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.
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.
> 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
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.
