¿Cómo debo crear un calentador a partir de baterías (AA / AAA / 9V / C / D cualquiera servirá) que duren tanto como sea posible (cuanto más dure mejor)?
He visto esta publicación . Pero eso solo dura 45 minutos y no parece muy eficiente. ¿Hay alguna forma de que el calentador dure mucho tiempo? ¿Quizás haciendo que no se caliente tanto?
Necesito tener algo de calor hasta \ $ 60 ^ {\ circ} \ $ F deg (por ejemplo, si una tubería está a \ $ 30 ^ {\ circ} \ $ F deg, quiero calentarla a \ $ 60 ^ {\ circ} \ $ F ).
Comentarios
- ¿Cuánto necesita calentarse? Eso determina prácticamente todo lo demás.
- 50- 60 grados por ejemplo (no muy caliente, lo sé) Gracias por su respuesta
- ¿Es 50-60 por encima de la temperatura ambiente o un rango de temperatura objetivo? ¿F / C?
- ¿Puede usar energía química directamente para calentar la pipa? Por ejemplo, una batería AA alcalina puede contener 6 vatios-hora de energía. En comparación, se dice que una sola vela de té libera 150 Wh cuando se quema.
- ¿Qué tan grande es una pipa?
Respuesta
Mi intuición es que usar ese tipo de batería para crear más de un calentador de manos no es muy práctico. Para obtener una estimación de si la idea de un calentador a batería es factible, debe considerar la energía necesaria:
Cuando se calientan cosas, la energía se usa para hacer dos cosas:
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aumento de la temperatura: para calentar 1 kg de agua de 30 ° F a 60 ° F, necesita la siguiente energía: (4180 J / K) * 16.7K = 70KJ (capacidad calorífica multiplicada por la diferencia de temperatura en Kelvin). Como referencia: una batería AA alcalina tiene aproximadamente 9360J ( fuente ). Puede sustituir sus propios datos por p. Ej. su combinación de tubería (¿llena de agua?) para obtener el resultado para su aplicación.
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Reemplazar el calor que se pierde debido a un mal aislamiento: Si, por ejemplo, su tubería está más caliente que la temperatura ambiente, se enfriará más. Aquí también puede calcular la energía que se pierde de esta manera: P = (diferencia de temperatura) / (resistencia térmica) siendo P la pérdida de calor medida en W (= J / s)
Comenzaría por introducir los números de la parte 1 y luego agregaría una estimación para la parte 2 («si uso el aislamiento X, ¿cuánta energía necesitaría para que la temperatura sea constante durante el tiempo X?»). Luego compare la energía necesaria con la cantidad almacenada en el tipo de batería que desea usar.
Creo que puede asumir una eficiencia del 100%, pero es mejor que las baterías estén calientes o no entregarán su máxima potencia.
Respuesta
La fórmula para calcular la energía necesaria para calentar algo es: Q = masa * calor específico * diferencia de temperatura. No se necesita necesariamente la temperatura inicial, solo la diferencia. En su caso, serían unos 17 grados centígrados (lo siento, el sistema métrico aquí). Entonces, para calentar 10 g de aluminio, necesitaría Q = 0.01kg * 0.91kJ / kg * 17 = 154.7 J (Recuerde que 10g de Aluminio pesan aproximadamente 2 gramos más que una moneda de un dólar, por lo que no es mucho)
Creo que con una configuración muy eficiente podrías hacer que esto dure entre tres y cuatro horas. (2,300mAh * 1.5V = 3.5Wh, el tiempo depende de su corriente de salida y la potencia máxima de su batería).
Con respecto a su pregunta cómo hacer que dure más: Use una resistencia muy eficiente (casi el 100% eficiencia) bobina de calentamiento y un controlador PID (o incluso, si se quiere dejar fuera la parte integral, un controlador PD) para controlar la calefacción. Wikipedia tiene artículos bastante buenos sobre controladores PID.
Podrías usar un arduino u otro microcontrolador para implementar esto. Recuerde mantener la eficiencia energética, por lo que un arduino probablemente no sea la mejor opción con todos sus periféricos. Quizás pruebe con un simple chip AtMega 168 en su lugar. Este tutorial podría ser útil: http://interface.khm.de/index.php/lab/interfaces-advanced/sleep_watchdog_battery/