Hoe moet ik een verwarmer maken van batterijen (AA / AAA / 9V / C / D is voldoende) die zo lang mogelijk meegaan (hoe langer hoe beter)?
Ik heb deze post gezien. Maar dat duurt maar 45 minuten en lijkt niet erg efficiënt. Is er een manier om de kachel lang mee te laten gaan? Misschien door hem niet zo heet te laten opwarmen?
Ik heb iets warmte nodig tot \ $ 60 ^ {\ circ} \ $ F deg (als een pijp bijvoorbeeld \ $ 30 ^ {\ circ} \ $ F deg is, wil ik deze opwarmen tot \ $ 60 ^ {\ circ} \ $ F ).
Reacties
- Hoeveel heeft het nodig om op te warmen? Dat bepaalt vrijwel al het andere.
- 50- 60 graden bijvoorbeeld (niet erg heet weet ik) Bedankt voor je antwoord
- Is dat 50-60 graden boven omgevingstemperatuur, of een doeltemperatuurbereik? F / C?
- Kun je chemische energie direct om je pijp te verwarmen? Een alkaline AA-batterij kan bijvoorbeeld 6 watt-uur aan energie bevatten. Ter vergelijking: een theekaars geeft 150 Wh vrij bij verbranding.
- hoe groot is een pijp?
Answer
Ik heb het gevoel dat het gebruik van dat soort batterij om meer dan een handwarmer is niet erg praktisch. Om een schatting te krijgen of het idee van een verwarming op batterijen haalbaar is, moet je kijken naar de benodigde energie:
Bij het verwarmen van dingen wordt de energie gebruikt om twee dingen te doen:
-
het verhogen van de temperatuur: om 1 kg water te verwarmen van 30 ° F naar 60 ° F heb je de volgende energie nodig: (4180 J / K) * 16,7 K = 70 KJ (warmtecapaciteit maal temperatuurverschil in Kelvin). Ter referentie: een alkaline AA-batterij heeft ongeveer 9360 J ( bron ). U kunt uw eigen gegevens vervangen door bijv. uw pijp (met water gevuld?) combinatie om het resultaat voor uw toepassing te krijgen.
-
het vervangen van de warmte die verloren gaat door slechte isolatie: als bijv. je pijp is warmer dan de omgevingstemperatuur dan wordt hij kouder. Hier kun je ook de energie berekenen die op deze manier verloren gaat: P = (temperatuurverschil) / (thermische weerstand) waarbij P het warmteverlies is gemeten in W (= J / s)
Ik zou beginnen met het invoeren van de cijfers voor deel 1 en dan een schatting toevoegen voor deel 2 (“als ik isolatie X gebruik, hoeveel energie heb ik dan nodig om de temperatuur constant te houden voor tijd X?”). Vergelijk vervolgens de benodigde energie met de hoeveelheid opgeslagen in het type batterij dat u wilt gebruiken.
Ik denk dat u vrijwel 100% efficiëntie kunt aannemen, maar het is beter dat de batterijen warm zijn, anders leveren ze niet hun vol vermogen.
Antwoord
De formule om de energie te berekenen die nodig is om iets op te warmen is: Q = massa * soortelijke warmte * temperatuur verschil. De starttemperatuur is niet per se nodig, alleen het verschil. In jouw geval zou dat ongeveer 17 graden Celsius zijn (sorry, metrisch systeem hier). Dus om 10 g aluminium op te warmen heb je Q = 0,01 kg * 0,91 kJ / kg * 17 = 154,7 J nodig (Onthoud dat 10 g aluminium slechts ongeveer 2 gram meer weegt dan een munt van één dollar – dus het is niet veel) / p>
Ik denk dat je dit met een zeer efficiënte installatie ongeveer drie tot vier uur kunt laten duren. (2300 mAh * 1,5 V = 3,5 Wh, tijd afhankelijk van uw uitgangsstroom en het maximale vermogen van uw batterij).
Met betrekking tot uw vraag hoe u deze langer kunt laten meegaan: gebruik een zeer efficiënte weerstand (bijna 100% efficiëntie) verwarmingsspiraal en een PID-regelaar (of zelfs, als u het integrale onderdeel wilt weglaten, een PD-regelaar) om de verwarming te regelen. Wikipedia heeft behoorlijk goede artikelen over PID-controllers.
Je zou een arduino of een andere microcontroller kunnen gebruiken om dit te implementeren. Denk eraan om energiezuinig te blijven, dus een arduino is waarschijnlijk niet de beste keuze met al zijn randapparatuur. Probeer in plaats daarvan misschien een eenvoudige AtMega 168-chip. Deze tutorial kan nuttig zijn: http://interface.khm.de/index.php/lab/interfaces-advanced/sleep_watchdog_battery/