Hallo, ich möchte die Temperatur in einer 0,5l Edelstahlthermoskanne konstant auf 8°C halten bzw. ich denke darüber nach ein kleines transportabeles Kühlgerät zu bauen.(Also, um den unbedingt kühl zu haltenden Inhalt mit auf Campingtour oä. zu nehmen.) Ich dachte daran, aus Plastik einen neuen Deckel zu drehen, und dann mit einem Peltier-Element zu kühlen. Ich bin mir nicht sicher, ob das Ganze nachher so aussieht / machbar ist, wie ich mir es vorstelle. Ich möchte eben keinen 80Ah Akku mitschleppen.. :) Also - hat jemand eine grobe Vorstellung davon, wie viel Energie ich benötige (bitte schaltet eure Glaskugeln ein ;) ) um die Wärme die von außen (durch die Flaschenwand und den Deckel mit Peltier-Element ) dringt wieder rauszupumpen? Mir ist klar, dass das von der Außentemperatur abhängt - sagen wir also mal Sommer 30°C... :) Vorschläge, wie ich es selbst abschätzen könnte, würden mich natürlich auch freuen! Vielen Dank, Martin
teste doch mal wie lange es braucht damit der Inhalt von 10 auf 20 Grand sich erwärmt. Wenn du diese Zeit hast könnte man auch etwas sinnvolles ausrechnen.
Hallo, miss die Zeit für die Abkühlung/Erwärmung von 0,5 Liter Wasser um 1 Grad/Kelvin bei konstanter Aussentemperatur. 10 Grad wäre etwas viel,da abkühlen/erwärmen bei konstanter/m Aussentemperatur und Übergangswiderstandwie ein RC-Glied exponentiell ist ( 1- e^(-t/Tau)) oder ähnlich , zudem kann das dauern... Den Wärmestrom kannst Du dann ja berechnen. Aufgenommene/abgegebene Wärme: O,5 kg * 4186 J/kgK *1 K Leitsung Arbeit/Zeit dann hast Du die Watt.
Gibt es da keine Daten vom Hersteller der Kanne?
Hallo, obwohl ich wohl ein Verfechter elektronischer Gimmiks bin würde ich evtl versuchen, das chemisch zu machen. schade, dass du nicht gesagt hast was du kühlen möchtest, ich vermute Medikamente. da wäre es evtl besser eine Flüssigkeit die bei 8°C verdampft einzufüllen(mit überdrucköffnung) da das Peltierelement einen schlechten Wirkungsgrad besitzt, auch Strom verbraucht, um nur den Temperaturunterschied 8°C - 30°C zu halten... wen mit peltierelement sehe ich nur die Möglichkeit kleine Peltierelemente in reihe zu schalten, da warscheinlich durch die Thermoskanne relativ wenig wärme kommt, aber die Temperaturdifferenz relativ groß ist
Martin M. schrieb: > Vorschläge, wie ich es selbst abschätzen könnte Ganz einfach: 1. Bestimme in einem Experiment den Wärmeübergangskoeffizienten alpha. 2. rechne
Ich denke immer noch, dass die Isolierung durch und um das Peltierelement größenordnungen schlechter ist, als die der Kanne. Damit das Peltierelement 8° innentemperatur halten kann (soweit ich weiß schaffen die meisten Peltierelemente nur einen Temperaturunterschied von 20-40°)muss dieses schon ein bisschen arbeiten -> Unmengen Strom-> Erwärmung -> großer Kühlkörper. mM. nach ist dabei der Verlust durch die Thermoskanne vernachlässigbar oder sehe ich das falsch?
> Vorschläge, wie ich es selbst abschätzen könnte, würden mich natürlich > auch freuen! Das abzuschaetzen wuerde ich mich nicht trauen. :-) Es ist natuerlich relativ einfach zu messen/berechnen wie gut die Thermoskanne alleine ist. Du brauchst ja nur mal 1l Wasser 1h darin zu lassen und kannst es dann mit der Vorher/nachher Temperatur ausrechnen. Ich denke dabei wird rauskommen das eine Thermoskanne ziemlich gut ist. Genauer gesagt, und da ist das Problem, viel besser als dein Peltierelementdeckel. vielleicht schreiben die Hersteller der Peltierelemente ja was zu diesem Punkt in ihren Datenblaettern. Olaf
ich_eben schrieb: > mM. nach ist dabei der Verlust durch die Thermoskanne vernachlässigbar > oder sehe ich das falsch? Ja, siehst du falsch. Wenn der Verlust vernachlässigbar wäre, dann erübrigt sich die Aufgabe. In diesem Fall würde der Inhalt immer auf konstanter Temperatur bleiben.
Wie wäre es mit einem Stück Eis? :D Man kann das Eis ja (lebensmitteltauglich) einpacken, dass die Wärme nicht so schnell aufgenommen und der Inhalt nicht verwässert wird. So wie das hier: http://www.amazon.de/Dauerk%C3%BChlkugeln-Dauereiskugeln-K%C3%BChlkugeln-Eiskugeln-Packung/dp/B000TENPQ8
> Wenn der Verlust vernachlässigbar wäre, dann > erübrigt sich die Aufgabe. Ich denke der Verlust einer Thermoskanne ist vernachlaessigbar gegenueber des Deckels einer Thermoskanne. Meine Erfahrung ist z.B das alte Thermoskannen mit dem kleinen Loch und dem Stoepsel der sich beim zudrehen ausdehnt viel laenger halten als die modernen Kannen mit dem grossen Schraubdeckel. Wenn ich damit recht habe dann wieder der Verlust ueberwiegend vom neuen Deckel mit seinem Peltierelement abhaengen. Olaf
Olaf schrieb: > Ich denke der Verlust einer Thermoskanne ist vernachlaessigbar > gegenueber des Deckels einer Thermoskanne. A in obiger Formel ist natürlich die Gesamtoberfläche der Kanne. Existieren für das System Kanne unterschiedliche Wärmeübergangswiderstände, so sind diese natürlich entsprechend ihrer Fläche zu berücksichtigen. prinzipiell: Stelle dir den ganzen Versuchsaufbau mal elektrisch vor. Die Erwärmung der Flüssigkeit in der Thermoskanne geschieht dadurch, dass ein Strom (Wärmestrom) durch die Behälterwand fließt. Die Stärke des Stroms hängt vom Widerstand und der Temperaturdifferenz (elektrisch die Spannung) ab. Um eine Erwärmung zu verhindern, musst du nun genau den Verlustwärmestrom durch die Behälterwand durch einen Kompensationswärmestrom mittels Peltierelement ausgleichen. Sind beide Flächen nicht gleich, d.h. die Verlustfläche und die Kompensationsfläche, so ist dieses Flächenverhältnis noch zu berücksichtigen.
Hallo, vielen dank schon mal! Die idee mit der verdampfenden Flüssigkeit finde ich schon mal sehr interessant! Also, ja, es geht um ein Medikament - es hatt es gern zwischen 2 und 8°C kalt... Genau die Vermutung, also, dass der Deckel mit dem Peltier eben der Schwachpunkt ist, hatte ich auch. (Mir schwirrte die Frage im Kopf herrum, wie gut so ein Element im stromlosen Zustand isoliert..) Also ist es wahrscheinlich effizienter/energiesparender ein Kühlflüssigkeitsystem in der Kanne zu haben, als mit einem Peltier zu arbeiten..?! hmm.. gut..! Grüße, Martin
Füll' die Thermoskanne mal mit Eis, verschliesse sie gut und stelle sie dann bei ca. 35-40℃ in den Backofen. Aber viel Zeit mitbringen, du wirst dich vermutlich wundern, wie lange das tatsächlich dauert, bis das Eis auch nur geschmolzen ist, geschweige denn 8℃ erreicht. Das Abkühlen von heissen Getränken in üblichen Thermoskannen geht erheblich schneller als kalte Getränke warm werden. Das hängt damit zusammen, dass heisse Getränke auch durch Verdunstung Energie abgeben, und die Kannen nicht wirklich luftdicht sind. Einen vergleichbaren, von alleine laufenden Prozess, der kalte Dinge in der Kanne erwärmen würde gibt es dagegen nicht. Im Gegenteil, die Schichtung von kalter Luft über der kalten Getränkeoberfläche sorgt noch für eine zusätzliche Isolation in Richtung der Öffnung. Flüssiger Stickstoff kann je nach Menge auch ein paar Tage in einem Dewargefäss ganz ohne Deckel rumstehen... Andreas
so ein Peltierelement isoliert sehr sehr schlecht im ausgeschaltetem zustand, eine Möglichkeit dies zu verbessern ist mehrere Peltierelemente hintereinenderzuschalten, ich denke auch, dass sehr kleine Peltierelemente reichen würden, dafür z.B. min 4 stück hintereinander, ein großer Kühlkörper ist natürlich Pflicht. das würde aber immer noch Strom verbrauchen, wahrscheinlich nicht gerade wenig, mit guten Akkus kommt man da natürlich auch noch mal ein Stück... kommt halt auch drauf an was es kosten darf... und wie lange das ding wie mobil kühlen können muss, wenn man natürlich irgendwo Strom herbekommt (Auto Steckdose...) wäre die sache entschärft, aber immer noch schwierig. wenn man es oldschool (tm) macht und die Medikamente sofern nicht sowiso schon wasserdicht verpackt und bevor man geht 2° kaltes Wasser einfüllt und wenn man dann nach 6 std irgendwo hinkommt und was kaltes drinkt ein gut gekühltes Mineralwasser nachkippt ist man sicherlich billiger dran
@Martin setze dich mal mit einem Kalorimeter, spez. Wärmekapazität oder "Wasserwert" etc. auseinander. (physikalsiche Formelsammlung vorhanden.....?) Einstieg z.B. über http://de.wikipedia.org/wiki/Kalorimeter
Andreas Ferber schrieb: > Aber viel Zeit mitbringen, du wirst > dich vermutlich wundern, wie lange das tatsächlich dauert, bis das Eis > auch nur geschmolzen ist, geschweige denn 8℃ erreicht. BTW, hier hat es mit einer vorgekühlten Flasche angeblich fünf Tage gedauert, bis die Hälfte des Eises geschmolzen war: http://www.ksta.de/html/artikel/1187344855397.shtml Also genug zum Lesen einpacken für deinen eigenen Versuch ;-) Andreas
Edelstahl Isolierkannen sind wesentlich schlechter als solche mit Glaseinsatz.
Icke schrieb: > Edelstahl Isolierkannen sind wesentlich schlechter als solche mit > Glaseinsatz. Außer beim runterfallen. :)
Andreas Ferber schrieb: > BTW, hier hat es mit einer vorgekühlten Flasche angeblich fünf Tage > gedauert, bis die Hälfte des Eises geschmolzen war: Die Schmelzwärme von Wasser liegt aber auch bei 332,5kJ/kg. Für die Erwärmung von 2 auf 8°C sinds dagegen nur 6*4,19kJ/kg = 25,14kJ/kg. Praktisch (wenn man nicht den ganzen Bereich ausloten kann) also Faktor 20 weniger. Macht dann nen halben Tag bei "Kölner Temperaturen" und ruhig gelagert. Scheint auch ne größere Kanne (1,2 Kilo Eis) zu sein und hat damit ein besseres Verhältnis Volumen/Oberfläche. Das bröcklige Eis - solange nichts/nicht viel geschmolzen ist - hat auch weniger Kontakt zum Behälter. Damit nochmal bessere Isolation. Das Eis hatte vmtl. auch nicht 0°C sondern eher -10°C, ist aber gegenüber der hier wegfallenden Schmelzwärme vernachlässigbar. Mehr als 3-6 Stunden werden da kaum zuverlässig machbar sein. 0°C wären mit Eiswasser am einfachsten und längsten zu halten. Macht das Medikament aber vmtl. nicht mit. Am einfachsten: ne geeignete Substanz - die gilts zu finden - mit Schmelzpunkt im Bereich 2-8°C und ordentlich Schmelzwärme. Alternativ Medikament (isoliert) in Eiswasser und bei Temperaturunterschreitung leicht heizen; manuell gelegentlich nen Eiswürfel nachlegen; was ausgefuchstes mit Zeolith; ne Vakuumpumpe mit der du Wasser bei 7°C und 7-8mbar verdampfst... Peltier macht aber ziemlich sicher keinen Sinn.
Sorry für die 8 Jahre Verspätung, habe mich heute erst damit auseinandergesetzt. Hatte ein ähnliches Problem. Mein Lösungsansatz: Funktion für die Temperaturdifferenz der unmodifizierten Thermoskanne aufstellen: T(t)= k*e^(a*t) Als nächstes brauchst du zwei Punkte auf der Funktion um k und a zu bestimmen. zB: Startwert und Wert nach zB 2h. Du bestimmst dann die Funktion durch einsetzen der Werte(k=Tempdiff bei Start), immer SI-Einheiten verwenden. Wozu das Ganze? Nun kannst du die Ableitung an der Stelle deiner Zieltemperaturdifferenz(ca.22K) bilden. Die Ableitung entspricht dem Wärmestrom * Wärmekapazität in Joule/Kelvin. Die Wärmekapazität von Wasser ist zB 4187 J/(kg*K), bei 0,5l ist deine spezielle Kapazität also 2093 J/K. Umstellen und schon hast du deinen notwendigen Wärmestrom in Watt. Für die technische Umsetzung dürften stark unterkühlte (Tiefkühltruhe -18/-21°C) Eiswürfel die einfachste Lösung sein... Liebe Grüße
Nic schrieb: > Funktion für die Temperaturdifferenz der unmodifizierten Thermoskanne > aufstellen: Als erstes müsstest Du feststellen, ob Du eine Thermos- oder eine Thermokanne hast. Nur bei Thermoskannen ist der Zwischenraum zwischen Innen- und Aussenbehälter evakuiert, sodas solche Kannen wesentlich besser isolieren.
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