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Visualizza la versione completa : SCALDARE ACQUA con BATTERIA LITIO-POLIMERO



Chiarella
12-01-2009, 10:14
Ciao a tutti! premetto di essere assolutamente ignorante in materia, quindi mi rivolgo a voi e spero che potrete aiutarmi.
Devo scaldare 30 ml di acqua da temperatura ambiente, quindi ammettiamo circa 20° fino a una temperatura di circa 70°, tramite l'utilizzo di una batteria, io pensavo di quelle tipo litio-polimero più potenti, ma sono aperta anche ad altre proposte, la limitazione è che deve avere dimensioni contenute (non più di 10-12 cm, più piccola è meglio è comunque). Ovviamente la pila sarebbe connessa ad una resistenza, e l'acqua è contenuta all'interno di una piccola caldaia, quindi la resistenza è immersa nelle pareti della caldaia o all'interno del liquido (anche qui, non so quale delle due tipologie avrebbe una resa maggiore). Comunque, le mie richieste sarebbero le seguenti:
1) è una cosa fattibile?
2) quanto tempo impiegherebbe per scaldare l'acqua da 20° a 70°?
3) quante volte potrei scadare l'acqua prima che la batteria si scarichi?


Grazie mille, spero di essere stata abbastanza chiara e chiede pure per delucidazioni. Spero che qualcuno mi possa aiutare!!

Ciao a tutti

gattmes
12-01-2009, 11:47
Dunque ..questo è un messaggio particolare.. che esula un po dal discorso batterie & pile.. se non per la fonte d'energia... probabilmente in un altra sezione avrebbe più visibilità...cmque:

facendo 2 ragionamenti al volo.. direi che servirebbero altri dati...
hai fornito la temperatura di partenza.. e ok...ma... nulla si sa circa il "rapporto" che ha quel contenuto di H2O con l'ambiente circostante...
Primo tra tutti in che contenitore è ... contenuta? Più che altro mi riferisco alla sua ... diciamo.. resistenza termica verso "l'ambiente", riferita ad una determinata condizione anche (e cioè del tipo se l'ambiente è arioso o meno, ecc. ecc.).. Questo perchè di li "scappa" parecchio calore e quindi non è solo un discorso di "inerzia" termica della massa d'acqua.. ma anche di quello che si disperde nuovamente nell'ambiente.

Per esempio supposta una resistenza termica di 5 gradi a watt (a "caso"...)... a regime si avranno 70-20=50 gradi di "delta"..... e quindi, dividendo per la resistenza ... ben 10 Watt da fornire continuamente per mantenere in temperatura....
Nella fase di riscaldamento questa potenza ovviamente cresce linearmente da 0 (quando l'H2O è a temperatura ambiente) fino a quel valore.. man mano che il "delta" termico aumenta (H2O /// ambiente).. e si somma a quella necessaria a portare la massa d'acqua alla temperatura voluta

Se non si stabilisce questo.. non è possibile partire a calcolare una risposta alla domanda n. 3...
...do per scontato che si fissa qualche altra variabile..tipo la P fornita..da cui ricaviamo la n. 2... o il tempo da cui poi ricaviamo la P

(...mmmmmmhhhhh... quel 70 gradi "noto".. che è appena sopra a un ben "noto" 68 vigola qualcosa... che sa di alcool...mhhhhhh)

livingreen
12-01-2009, 14:02
Avevo affrontato un discorso simile, quando volevo autocostruirmi un emenatore antizanzare per auto. Per avere un minimo di orientamento, ero partito dalla potenza della resistenza necessaria e dalla potenza dissipabile.. ne potremmo riparlare, ma onestamente credo che con un PTC si possa risolvere più semplicemente.
Prova a cannibalizzarne uno da un VAPE (fai attenzione, gli altri usano una normale resistenza, calcolata per i 220 V. I VAPE (e forse anche altri) usano invece un PTC, e sono a voltaggio universale.)

Chiarella
12-01-2009, 14:56
Gattmes, spero di riuscire a fornirti i dati necessari:
allora, la batteria che pensavo di usare è come dicevo una litio-polimero da 11,2 V e 2100 mA, e il tempo che dovrebbe impiegare per scaldare quest'acqua non dovrebbe superare i 4 min (max, ma proprio max 5 min). per quanto riguarda la caldaia sarebbe di acciaio o alluminio e avrebbe una chiusura ermetica. Spero che queste indicazioni siano adeguate a quello che mi chiedevi.

Per quanto riguarda la sezione, secondo te quale sarebbe più adatta per questa discussione?

Grazie, ciao
chiarella

Chiarella
12-01-2009, 15:00
Avevo affrontato un discorso simile, quando volevo autocostruirmi un emenatore antizanzare per auto. Per avere un minimo di orientamento, ero partito dalla potenza della resistenza necessaria e dalla potenza dissipabile.. ne potremmo riparlare, ma onestamente credo che con un PTC si possa risolvere più semplicemente.
Prova a cannibalizzarne uno da un VAPE (fai attenzione, gli altri usano una normale resistenza, calcolata per i 220 V. I VAPE (e forse anche altri) usano invece un PTC, e sono a voltaggio universale.)


Data la mia ignoranza in materia ho cercato di questi PTC, ma non ho capito come potrei usarli nel mio caso.....saresti così gentile da spiegarmi? scusa ihih

ciao

gattmes
12-01-2009, 17:04
Circa i PTC il posto per le spiegazioni (eventualmente da ampliare ...) è nella sezione manualistica:
http://www.energeticambiente.it/elettronica/

Allora abbiamo il tempo... tuttavia manca ancora il dato di resistenza del contenitore. Un passo avanti è stato fatto, sapendo la sua composizione (metallica.. quindi a bassissima resistenza..cosa tutt'altro che ottimale. ndr- dovrebbe essere un buon isolante=alta resistenza termica).. ma rimane da "svelarne" il valore (cioè sappiamo se alto o basso... ma non quanto sia).
Ovviamente la forma (e dimensioni) molto fanno sulla rersistenza...e anche qui i dati mancano.
L'ideale è (se c'è già fisicamente un contenitore) misurare! A tal fine basta inserire dentro una certa potenza (resistenza "sospesa" all'interno) e misurare la differenza di temperatura (magari prendendo più di un "punto") con l'ambiente...

atomax
12-01-2009, 18:49
Ciao Chiarella, il tempo necessario per scaldare l'acqua (considerando il recipiente ben isolato con l'esterno) e il numero di volte che l'operazione può essere effettuata con degli accumulatori Li-Po da 2100mA è stato già trattato nella discussione "scaldare l'acqua con dinamo lineare". Se il tuo intento è scaldare la "caldaia" di una macchina per il caffè espresso, secondo me conviene modificare la resistenza interna di una già esistente in commercio, per ottenere la stessa potenza con 11,2V anzichè 220V. Ricordo che è fondamentale l'utilizzo di un regolatore elettronico che stacchi le batterie dalla resistenza quando sono scariche, altrimenti se le scarichi oltre una certa soglia è probabile che si danneggiano irrimediabilmente.
Ciao

livingreen
12-01-2009, 20:11
Ho seguito anche la discussione "scaldare l'acqua con dinamo lineare"... la potenza necessaria è abbastanza facile da calcolare.... MOLTO meno facile è calcolare una resistenza che raggiunga una certa temperatura con una certa potenza. Provare per credere...

gattmes
13-01-2009, 08:52
Appoggio... sebbene siano reperibili.. esempio le candelette uso Diesel.. e che io stesso ho usato per la moto (ad alcool)... oggigiorno partirei con i PTC...per i motivi: vedi messaggi precedenti livingreen ecc.
... a riprova recentemente le ho suggerite anche per il preriscaldamento dell'olio vegetale (vedi sez. biocarburanti)

Chiarella
14-01-2009, 08:46
Grazie ragazzi!
volevo chiedervi ancora, secondo voi esistono accumulatori litio polimero con dimensioni minori di queste:
2100 mAh 11,2volt, dimensioni 26x33x95 mm, peso 120 gr
4000 mAh 11,1volt dimensioni 19x50x150 mm, peso 285 gr
8000 mAh 11,1volt dimensioni 24x58x160 mm, peso 515 gr

io non riesco a trovarne.
Altra cosa, come si caricano questi accumulatori? è possibile pensare a una cosa come un caricabatterie "normale"?
scusate davvero la mia ignoranza...

ultima cosa Atomax...come faccio a modificare una resistenza per ottenere la stessa potenza con 11,2V anzichè 220V? che resistenza dovrei prendere?

Hike
14-01-2009, 12:41
Ciao Chiarella, ben rivista !! :bye1:
Sono daccordo con Livingreen, utilizza PTC.
Mi permetto anche di suggerirti di non usare elementi riscaldanti immersi ma esterni alla piccola caldaietta. Meglio ancora se usi resistenze PTC deposte per serigrafia che scaldano e si autoregolano alla temperatura che vuoi (cerca "Thick Film Resistor" oppure PTF e fai attenzione alla densità di potenza).
Il tuo è un oggetto portatile ed a batteria dove peso, autonomia e manutenibilità sono fondamentali e riscaldare con una resistenza tubolare immersa da 50W che pesa almeno tre volte l'acqua da scaldare è un assurdo, inoltre immagina di pulire il tuo caffe-maker con all'interno una spirale che si inerpica per le pareti e che dopo poco si riempie di calcare !! No, molto meglio che il riscaldatore sia esterno !!! :closedeyes:
Piuttosto Chiarella, ho un dubbio..... tu dici che vuoi riscaldare 30 cc di acqua, io però credo che tu voglia aver quella quantità già tradotta come caffè in tazza. Ai 30 cc occorre aggiungere quella che viene trattenuta dalla polvere o dalla cialda che, così ad occhio, penso sia almeno attrettanta.
Ma forse sbaglio ed hai già calcolato tutto !! :preoccupato:
Ciao Hike :bye1:

gattmes
14-01-2009, 12:45
..Altra cosa, come si caricano questi accumulatori?..
-> leggere le FAQ

Chiarella
14-01-2009, 13:54
Ciao Chiarella, ben rivista !! :bye1:
Sono daccordo con Livingreen, utilizza PTC.
Mi permetto anche di suggerirti di non usare elementi riscaldanti immersi ma esterni alla piccola caldaietta. Meglio ancora se usi resistenze PTC deposte per serigrafia che scaldano e si autoregolano alla temperatura che vuoi (cerca "Thick Film Resistor" oppure PTF e fai attenzione alla densità di potenza).
Il tuo è un oggetto portatile ed a batteria dove peso, autonomia e manutenibilità sono fondamentali e riscaldare con una resistenza tubolare immersa da 50W che pesa almeno tre volte l'acqua da scaldare è un assurdo, inoltre immagina di pulire il tuo caffe-maker con all'interno una spirale che si inerpica per le pareti e che dopo poco si riempie di calcare !! No, molto meglio che il riscaldatore sia esterno !!! :closedeyes:
Piuttosto Chiarella, ho un dubbio..... tu dici che vuoi riscaldare 30 cc di acqua, io però credo che tu voglia aver quella quantità già tradotta come caffè in tazza. Ai 30 cc occorre aggiungere quella che viene trattenuta dalla polvere o dalla cialda che, così ad occhio, penso sia almeno attrettanta.
Ma forse sbaglio ed hai già calcolato tutto !! :preoccupato:
Ciao Hike :bye1:

Ciao HIke...eccomi ancora qui ad assillarvi con i miei problemi sul caffè :D
grazie del consiglio sulla resistenza, per quanto riguarda l'acqua il discorso che hai fatto non penso che sussita, ma comunque devo ancora approfondire la cosa con un tecnico...
ciao ciao

atomax
14-01-2009, 15:29
...ultima cosa Atomax...come faccio a modificare una resistenza per ottenere la stessa potenza con 11,2V anzichè 220V? che resistenza dovrei prendere?

Premetto che ho usato la stessa tecnica per trasformare un saldatore a stagno (quelli a "penna" usati per l'elettronica) da 220V a 12V.
La resistenza è costituita da un filo metallico avvolto attorno ad un materiale che conduce il calore ma non la corrente elettrica. La resistenza del filo è data dalla nota legge: R=(Ro * L/S), dove Ro è una costante e varia da materiale a materiale, L è la lunghezza del filo e S è la sezione. Una resistenza da 100W alimentata a 220V ha un valore pari a: R=(V*V)/P=484 ohm. Alimentata a 12V dovrà avere un valore pari a 1,44 ohm, quindi il filo dovrà avere una lunghezza e una sezione tale da formare questa resistenza.
Sinceramente non ho mai smontato una macchina elettrica per il caffè, ma credo che contenga una resistenza siffatta. Facci sapere...
Ciao

livingreen
14-01-2009, 16:27
Io ho usato la stessa tecnica, ma ho ottenuto risultati mooolto variabili... e quasi mai la temperatura che volevo... perchè la potenza dissipata dalla resistenza non determina automaticamente che alla fine ci si trovi alla stessa temperatura...

Chiarella
14-01-2009, 16:30
Secondo voi, tecnicamente, è possibile creare una batteria litio polimero con forma e dimensione da me volute? in teoria ho letto che questo tipo di accumulatori sono costituiti da una struttura a fogli flessibili, ovviamente non sto dicendo che me la voglio fare a casa, assolutamente.

atomax
14-01-2009, 16:35
Io ho usato la stessa tecnica, ma ho ottenuto risultati mooolto variabili... e quasi mai la temperatura che volevo... perchè la potenza dissipata dalla resistenza non determina automaticamente che alla fine ci si trovi alla stessa temperatura...

In effetti succede esattamente quello che dici, ma la resistenza presente nella macchinetta a 220V porta l'acqua alla temperatura giusta. Se si modifica la resistenza rimanendo invariata la potenza da essa dissipata, la temperatura finale sarà la stessa del caso originale. Inoltre penso che la macchinetta presenta anche un termostato che stacca la resistenza quando la temperatura sale troppo (ma non ne sono sicuro).
Ripeto, non ho mai smontato una caffettiera elettrica, quindi non mi sbilancio sulla fattibilità della cosa, non conoscendo quali potrebbero essere le relative problematiche legate alla modifica della resistenza. Sarebbe da provare...
Ciao

Hike
14-01-2009, 16:58
Secondo voi, tecnicamente, è possibile creare una batteria litio polimero con forma e dimensione da me volute? .......
Si, possibile.
Tieni presente però che per rientrare negli investimenti (o evitarli) devi garantirne molte l'anno. Diciamo diverse centinaia di migliaia.:closedeyes:

Atomax, credo che un elettrodomestico come una caffettiera elettrica con riscaldatore a filo abbia almeno due termostati o quantomeno due lamine bimetalliche indipendenti. Una per il funzionale ed una per la sicurezza, quest'ultima probabilmente del tipo non ripristinabile.
Ciao Hike :bye1:

atomax
14-01-2009, 20:57
Atomax, credo che un elettrodomestico come una caffettiera elettrica con riscaldatore a filo abbia almeno due termostati o quantomeno due lamine bimetalliche indipendenti. Una per il funzionale ed una per la sicurezza, quest'ultima probabilmente del tipo non ripristinabile.

Grazie Hike.
Dunque se si riuscisse a modificare la resistenza a filo, si avrebbe già il controllo della temperatura implementato...
Ciao

livingreen
14-01-2009, 21:03
Se si modifica la resistenza rimanendo invariata la potenza da essa dissipata, la temperatura finale sarà la stessa del caso originale
Come ho gia detto, "no".


Inoltre penso che la macchinetta presenta anche un termostato che stacca la resistenza quando la temperatura sale troppoEsatto, ecco l'arcano...

atomax
14-01-2009, 21:14
Come ho gia detto, "no".

Ciao livingreen, non essendo sicuro al 100%, non vorrei insistere, ma puoi comunque spiegarmi il motivo per il quale una resistenza da 100W funzionante a 11,2V non scalda l'acqua allo stesso modo di una resistenza da 100W funzionante a 220V?
ciao e grazie anticipatamente.

Hike
14-01-2009, 22:27
Ciao Atomax,
credo che Livingreen contesti ( giustamente, a mio avviso ) che la temperatura finale sia la stessa. Ci sono troppe variabili che 'complottano' contro un'affermazione così esposta.

Per Chiarella,
ho trovato un file delle Film Heater a PTC che dicevo prima.
http://portal.zigroup.net/docsites/products/thick_film.pdf
Immagina di avere una pasta che puoi stendere direttamente sulla superficie da riscaldare con procedimento serigrafico. Questa pasta (vedi pag.2) è formulata in modo da avere il cut-off alla temperatura che desideri e compresa tra i 50 e 150°C; nel tuo caso immagino sarà di 70-80°C.
Una resistenza così arrangiata ha il vantaggio del minimo volume, di essere intrinsecamente sicura, di avere minima massa, è possibile depositarla anche su superfici curve e flessibili.
Per contro: il cut-off ha tolleranze molto ampie, ha una densità di potenza scarsa ed un costo doppio rispetto alle normali resistenze corazzate.
Ciao, Hike :bye1:

atomax
14-01-2009, 22:36
Ciao Atomax,
credo che Livingreen contesti ( giustamente, a mio avviso ) che la temperatura finale sia la stessa. Ci sono troppe variabili che 'complottano' contro un'affermazione così esposta.

Non capisco quali...
scusate l'insistenza, ma se dispongo di due contenitori identici, in uno è immersa una resistenza da 100W, in un altro, l'altra resistenza da 100W (@11,2V) . Perchè uno si dovrebbe scaldare più dell'altro (a parità di tempo trascorso)?
Ciao

Hike
14-01-2009, 22:50
.......
Perchè uno si dovrebbe scaldare più dell'altro (a parità di tempo trascorso)?
Ciao

Perchè le condizioni iniziali non potranno mai essere le stesse .... la temperatura del fluido da riscaldare, quella della caldaia, la temperatura ambiente .... e questo senza andare a disturbare altri parametri quali: conformazione della caldaia oppure sviluppo lineare del filo ovvero densità di potenza riscaldante, diametro del filo ovvero massa ...... e forse altro ancora.
Ciao :)

atomax
14-01-2009, 23:09
Perchè le condizioni iniziali non potranno mai essere le stesse .... la temperatura del fluido da riscaldare, quella della caldaia, la temperatura ambiente .... e questo senza andare a disturbare altri parametri quali: conformazione della caldaia oppure sviluppo lineare del filo ovvero densità di potenza riscaldante, diametro del filo ovvero massa ...... e forse altro ancora.

Grazie della risposta Hike, ma sia le condizioi iniziali, sia la temperatura del fluido, sia la conformazione della caldaia, sono le stesse in quanto la caffettiera è la stessa.
Per quanto riguarda la massa del filo, il tuo ragionamento è corretto, ma in un sistema del genere credo sia un parametro trascurabile, anche perchè in una resistenza da 220V il filo, pur essendo di diametro inferiore, è più lungo rispetto a quello di una resistenza da 11,2V di diametro maggiore. Se lavorassimo ad alta frequenza, allora interverrebbe l'effetto pelle sul conduttore e quindi una diminuizione virtuale della sezione del filo con conseguente perdita di energia per scaldare "l'anima interna" del conduttore stesso, ma lavorando in corrente continua, tale effetto nemmeno persiste.
ciao

Hike
14-01-2009, 23:22
Grazie della risposta Hike, ma sia le condizioi iniziali, sia la temperatura del fluido, sia la conformazione della caldaia, sono le stesse in quanto la caffettiera è la stessa.


Scusa Atomax, ma come fai a dire che le condizioni d'inizio sono certamente uguali ?
Mi vuoi dire che se mi faccio il caffe in montagna usando acqua di fonte a 5°C, dopo 300 sec. di caldaia accesa, ho la stessa temperatura di quando sono in spiaggia ed uso acqua minerale cotta al sole a 40°C ? :preoccupato:

atomax
14-01-2009, 23:32
Assolutamnte no, sto dicendo che nelle stesse condizioni, se ho una caffettiera a 220V e contemporaneamente una identica a 11,2V, la temperatura dell'acqua si porterebbe alla stessa temperatura.
Tornando alla caffettiera modificata, in montagna (con acqua a 5 °C e temperatura esterna più bassa) ci vorrà sicuramente più tempo per scaldare l'acqua rispetto al mare, in questo caso con la stessa batteria ci farò il caffè meno volte.
ciao

Wechselstrom
15-01-2009, 14:36
Ciao!
A parità di condizioni iniziali (stessa quantità d'acqua da riscaldare, stessa caldaia, stesso ambiente in cui è immersa la caldaia, stessa potenza del riscaldatore = 100W, stessa quantità di uno stesso fluido in equilibrio sopra l'acqua [ad es. aria]) e a parità di "scopo" (ovvero ottenere una certa temperatura finale dell'acqua) a me pare che le differenze siano: 1) la diversa capacità termica dei due differenti riscaldatori; cioè mi aspetto che il riscaldatore a 220V abbia una capacità termica diversa da quello a 11,2V. 2) L'intensità di corrente richiesta alla batteria/sorgente (da tener in considerazione per l'affidabilità della batteria).
È vero che non riuscirò mai a ottenere condizioni perfettamente identiche. Ma in prima analisi, giusto per stendere due calcoli a mano, si potrebbe fare quest'ipotesi, no?

Hike
15-01-2009, 15:14
Ehilà, Wech !!! :bye1:


Ciao!
.............
È vero che non riuscirò mai a ottenere condizioni perfettamente identiche. Ma in prima analisi, giusto per stendere due calcoli a mano, si potrebbe fare quest'ipotesi, no?

Si, certo è possibile. Quello che mi è poco chiaro è .... a che pro ?? :preoccupato:
Sappiamo già che la potenza necessaria per portare 30 cc di H2O da 15 a 80°C in 300 sec. è di 50 Watt
Quindi quella è la potenza minima da impiegare.
Io al postro di Chiarella a dire il vero mi concentrerei su tutt'altri punti.

Ciao !! :bye1:

atomax
16-01-2009, 00:26
Ciao!
A parità di condizioni iniziali [...] a me pare che le differenze siano: 1) la diversa capacità termica dei due differenti riscaldatori; cioè mi aspetto che il riscaldatore a 220V abbia una capacità termica diversa da quello a 11,2V. 2) L'intensità di corrente richiesta alla batteria/sorgente (da tener in considerazione per l'affidabilità della batteria).
È vero che non riuscirò mai a ottenere condizioni perfettamente identiche. Ma in prima analisi, giusto per stendere due calcoli a mano, si potrebbe fare quest'ipotesi, no?

A parità di temperatura, la capacità termica dei due riscaldatori (essendo entrambi costituiti dalla stessa lega) dipende solo dalla loro differenza di massa. Bisognerebbe pesare il filo che costituisce la resistenza da 220V e quello che costituisce la resistenza da 11,2V. Ripeto, pur essendo più sottile del filo a 11,2V, il filo a 220V ha comunque una lunghezza maggiore. Stiamo parlando di differenze di "grammi" tra i due fili, che in termini pratici comportano (a mio avviso) delle differenze trascurabili in termini di capacità termica.
Giustissima osservazione riguardo all'intensità di corrente assorbita dalla batteria. Una caffettiera da 100W @11,2V assorbe circa 9A. Nel caso si utilizzasse un accumulatore Li-Po da 2100mA, questo sarebbe scarico dopo un tempo che può variare da 13 minuti a poco più di 8 minuti (in base alla qualità dell'accumulatore). Ovviamente questi tempi si accorciano all'aumentare dei cicli di carica-scarica.
Ciao

Hike
16-01-2009, 07:55
.......
Ripeto, pur essendo più sottile del filo a 11,2V, il filo a 220V ha comunque una lunghezza maggiore. Stiamo parlando di differenze di "grammi" tra i due fili, che in termini pratici comportano (a mio avviso) delle differenze trascurabili in termini di capacità termica.
.....
Accidenti Atomax, tu lo fai apposta !! :preoccupato:
Non sono daccordo neppure con quanto hai scritto sopra. :closedeyes:
Non so se su internet puoi trovare informazioni sulla tecnologia delle corazzate, ma spiegarti qui perchè sbagli sarebbe lungo e ci porterebbe molto più OT di quanto siamo ora.
Ciao.

atomax
16-01-2009, 14:16
Accidenti Atomax, tu lo fai apposta !! :preoccupato:

Ma no Hike:), è che non mi spiegate il motivo! Comunque prima ho fatto delle prove. Ho preso un contenitore in vetro, l'ho isolato per bene con della lana e l'ho riempito con 30g di acqua a 15,2°C. Ho costruito due resistenze a filo, entrambe da 4,5W, una funzionante a 3V e una a 10V. Questi sono i dati ricavati. Resistenza da 3V:
Tiniziale acqua=15,2°C Tfinale (dopo 4 minuti) = 21,6°C
Resistenza da 10V:
Tiniziale acqua=15,2°C Tfinale (dopo 4 minuti)=21,9°C
Resistenza corazzata (Pd 4,5W):
Tiniziale acqua=15,2°C Tfinale (dopo 4 minuti)=21,2°C

La resistenza da 10V essendo più lunga, ha un maggiore scambio termico, per questo la temperatura raggiunta è 0,3°C superiore all'altro caso.

Il filo usato è quello recuperato dalle resistenze degli asciugacapelli (di preciso non so che lega sia) del diametro di 0,18mm.
Per la resistenza da 3V ho usato 2 fili appaiati della lunghezza di 16cm. Per la resistenza da 10V ho usato un unico filo della lunghezza di 140cm.
Ciao

Hike
16-01-2009, 17:38
........
Ho costruito due resistenze a filo, entrambe da 4,5W, una funzionante a 3V e una a 10V. Questi sono i dati ricavati......
Si, indubbio. Hai condotto un bell' esperimento da laboratorio. :closedeyes:
Adesso però mi dovresti spiegare che utilità ha un sistema così arrangiato in condizioni di reale utilizzo.
E cioè, avendolo suggerito a Chiarella, dovremmo spiegarle la sua inefficacia in ripetibilità della temperatura finale del bagno.
E' per questo (ammesso abbia capito davvero il senso dei tuoi interventi) che io (credo anche livingreen) scrivevo che il dimensionamento dell'elemento riscaldante fatto in questo modo è errato.
Ciao :bye1:

atomax
17-01-2009, 00:30
[...]Adesso però mi dovresti spiegare che utilità ha un sistema così arrangiato in condizioni di reale utilizzo.

Nessuna!
Ci ho perso un pò di tempo per verificare sperimentalmente se due resistenze di pari potenza, ma funzionanti a tensioni diverse, scaldassero l'acqua circa allo stesso modo. Comunque, prima o poi sacrificherò una caffettiera...:)
Ciao:bye1:

Chiarella
17-01-2009, 10:23
Ciao ragazzi! cavoli che discussione che è stata tirata in ballo! o potuto qua e la captare utili consigli, però devo ammettere che ora sono un po' confusa :confused:.
Per concludere un'attimo questo discorso, per scaldare sti 30 ml di acqua da t ambiente a circa 80° che resistenza devo utilizzare? io ho fatto dei calcoli grossolani e mi è venuta fuori una resistenza di 104 W è possibile? inoltre, sempre con dei calcoli mi è venuto che se uso una batteria da 2100 mA questa deve avere minimo 4,1 V...mmm! so che ve la riderete mentre leggerete questo commento, ma sono davvero ignorante in materia!:dontgetit:

Grazie...:bye1:

livingreen
17-01-2009, 10:42
Ecco uno dei motivi per usare i PTC.. la temperatura ambiente quale sarebbe? Adesso in montagna, uno sciatore vuol farsi un caffè... e d'estate, in spiaggia?
Consideraando l'autoregolazione in temperatura che questi componenti offrono, mi sembra un vantaggio non trascurabile.
Sulla potenza necessaria, non controllo... ma mi sembra compatibile.

Naturalmente, non devi essere così fiscale... se usi un riscladatore autoregolante da 150 W, il caffè uscirà qualche secondo prima.. ma hai il vantaggio di usare un componene di taglia standard, facilmente reperibile sul mercato. Tieni presente, per i calcoli, che non stiamo parlando solo di potenza, ma di energia consumata: l'assorbimento dalla batteria sarà massimo solo a freddo, e diminuirà man mano che ci si avvicina alla temperatura prefissata.
Per la batteria, parti dalla tensione standard degli elementi commerciali, e poi vedi quale amperaggio ti serve: anche in questo caso, meglio partire da elementi standard commerciali.

Chiarella
17-01-2009, 11:02
"Ecco uno dei motivi per usare i PTC.."

"Naturalmente, non devi essere così fiscale... se usi un riscladatore autoregolante da 150 W, il caffè uscirà qualche secondo prima."

"Per la batteria, parti dalla tensione standard degli elementi commerciali, e poi vedi quale amperaggio ti serve: anche in questo caso, meglio partire da elementi standard commerciali."

Per quanto riguarda i PTC sono daccordo, però avevo trovato che ci sono resistenze del tipo Thick_film o resostenze a film spesso che ce l'hanno integrato...può essere, oppure ho capito roma per toma?

Per quanto riguardano i watt della resistenza, il mio scopo è quello di scaldare l'acqua nel minor tempo possibile, ovviamente dovrò cercare di utilizzare una resistenza più potente, ma che abbia un compromesso anche con la batteria, visto che più potente sarà più energia avrà bisogno, infatti se ci mettesse 2 min ma poi la batteria sarebbe già scarica non mi servirebbe a nulla! vorrei riuscire a capire quale dovrebbe essere l'equilibrio ideale tra Watt della resistenza, Amperaggio e Volt della batteria...mi potreste aiutare?:D

livingreen
17-01-2009, 15:57
Dunque, non c'è nessun bisogno di unire un PTC ad una resistenza... il PTC è già una resitenza! Aumentando il suo valore all'aumento della temperatura, si arriva ad un punto che la resistenza ha un valore così alto che non assorbe più energia. Il valore di resistenza del PTC non viene così in pratica mai considerato, essendo caratterizzato solo dalla potenza riscaldante e dalla temperatura a cui è tarato.
Solo in elettronica si usa la curva temperatura/resistenza, visto che viene utilizzato come timer...facendo passare corrente, si riscalda e poco per volta arriva al punto in cui blocca il passaggio.... il processo può essere regolato per durare qualche secondo, magari proprio il tempo necessario per un certo processo. La smagnetizzazione del cinescopio dei tv color avviene proprio così: ce n'è uno in ogni tv.
Può essere usato anche al contrario, cioè come sonda per termometri: la corrente che passa nel dispositivo è dipendente dalla temperatura...

Inoltre, il PTC ha una funzione autolimitante molto utile: lui arriva in temperatura e si ferma, e questo annulla i danni che sarebbero possibili in caso di mancanza d'acqua, dove una resisenza dovrebbe avere un termostato o arriverebbe alla fusione. L'autoregolazione permette anche di avere assorbimenti e tempi variabili di riscaldamento in dipendenza dalle diverse temperature ambiente, senza introdurre elementi di regolazione.

http://www.rotfil.com/public/downloads/resistenze%20per%20radiatori,PTC-I.pdf
China 150W PTC Ceramic Heater Fan. Wenzhou Trading Company, Manufacturer (http://ruiher.manufacturer.globalsources.com/si/6008801839823/pdtl/Car-fan/1001833453/150W-PTC-Ceramic-Heater-Fan.htm)
http://www.htspa.it/data/att/products/att_227200593219.pdf

http://www.nuovainma.it/ita/catalogo/PDF/PTC_MOD_ST_STK.pdf

Insomma, devi solo prendere un ptc da 150W con temperatura di taglio di (boh? 90°? 105? Quel che ti serve, insomma) ed attaccarci una batteria.
La batteria mi sembra un falso problema: sai già quanta potenza di spunto ti serve (150W) e quanta energia ci vuole (150Wh) per ogni utilizzo.

gattmes
20-01-2009, 11:46
Chiarella:...
..un po di tempo fa ti avevo indicato/suggerito due cose (e non lo faccio per scrivere a vanvera e/o perdere tempo .. a te.. a me.. a chi legge)
[riferimento: http://www.energeticambiente.it/pile-e-batterie/14714960-scaldare-acqua-con-batteria-litio-polimero.html#post118905985 ]
1) di andare a vedere nella manualistica...
forse non lo hai fatto... altrimenti il discorso ptc+resistenza a la risposta di livingreen non ci sarebbero stati
2) che NON SI PUÒ rispondere alla tua domanda se non caratterizzi la resistenza termica del contenitore verso l'ambiente; (Lo riscrivo) perchè è da li che scappa la maggior parte d'energia... quindi siano pure 50W (ma questa è una potenza... quindi poi parliamo di wattora casomai).. se poi ne escono "200" avrai bisogno di "250"... viceversa se ne escono "30" ne serviranno "80"
Come vedi nell'esempio tra 250 e 80 c'è un "tre volte" di mezzo... e questo non cambiando ne la quantità d'acqua ne il tempo
Ergo.. proviamo a scriverlo in chiaro... non ci frega niente che siano 30cc o 100cc ..o 2cc... poco cambia. Quello che importa è come prima cosa il contenitore e il suo comportamento verso l'ambiente.

Se non hai dei dati puoi sperimentare sulla falsariga di atomax, ovvero portando il contenitore, con l'acqua, ad una temperatura superiore a quella ambiente (o in teoria anche inferiore).. con una resistenza a bagno.
NON importa che temperatura, NON importa in che tempo, NON importa con che resistenza.
DEVI lasciare regimare termicamente (fossero anche ore) e poi prendere le misure della temperatura esterna (che dovrà essere costante nella prova, fatta in assenza di ventilazioni, contatti termici con altri materiali, ecc... eccetto il "tipico" utilizzo), della temperatura interna e della potenza elettrica (o scritto potenza, non energia.. quindi Watt) che stai fornendo al sistema.

La resistenza termica media è ricavabile poi, con buona approssimazione, così
Delta T / W, ove Delta T = temperatura interna - temperatura esterna.
Esempio: W=3 ; Tex = 25; Tin= 30 -> 30-25=5 -> 5/3=1,67 gradi a watt.
Da questa prova, lo riscrivo, bisogna far sparire gli effetti del riscaldamento di tutta la massa termica... ovvero regimare il sistema per diverso tempo in condizioni stabili e poi fare le misure: stiamo calcolando la resistenza (del contenitore) e non l'impedenza termica (del sistema).
Questo è il punto di partenza!

Fare questo è come dire per andare da Milano a Roma in aereo quanto ci metto?
Non fare questo è come dire per andare da Milano a Roma quanto ci metto?. Come? In areo .. in auto...in treno.. a piedi?
Comprendi che in un caso può essere un'oretta... in un'altro può essere un mese... e per fare la stessa cosa/percorso!
:bye1:

PS.. fatto questo hai caratterizzato il tuo contenitore.. e puoi sapere circa quanto "scappa " a una temperatura qualsiasi.
Per esempio a 80 gradi (e 25 ambiente) utilizzerai il dato di prima a rovescio per sapere:
80-25=55 (delta T).. e quindi 55/1,67 = 32 Watt (è un esempio).
Da qui sappiamo intanto che se non fornirai una potenza maggiore di questa non arriverai mai (=infinito tempo..non minuti ore.. giorni) a portare l'acqua a 80 gradi.
Poi allora iniziamo a giocare con l'impedenza... e qui entreranno in gioco tempo, massa... e quella componente di "perdita" via contenitore che cresce linearmente da 0 a a quei 32W (nell'esempio) man mano che l'acqua si scalda... e qualche bravo matematico inserirà nella formula per il calcolo.
Trovato il valore di potenza... si passa a identificare un PTC che ci garantisca un qualcosa di simile.. o migliore... e comunque dai dati si stima la batteria, con i dovuti margini....

Hike
20-01-2009, 13:26
......Ci ho perso un pò di tempo per verificare sperimentalmente se due resistenze di pari potenza, ma funzionanti a tensioni diverse, scaldassero l'acqua circa allo stesso modo. Comunque, prima o poi sacrificherò una caffettiera...


:spettacolo: ..... ma allora sei quasi peggio di me !!! Anchio ho fatto un 'esperimento', :closedeyes: in ufficio ho fatto smontare la macchina del caffè per avere la cialda appena esausta. La cialda è stata poi pesata e confrontata con una ancora da sfruttare.
Insomma, quelle che usiamo qui ritengono circa 22 grammi di acqua !! :oops:
Questo spiega perchè i francesi dichiarino una capacità di caldaia di 50 cc e non di 30.

Per Chiarella,
riguardo il riscaldatore, già detto che è il PTC quello che userei anchio ma, se possibile, non nella forma a filo o a cartuccia (quella specie di supposta in inox) perchè, per un apparecchio portatile, scaldare acqua inferiore in peso allo stesso elemento riscaldante è un non sense.
Per portare 50 grammi di acqua a 80°C dovrò prima scaldare alla stessa temperatura almeno altrettanti grammi ( valutazione cautelativa) di resistenza, consumando molta più energia. Torno a caldeggiare le paste PTC, le quali non soffrono del "difetto" del filo inox e non devono neppure spaventare per investimenti poichè questi costano il solo schermo serigrafico (al massimo due) e qualche altra minutaglia di attrezzature di produzione. Non dovresti superare i 300-500 €.

Inoltre, è molto importante che la potenza della resistenza la incroci con dati che hai solo tu... provo a spiegarmi: mettiamo che il volume da scaldare siano i 30 cc che hai indicato, e che la potenza necessaria (minima e teorica) sia di 50 W, la forma che hai deciso di dare alla caldaia è molto importante ... stretta e lunga, bassa e larga, conica, sferica ecc.
Perchè c'è il concreto rischio che non sia possibile applicare la potenza necessaria (neppure la minima) alla tua caldaia (magari non come al momento l'hai disegnata) per mancanza di superficie utile visto che tutte le resistenze hanno un propria "densità di potenza" espressa solitamente in W/sqcm.

Forse ti stiamo facendo confusione. Io al tuo posto però farei così:
1- fisserei arbitrariamente la potenza quale doppia ripetto alla minima teorica (es. 2x50W=100W ..... mi sento tanto Gencodicephp !!!:spettacolo:)
2- valuterei, sulla base del design dato, se la caldaia ha superficie sufficiente per i 4W/sqcm delle resistenze a film (es. 100/4=25 sqcm)
3- valuterei, analogamente per quella a filo, se è possibile applicare una resistenza con quello sviluppo lineare (traduci la superficie in lunghezza del filo sapendo che i fili standard hanno diametro di mm 5, 7,11, 13, 16 ......)
4- applicherei qualche coefficiente ai risultati quale margine operativo (es: del 25% ??? )
5- sceglierei tra quella a filo oppure a film grazie all'analisi 2- e 3- e sulla base di convenienze altre che stabilirai tu.
6- solo adesso puoi abbozzare un dimensionamento del pacco batterie.
Ciao hike :bye1:

mariomaggi
20-01-2009, 16:54
Chiarella,
ci sono resistori flessibili con caratteristica PTC estremamente sottili, adatti al tuo caso. Esempio: Alper srl: produzione resistenze elettriche PTF e PTC (http://www.alper.it)
Per le celle al litio, confermo quanto detto da Hike, dovresti acquisitarne decine di migliaia per averle della forma desiderata.
Se e' un progetto professionale e non un solo un hobby, posso darti altre dritte.

P.S.: non voglio mettere altra carne al fuoco, ma se e' un progetto professionale, hai valutato il riscaldamento ad alta frequenza, senza resistori e con una bobina che avvolge il contenitore interno? Non avresti punti caldi, quindi niente (o poche) perdite ohmiche, se non all'interno del liquido che vuoi scaldare. Il che si tradurrebbe in un maggior numero di caffe' per batteria.
Ciao
Mario

Chiarella
22-01-2009, 20:54
.... hai valutato il riscaldamento ad alta frequenza, senza resistori e con una bobina che avvolge il contenitore interno? Non avresti punti caldi, quindi niente (o poche) perdite ohmiche, se non all'interno del liquido che vuoi scaldare. Il che si tradurrebbe in un maggior numero di caffe' per batteria.
Ciao
Mario

Ciao mario!
ho guardato il link della resistenza con comportamento ptc che mi hai mandato e sembra davvero un'ottima soluzione. Per quanto riguarda la citazione che ho riportato qui sopra vorrei chiederti chiarimenti perchè non ho idea di cosa s'intende per "riscaldamento ad alta frequenza"..


Ieri comunque sono finalmente riuscita a parlare con un tecnico e ho alcuni parametri in più da darvi allora:

Materiale caldaia: alluminio

Peso di materiale da scaldare: 120g (considerando caldaia + varie)

Dimensioni e forma caldaia: cilindro di diametro 65 mm (5mm spessore già considerato nei 65mm) altezza 40mm.

Quantità d'acqua da scaldare: 60 ml

Delta t= 100° - 20° PERO' la frazione di acqua da scaldare non sono tutti i 60 ml ma la parte più inferiore, quella vicino alla nostra resistenza quindi ipotizziamo un Delta di 60°C.

Spero che questa volta i dati siano abbastanza completi per fare 4 calcoli.




Ultima cosa...avete mai sentito parlare di celle a combustibile?? non sembrano male per il mio progetto a parte che sono ancora abbastanza un prototipo...


ciao a tutti!:bye1:

livingreen
23-01-2009, 00:17
avete mai sentito parlare di celle a combustibile?? non sembrano male per il mio progetto a parte che sono ancora abbastanza un prototipo...

Certo che se ne sente parlare... proprio poco prima hai appunto ricevuto una risposta de un'esperto nel campo, che potrà se vuoi darti maggiori informazioni per soddisfare la tua curiosità.
Però, non mi risulta che le celle a combustibile servano per riscaldare qualcosa.... ma piuttosto per generare energia elettrica a partire da combustibili gassosi comuni....

P.S.: il delta T sarà variabile secondo la temperatura ambiente... ma col PTC non crea problemi.

gattmes
23-01-2009, 12:34
Se la caldaia è quella (in alluminio) e non isolata consiglio caldamente di non snobbare il contenuto dei miei messaggi.

Devo poi dire che ci era sfuggito il metodo suggerito da Mario... che andrebbe attentamente valutato!
In pratica è lo stesso principio dei piani cottura a induzione (vetroceramica)... di cui se ne discute nella sez. "risparmio/in casa"...brevemente viene "indotta" (quindi no trasmissione per contatto) una corrente in un materiale ferromagnetico (base "pentole/padelle" adatte)... che si scalda per il suo passaggio/suoi effetti....

Hike
23-01-2009, 12:45
....
Ieri comunque sono finalmente riuscita a parlare con un tecnico e ho alcuni parametri in più da darvi allora:

Materiale caldaia: alluminio

Peso di materiale da scaldare: 120g (considerando caldaia + varie)

Dimensioni e forma caldaia: cilindro di diametro 65 mm (5mm spessore già considerato nei 65mm) altezza 40mm.

Quantità d'acqua da scaldare: 60 ml
.....

Ciao :bye1:
ok, un pò più chiaro ora. Riguardo materiale e peso della caldaia ci torno dopo.
Me lo sentivo :closedeyes: ........ la superficie utile per sistemare la resistenza a film è veramente esigua, siamo attorno ai 23 sqcm (il fondo della caldaia al netto degli spessori). Se consideri la densità di potenza classica di 4W/sqcm, puoi sistemare una resistenza di soli 90 Watt.
Per la resistenza, forse non sono stato chiaro nei post precedenti, daccordo per il PTC, ma deve essere stampata direttamente sul metallo e non riportata su laminato plastico e quindi incollata.
Le resistenze che vedi nel link di Mario sono per 'warming' e non per 'boiling'; inoltre l'effetto di limitazione del PTC si comincia a sentire credo attorno ai 50°C, ovvero troppo presto per la tua applicazione.
La serigrafia su metallo delle paste PTF necessita, se non ricordo male, che il metallo sia acciaio, dovresti chiedere all'azienda del link che avevo postato.
Per finire, come mai le pareti della caldaia sono così spesse ?? Più massa da scaldare aggiungi, meno sono i caffè che riesci a fare.
Ciao :bye1:
Hike


PS: si è bello il suggerimento di Mario per l'induzione ma, secondo me, nello specifico è inapplicabile perchè le superfici sono verosimilmente troppo piccole.

mariomaggi
23-01-2009, 13:18
Chiarella,
non so se hai gia' valutato gli aspetti riguardanti la pulizia nel tempo.
Forse la soluzione prosposta da Hike per la stampa diretta del materiale resistivo si scontra con le esigenze di lavaggio e pulizia. in applicazioni simili si e' usato l'alluminio ma ceramizzato.
Per il riscaldamento a induzione, ricordo a tutti che propongo un riscaldamento ad alta frequenza, non a 50 Hz, quindi le dimensioni del sistema riulatno piccole.
Segui le indicazioni inascoltate di Gattmes sulla dispersione termica!

Per le fuel cell, dimenticale per questa applicazione, a meno che non sia un'applicazione dove il prezzo non ha importanza.
Ciao
Mario

Hike
23-01-2009, 13:50
Chiarella,
non so se hai gia' valutato gli aspetti riguardanti la pulizia nel tempo.
Forse la soluzione prosposta da Hike per la stampa diretta del materiale resistivo si scontra con le esigenze di lavaggio e pulizia. in applicazioni simili si e' usato l'alluminio ma ceramizzato.
Per il riscaldamento a induzione, ricordo a tutti che propongo un riscaldamento ad alta frequenza, non a 50 Hz, quindi le dimensioni del sistema riulatno piccole.
...................
Ciao
Mario

Ciao Mario,
questa non la sò, perchè parli del lavaggio e la pulizia ?:preoccupato: Io intendevo una deposizione della resistenza sul fondo esterno della caldaia.
Per la soluzione ad induzione, che io sappia, c'è un limite tecnologico alla costruzione della bobina primario piatta, a meno che tu non stia considerando di avvolgere la bobina sul mantello della caldaia e non sul fondo, facendo così però perdi un pò del vantaggio energetico.

livingreen
23-01-2009, 16:45
... piu guardo quelle misure, e più mi viene in mente una moka da una tazza....

Chiarella
24-01-2009, 09:00
Ciao....scusate, avevo fatto un errore nelle misure che vi avevo fornito, infatti le pareti della caldaia NON sono dal 5 mm ma da 2,5 mm.

Mario, per quanto riguarda le fuel cell, per ora non è un problema il costo, la dovrei però indicare come opportunità plausibile per la soluzione al mio problema. Vorrei però chiederti, queste fuel cell si caratterizzano come le comuni batterie? cioè Volt, Amperaggio...
scusa se ti sembrerà una domanda molto stupida....

Ciao a tutti:bye1:

Chiarella
24-01-2009, 09:01
... piu guardo quelle misure, e più mi viene in mente una moka da una tazza....

si, certo è da una tazza per volta!