání věcí se energie používá ke dvěma věcem:
-
zvýšení teploty: k ohřevu 1 kg vody z 30 ° F na 60 ° F potřebujete následující energii: (4180 J / K) * 16,7 K = 70 KJ (tepelná kapacita krát teplotní rozdíl v Kelvinech). Pro informaci: Alkalická baterie AA má přibližně 9360 J ( zdroj ). Můžete nahradit vlastní data např. kombinace potrubí (naplněné vodou?), abyste získali výsledek pro svou aplikaci.
-
výměna tepla, které se ztrácí kvůli špatné izolaci: pokud např. vaše potrubí je teplejší než okolní teplota, bude chladnější. Zde můžete také vypočítat ztrátu energie tímto způsobem: P = (teplotní rozdíl) / (tepelný odpor), přičemž P je ztráta tepla měřená ve W (= J / s)
Začal bych připojením čísel pro část 1 a poté přidal odhad pro část 2 („Pokud použiji izolaci X, kolik energie bych potřeboval, aby teplota byla konstantní po dobu X?“). Poté porovnejte potřebnou energii s množstvím uloženým v typu baterie, kterou chcete použít.
Myslím, že můžete předpokládat téměř stoprocentní účinnost, ale lepší je mít baterie teplé nebo nebudou dodávat plný výkon.
Odpověď
Vzorec pro výpočet energie potřebné k zahřátí je: Q = hmotnost * specifické teplo * teplotní rozdíl. Počáteční teplota není nutně nutná, pouze rozdíl. Ve vašem případě by to bylo asi 17 stupňů Celsia (promiňte, metrický systém zde). Takže k ohřátí 10 g hliníku byste potřebovali Q = 0,01 kg * 0,91 kJ / kg * 17 = 154,7 J (Pamatujte, že 10 g hliníku váží jen o 2 gramy více než jedna dolarová mince – takže to není moc)
Myslím, že s velmi efektivním nastavením by to mohlo trvat asi tři až čtyři hodiny. (2 300 mAh * 1,5 V = 3,5 Wh, doba závisí na vašem výstupním proudu a maximálním výkonu baterie).
Pokud jde o otázku, jak prodloužit životnost: Použijte velmi účinný odpor (téměř 100% účinnost) topná spirála a PID regulátor (nebo, pokud chcete vynechat jeho integrální část, PD regulátor) pro ovládání topení. Wikipedia má docela dobré články o PID regulátorech.
K implementaci můžete použít Arduino nebo jiný mikrokontrolér. Nezapomeňte zůstat energeticky efektivní, takže arduino pravděpodobně není nejlepší volbou se všemi svými periferiemi. Možná místo toho zkuste jednoduchý čip AtMega 168. Tento návod může být užitečný: http://interface.khm.de/index.php/lab/interfaces-advanced/sleep_watchdog_battery/