Hur ska jag gå till att skapa en värmare från batterier (AA / AAA / 9V / C / D någon kommer att göra) som håller så länge som möjligt (ju längre det är desto bättre)?
Jag har sett detta inlägg . Men det varar bara 45 minuter och verkar inte mycket effektivt. Finns det något sätt att låta värmaren hålla länge? Kanske genom att göra att den inte värms upp så varm?
Jag måste ha något värme upp till \ $ 60 ^ {\ circ} \ $ F deg (till exempel om ett rör är vid \ $ 30 ^ {\ circ} \ $ F deg, vill jag värma upp det till \ $ 60 ^ {\ circ} \ $ F ).
Kommentarer
- Hur mycket behöver det för att värma upp? Det avgör i stort sett allt annat.
- 50- 60 grader till exempel (inte mycket varmt vet jag) Tack för ditt svar
- Är det 50-60 över omgivningen, eller ett måltemperaturområde? F / C?
- Kan du använda kemisk energi direkt för att värma upp ditt rör? Till exempel kan ett alkaliskt AA-batteri innehålla 6 wattimmar energi. Ett enskilt te-ljus, till jämförelse, sägs frigöra 150 Wh när det bränns.
- hur stort är ett rör?
Svar
Min tarmkänsla är att använda den typen av batteri för att skapa mer än en handvärmare är inte särskilt praktisk. För att få en uppskattning om tanken på en batteridriven värmare är genomförbar måste du titta på den energi som behövs:
När du värmer saker används energin för att göra två saker:
-
höja temperaturen: för att värma 1 kg vatten från 30 ° F till 60 ° F behöver du följande energi: (4180 J / K) * 16,7K = 70KJ (värmekapacitet gånger temperaturskillnad i Kelvin). Som referens: Ett alkaliskt AA-batteri har cirka 9360J ( källa ). Du kan ersätta dina egna data med t.ex. din rör (vattenfylld?) kombination för att få resultatet för din applikation.
-
ersätta värmen som går förlorad på grund av dålig isolering: Om t.ex. ditt rör är varmare än omgivningstemperaturen det blir kallare. Här kan du också beräkna den energi som går förlorad på detta sätt: P = (Temperaturskillnad) / (termisk resistans) med P som värmeförlust mätt i W (= J / s)
Jag skulle börja med att koppla in siffrorna för del 1 och sedan lägga till en uppskattning för del 2 (”om jag använder isolering X, hur mycket energi skulle jag behöva för att temperaturen ska vara konstant under tid X?”). Jämför sedan den energi som behövs med mängden lagrad i den typ av batteri du vill använda.
Jag tror att du kan anta ganska mycket 100% effektivitet, men bättre har batterierna att vara varma eller så levererar de inte full effekt.
Svar
Formeln för att beräkna den energi som behövs för att värma upp något är: Q = massa * specifik värme * temperaturskillnad. Starttemperaturen behövs inte nödvändigtvis, bara skillnaden. I ditt fall skulle det vara cirka 17 grader celsius (förlåt, metriska system här). Så för att värma upp 10 g aluminium skulle du behöva Q = 0,01 kg * 0,91 kJ / kg * 17 = 154,7 J (Kom ihåg att 10 g aluminium väger bara cirka 2 gram mer än ett mynt på en dollar – så det är inte så mycket)
Jag tror att med en mycket effektiv installation kan du ta det här till cirka tre till fyra timmar. (2.300mAh * 1.5V = 3.5Wh, tid beroende på batteriets utgångsström och maximal effekt).
När det gäller din fråga hur du gör det längre: Använd ett mycket effektivt motstånd (nästan 100% effektivitet) värmebatteri och en PID-Controller (eller till och med, om du vill utesluta den integrerade delen, en PD-Controller) för att styra uppvärmningen. Wikipedia har ganska bra artiklar om PID-Controllers.
Du kan använda en arduino eller annan mikrokontroller för att implementera detta. Kom ihåg att vara energieffektiv, så en arduino är förmodligen inte det bästa valet med alla kringutrustning. Prova kanske ett enkelt AtMega 168-chip istället. Denna handledning kan vara till hjälp: http://interface.khm.de/index.php/lab/interfaces-advanced/sleep_watchdog_battery/