Jak mam zrobić grzałkę z baterii (wystarczy AA / AAA / 9V / C / D) trwa jak najdłużej (im dłużej trwa, tym lepiej)?
Widziałem ten post . Ale to trwa tylko 45 minut i nie wydaje się zbyt wydajne. Czy jest jakiś sposób, żebym mógł sprawić, by grzejnik działał długo? Może sprawiając, że nie nagrzewa się tak gorąco?
Potrzebuję czegoś podgrzanego do \ $ 60 ^ {\ circ} \ $ F deg (na przykład jeśli rura ma \ $ 30 ^ {\ circ} \ $ F deg, chcę ją podgrzać do \ $ 60 ^ {\ circ} \ $ F ).
Komentarze
- Ile trzeba nagrzać? To decyduje właściwie o wszystkim innym.
- 50- Na przykład 60 stopni (wiem niezbyt gorąco) Dziękuję za odpowiedź
- Czy to 50-60 powyżej temperatury otoczenia, czy docelowy zakres temperatur? F / C?
- Czy możesz użyć energii chemicznej bezpośrednio do ogrzewania rury? Na przykład bateria alkaliczna AA może zawierać 6 watogodzin energii. Dla porównania, jedna świeczka do herbaty wyzwala 150 Wh podczas spalania.
- jak duża to fajka?
Odpowiedz
Wydaje mi się, że używanie tego rodzaju baterii do tworzenia czegoś więcej niż ogrzewacz do rąk nie jest zbyt praktyczny. Aby oszacować, czy pomysł grzejnika zasilanego baterią jest wykonalny, należy spojrzeć na potrzebną energię:
Podczas ogrzewania energia jest używana do dwóch rzeczy:
-
podnoszenie temperatury: aby podgrzać 1 kg wody z 30 ° F do 60 ° F, potrzebujesz następującej energii: (4180 J / K) * 16,7K = 70KJ (pojemność cieplna pomnożona przez różnicę temperatur w kelwinach). Dla porównania: bateria alkaliczna AA ma około 9360 J ( źródło ). Możesz zastąpić własne dane np. kombinację rur (wypełnionych wodą?), aby uzyskać wynik dla danego zastosowania.
-
zastępując ciepło tracone z powodu złej izolacji: Jeśli np. twoja rura jest cieplejsza niż temperatura otoczenia, zrobi się zimniejsza. Tutaj możesz również obliczyć utratę energii w ten sposób: P = (różnica temperatur) / (opór cieplny), gdzie P oznacza utratę ciepła mierzoną w W (= J / s)
Zacząłbym od wpisania liczb dla części 1, a następnie dodałbym oszacowanie dla części 2 („jeśli użyję izolacji X, ile energii potrzebuję, aby temperatura była stała przez czas X?”). Następnie porównaj potrzebną energię z ilością zgromadzoną w typie baterii, której chcesz użyć.
Myślę, że możesz założyć prawie 100% wydajność, ale lepiej, aby baterie były ciepłe, inaczej nie dostarczą pełna moc.
Odpowiedź
Wzór na obliczenie energii potrzebnej do podgrzania czegoś to: Q = masa * ciepło właściwe * różnica temperatur. Temperatura początkowa niekoniecznie jest potrzebna, tylko różnica. W twoim przypadku byłoby to około 17 stopni Celsjusza (przepraszam, system metryczny tutaj). Tak więc, aby podgrzać 10 g aluminium, potrzebujesz Q = 0,01 kg * 0,91 kJ / kg * 17 = 154,7 J (pamiętaj, że 10 g aluminium waży około 2 gramy więcej niż jednodolarowa moneta – więc to niewiele)
Myślę, że dzięki bardzo wydajnej konfiguracji można to doprowadzić do około trzech do czterech godzin. (2300 mAh * 1,5 V = 3,5 Wh, czas zależy od prądu wyjściowego i maksymalnej mocy baterii).
Jeśli chodzi o pytanie, jak przedłużyć żywotność: użyj bardzo wydajnego oporu (prawie 100% sprawności) nagrzewnica i regulator PID (lub nawet, jeśli chcesz pominąć integralną część, kontroler PD) do sterowania ogrzewaniem. Wikipedia zawiera całkiem niezłe artykuły na temat kontrolerów PID.
Aby to zaimplementować, możesz użyć arduino lub innego mikrokontrolera. Pamiętaj, aby zachować energooszczędność, więc arduino prawdopodobnie nie jest najlepszym wyborem ze wszystkimi jego urządzeniami peryferyjnymi. Może zamiast tego spróbuj prostego układu AtMega 168. Ten samouczek może być pomocny: http://interface.khm.de/index.php/lab/interfaces-advanced/sleep_watchdog_battery/