Come devo fare per creare un riscaldatore dalle batterie (AA / AAA / 9V / C / D va bene) che dura il più a lungo possibile (più dura e meglio è)?
Ho visto questo post . Ma dura solo 45 minuti e non sembra molto efficiente. Cè un modo per far durare a lungo la stufa? Forse facendola non riscaldare così calda?
Ho bisogno di riscaldare qualcosa fino a \ $ 60 ^ {\ circ} \ $ F deg (ad esempio se una pipe è a \ $ 30 ^ {\ circ} \ $ F deg, voglio riscaldarla a \ $ 60 ^ {\ circ} \ $ F ).
Commenti
- Quanto deve riscaldarsi? Questo determina praticamente tutto il resto.
- 50- 60 gradi ad esempio (non molto caldo lo so) Grazie per la tua risposta
- È 50-60 sopra la temperatura ambiente o è un intervallo di temperatura target? F / C?
- Puoi usare energia chimica direttamente per riscaldare la pipa? Ad esempio, una batteria alcalina AA potrebbe contenere 6 Wattora di energia. Si dice che una singola candela da tè, per confronto, rilasci 150 Wh quando viene bruciata.
- quanto è grande è una pipa?
Risposta
La mia sensazione istintiva è che usare quel tipo di batteria per creare più di uno scaldamani non è molto pratico. Per avere una stima se lidea di un riscaldatore alimentato a batteria è fattibile, devi considerare lenergia necessaria:
Quando si riscaldano le cose, lenergia viene utilizzata per fare due cose:
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innalzamento della temperatura: per riscaldare 1 kg di acqua da 30 ° F a 60 ° F è necessaria la seguente energia: (4180 J / K) * 16,7 K = 70 KJ (capacità termica moltiplicata per differenza di temperatura in Kelvin). Per riferimento: una batteria alcalina AA ha circa 9360J ( sorgente ). Puoi sostituire i tuoi dati ad es. la tua combinazione di tubi (riempita dacqua?) per ottenere il risultato per la tua applicazione.
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sostituire il calore perso a causa di un cattivo isolamento: se ad es. la tua pipa è più calda della temperatura ambiente diventerà più fredda. Qui puoi anche calcolare lenergia persa in questo modo: P = (Differenza di temperatura) / (resistenza termica) dove P è la perdita di calore misurata in W (= J / s)
Comincerei inserendo i numeri per la parte 1 e poi aggiungerei una stima per la parte 2 (“se uso lisolamento X, di quanta energia avrei bisogno per avere la temperatura costante per il tempo X?”). Quindi confronta lenergia necessaria con la quantità immagazzinata nel tipo di batteria che desideri utilizzare.
Penso che si possa presumere unefficienza del 100%, ma è meglio che le batterie siano calde o non erogheranno il loro piena potenza.
Risposta
La formula per calcolare lenergia necessaria per riscaldare qualcosa è: Q = massa * calore specifico * differenza di temperatura. La temperatura di partenza non è necessariamente necessaria, solo la differenza. Nel tuo caso sarebbe circa 17 gradi Celsius (scusate, sistema metrico qui). Quindi per riscaldare 10 g di alluminio avresti bisogno di Q = 0,01 kg * 0,91 kJ / kg * 17 = 154,7 J (Ricorda che 10 g di alluminio pesa circa 2 grammi in più di una moneta da un dollaro, quindi non è molto)
Penso che con una configurazione molto efficiente potresti farla durare dalle tre alle quattro ore. (2.300 mAh * 1,5 V = 3,5 Wh, il tempo dipende dalla corrente di uscita e dalla potenza massima della batteria).
Per quanto riguarda la tua domanda su come farla durare più a lungo: usa una resistenza molto efficiente (quasi il 100% efficienza) batteria di riscaldamento e un PID-Controller (o anche, se si vuole tralasciare la parte integrante, un PD-Controller) per il controllo del riscaldamento. Wikipedia ha articoli piuttosto buoni sui controller PID.
Potresti usare un arduino o un altro microcontrollore per implementarlo. Ricorda di rimanere efficiente dal punto di vista energetico, quindi un arduino probabilmente non è la scelta migliore con tutte le sue periferiche. Forse prova invece un semplice chip AtMega 168. Questo tutorial potrebbe essere utile: http://interface.khm.de/index.php/lab/interfaces-advanced/sleep_watchdog_battery/