Como devo proceder para criar um aquecedor com baterias (AA / AAA / 9V / C / D qualquer serve) que durem o máximo possível (quanto mais durar, melhor)?
Eu vi esta postagem . Mas isso dura apenas 45 minutos e não parece muito eficiente. Existe alguma maneira de fazer o aquecedor durar muito? Talvez fazendo com que não aqueça tanto?
Preciso aquecer algo até \ $ 60 ^ {\ circ} \ $ F deg (por exemplo, se um tubo está em \ $ 30 ^ {\ circ} \ $ F deg, quero aquecê-lo até \ $ 60 ^ {\ circ} \ $ F ).
Comentários
- Quanto é necessário para esquentar? Isso determina quase todo o resto.
- 50- 60 graus, por exemplo (não muito quente, eu sei) Obrigado pela sua resposta
- Isso é 50-60 acima do ambiente ou uma faixa de temperatura desejada? F / C?
- Você pode usar energia química diretamente para aquecer seu cachimbo? Por exemplo, uma bateria AA alcalina pode conter 6 watts-hora de energia. Uma única vela de chá, para comparação, libera 150 Wh quando queimada.
- quão grande é um cachimbo?
Resposta
Meu pressentimento é que usar esse tipo de bateria para criar mais do que um aquecedor de mãos não é muito prático. Para obter uma estimativa se a ideia de um aquecedor alimentado por bateria é viável, você deve olhar para a energia necessária:
Ao aquecer coisas, a energia é usada para duas coisas:
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elevando a temperatura: para aquecer 1 kg de água de 30 ° F a 60 ° F, você precisa da seguinte energia: (4180 J / K) * 16,7 K = 70 KJ (capacidade de calor vezes diferença de temperatura em Kelvin). Para referência: uma bateria AA alcalina tem cerca de 9360J ( fonte ). Você pode substituir seus próprios dados por, por exemplo, a combinação do seu tubo (cheio de água?) para obter o resultado para a sua aplicação.
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substituindo o calor que é perdido devido ao mau isolamento: Se, por exemplo, seu cachimbo está mais quente do que a temperatura ambiente e ficará mais frio. Aqui você também pode calcular a energia perdida desta forma: P = (diferença de temperatura) / (resistência térmica) com P sendo a perda de calor medida em W (= J / s)
Eu começaria inserindo os números da parte 1 e, em seguida, adicionaria uma estimativa para a parte 2 (“se eu usar o isolamento X, quanta energia precisaria para que a temperatura fosse constante durante o tempo X?”). Em seguida, compare a energia necessária com a quantidade armazenada no tipo de bateria que você deseja usar.
Acho que você pode assumir uma eficiência de quase 100%, mas é melhor que as baterias estejam quentes ou elas não fornecerão seus potência total.
Resposta
A fórmula para calcular a energia necessária para aquecer algo é: Q = massa * calor específico * diferença de temperatura. A temperatura inicial não é necessariamente necessária, apenas a diferença. No seu caso, isso seria cerca de 17 graus Celsius (desculpe, sistema métrico aqui). Portanto, para aquecer 10g de alumínio, você precisaria de Q = 0,01kg * 0,91kJ / kg * 17 = 154,7 J (Lembre-se de que 10g de alumínio pesa apenas cerca de 2 gramas a mais do que uma moeda de um dólar – então não é muito)
Acho que com uma configuração muito eficiente você poderia fazer isso durar cerca de três a quatro horas. (2.300mAh * 1,5V = 3,5Wh, tempo dependendo da sua corrente de saída e potência máxima da bateria).
Em relação à sua pergunta como fazer durar mais: Use uma resistência muito eficiente (quase 100% eficiência) bobina de aquecimento e um controlador PID (ou ainda, se quiser deixar de fora a parte integrante, um controlador PD) para controlar o aquecimento. A Wikipedia tem artigos muito bons sobre controladores PID.
Você pode usar um arduino ou outro microcontrolador para implementar isso. Lembre-se de manter a eficiência energética, portanto, um arduino provavelmente não é a melhor escolha com todos os seus periféricos. Em vez disso, tente um chip AtMega 168 simples. Este tutorial pode ser útil: http://interface.khm.de/index.php/lab/interfaces-advanced/sleep_watchdog_battery/