Hvordan skal jeg gå til at oprette et varmelegeme fra batterier (AA / AAA / 9V / C / D enhver vil gøre) der varer så længe som muligt (jo længere varer jo bedre)?
Jeg har set dette indlæg . Men det varer kun 45 minutter og virker ikke meget effektivt. Er der nogen måde, hvorpå jeg kan få varmelegemet til at vare længe? Måske ved at få det til ikke at varme op så varmt?
Jeg har brug for noget varme op til \ $ 60 ^ {\ circ} \ $ F deg (for eksempel hvis et rør er ved \ $ 30 ^ {\ circ} \ $ F deg, vil jeg varme det op til \ $ 60 ^ {\ circ} \ $ F ).
Kommentarer
- Hvor meget har det brug for at varme op? Det bestemmer stort set alt andet.
- 50- 60 grader for eksempel (ikke meget varmt ved jeg det) Tak for dit svar
- Er det 50-60 over det omgivende eller et måltemperaturområde? F / C?
- Kan du bruge kemisk energi direkte til opvarmning af dit rør? For eksempel kan et alkalisk AA-batteri muligvis indeholde 6 Watt-timer energi. Et enkelt te-lys til sammenligning siges at frigive 150 Wh, når det brændes.
- hvor stort er et rør?
Svar
Min tarmfølelse er, at jeg bruger den slags batteri til at skabe mere end en håndvarmer er ikke særlig praktisk. For at få et skøn, hvis ideen om en batteridrevet varmelegeme er gennemførlig, skal du se på den nødvendige energi:
Når du opvarmer ting, bruges energien til at gøre to ting:
-
hæve temperaturen: for at opvarme 1 kg vand fra 30 ° F til 60 ° F har du brug for følgende energi: (4180 J / K) * 16,7K = 70KJ (varmekapacitet gange temperaturforskel i Kelvin). Til reference: Et alkalisk AA-batteri har ca. 9360J ( kilde ). Du kan erstatte dine egne data med f.eks. din rørkombination (vandfyldt?) for at få resultatet til din applikation.
-
udskiftning af varmen, der går tabt på grund af dårlig isolering: Hvis f.eks. dit rør er varmere end den omgivende temperatur, det bliver koldere. Her kan du også beregne den energi, der går tabt på denne måde: P = (Temperaturforskel) / (termisk modstand) hvor P er den tabte varme målt i W (= J / s)
Jeg ville starte med at tilslutte numrene til del 1 og derefter tilføje et estimat for del 2 (“hvis jeg bruger isolering X, hvor meget energi skal jeg have for at temperaturen skal være konstant i tiden X?”). Sammenlign derefter den nødvendige energi med den mængde, der er gemt i den type batteri, du vil bruge.
Jeg tror, du kan antage stort set 100% effektivitet, men bedre hvis batterierne er varme, ellers leverer de ikke deres fuld effekt.
Svar
Formlen til beregning af den nødvendige energi til opvarmning af noget er: Q = masse * specifik varme * temperaturforskel. Starttemperaturen er ikke nødvendigvis nødvendig, kun forskellen. I dit tilfælde ville det være omkring 17 grader celsius (undskyld, metrisk system herovre). Så for at opvarme 10 g aluminium ville du have brug for Q = 0,01 kg * 0,91 kJ / kg * 17 = 154,7 J (Husk at 10 g aluminium bare vejer cirka 2 gram mere end en mønt på en dollar – så det er ikke særlig meget)
Jeg tror med en meget effektiv opsætning, at du kan bringe dette til at vare omkring tre til fire timer. (2.300mAh * 1.5V = 3.5Wh, tid afhængig af din batteris udgangsstrøm og maksimale effekt).
Hvad angår dit spørgsmål, hvordan du får det til at vare længere: Brug en meget effektiv modstand (næsten 100% effektivitet) varmebatteri og en PID-controller (eller endda, hvis du vil udelade den integrerede del, en PD-controller) til styring af opvarmningen. Wikipedia har ret gode artikler om PID-controllere.
Du kan bruge en arduino eller en anden mikrocontroller til at implementere dette. Husk at være energieffektiv, så en arduino er sandsynligvis ikke det bedste valg med alle perifere enheder. Måske prøve en simpel AtMega 168-chip i stedet. Denne vejledning kan være nyttig: http://interface.khm.de/index.php/lab/interfaces-advanced/sleep_watchdog_battery/