Hallo zusammen,
da ich neu hier bin ganz kurz zu meiner Person.
Mein Name ist Florian, bin 24 und studiere Maschinenbau.
Hoffe ich bin hier auch richtig. Wenn nicht tut es mir sehr leid.
Ich bin auf der Suche nach einem Heizelement der (relativ) einfachen
Art.
Habe in erster Linie an ein Peltier Element gedacht, da mir ein
Heizdraht Heizmatte zu ineffizient erscheint...?? oder gibt es etwas in
dieser Richtung?
Ziel ist es, eine Fläche von 10x10 mm +-5mm auf ca 45°C +- 5°C bei
Zimmertemperatur zu erhitzen.
über einen kurzen und variablen Zeitraum von 5 sec- max ca.30 sec.
Dieser Vorgang soll möglichst oft wiederholt werden können, ohne gleich
die Akkus laden zu müssen.
Das Ganze muss mit Akkus betrieben werden. Entweder 2 Parallel
geschalteten AA Batterien (1,2V bei je 2500-3000 mAh) oder 4 Parallele
AAA (1,2V bei 1500-1900 mAh).
Anzusteuern ist es über einen Taster… Ohne Sicherung ect.
Wobei ich über eine Tempersteuerung auch nachdenke um das ganze nicht
wärmer wie 50°C zu bekommen. Diese darf aber nicht zu groß werden, da
das ganze in einem Bauraum vom ca. 30x30x100 mm untergebracht werden
sollte. Wenn dann noch Platz vorhanden ist, wäre eine Ladeschaltung über
einen 5V DC anschluss auch echt cool, aber kein Muss. Denke das
überschreitet die Baugröße.
So… Dies wären meine Kriterien die ich mir an das ganze gesetzt habe.
Hat jemand für das ein oder andere ne Idee wie ich dies realisieren
könnte??
Habe zurzeit ein TEC1-01703 Peltier zur Probe mal hier, was wenn ich das
im Kopf mal überschlage die Akkus recht schnell leer bekommt denke ich.
Florian schrieb:> Ich bin auf der Suche nach einem Heizelement der (relativ) einfachen> Art.
Das ist typischerweise ein Widerstand
> Habe in erster Linie an ein Peltier Element gedacht, da mir ein> Heizdraht Heizmatte zu ineffizient erscheint...??
Der Wirkungsgrad eines Widerstandes zur Erzeugung von Wärme
beträgt 100 %. :-)
> Ziel ist es, eine Fläche von 10x10 mm +-5mm auf ca 45°C +- 5°C bei> Zimmertemperatur zu erhitzen.
Es gibt da wohl Formeln, mit denen Du die dafür nötige Wärme-
leistung errechnen kannst. Das müsstest Du aber schon selbst
erledigen.
> über einen kurzen und variablen Zeitraum von 5 sec- max ca.30 sec.> Dieser Vorgang soll möglichst oft wiederholt werden können, ohne gleich> die Akkus laden zu müssen.> Das Ganze muss mit Akkus betrieben werden. Entweder 2 Parallel> geschalteten AA Batterien (1,2V bei je 2500-3000 mAh) oder 4 Parallele> AAA (1,2V bei 1500-1900 mAh).
Ob ein solcher Akku ausreicht, lässt sich erst dann sagen, wenn
man die nötige Wärmeleistung weiss.
> Wobei ich über eine Tempersteuerung auch nachdenke um das ganze nicht> wärmer wie 50°C zu bekommen.
Das ist sinnvoll und elektronisch auch nicht besonders aufwändig.
Gruss
Harald
Harald Wilhelms schrieb:>> Habe in erster Linie an ein Peltier Element gedacht, da mir ein>> Heizdraht Heizmatte zu ineffizient erscheint...??>> Der Wirkungsgrad eines Widerstandes zur Erzeugung von Wärme> beträgt 100 %. :-)
Ist nicht das Peltier doch besser?
Es setzt die eingesetzte Energie auch in Wärme um, aber gleichzeitig
schafft es noch auf der anderen Seite schon vorhandene Wärme auf die
warme Seite rüber. Wenn es einen nicht stört daß es auf der anderen
Seite kälter wird und man von dort schnell genug wieder neue Raumwärme
nachliefern kann (z.B. "Kühl"körper und Lüfter), wird das Peltier
deshalb unterm Strich besser als der Widerstand beim Erhitzen dieser
Fläche sein.
Es fehlen einige Angaben zu Deinem Projekt. Interssant wäre z.B. das zu
erwärmende Material und vorallem dessen Volumen und in welchem Zeitraum
das ganze auf Temperatur sein soll. Rechne das ganze erstmal aus, dann
weisst Du wieviel Wärmeenergie notwendig ist. Je nach benötigter
Wärmemenge kann man dann Entscheiden was passend wäre.
Übrigends haben TEC-Elemente einen relativ schlechten Wirkungsgrad, was
bei Akkubetrieb wohl nicht wirklich sinnvoll ist.
Mfg Hans
Florian schrieb:> Hoffe ich bin hier auch richtig. Wenn nicht tut es mir sehr leid.
Nein, hier ist das Kinderwickelforum.
Florian schrieb:> der (relativ) einfachen> Art.> Habe in erster Linie an ein Peltier Element...Florian schrieb:> Heizdraht Heizmatte zu ineffizient erscheint...??Florian schrieb:> ohne gleich> die Akkus laden zu müssen.Florian schrieb:> wenn ich das> im Kopf mal überschlage die Akkus recht schnell leer
Da ist es mit den Grundlagen noch nicht so weit. Nach einem halben
Semester schon solche praktischen Aufgaben...?
Hallo,
wenn man schon eine technische Aufgabenstellung hat und diese nicht
selber umsetzen kann, dann sollte man sich zumindest bemühen, technisch
relevante und korrekte Angaben zu machen.
> Florian schrieb:> Ziel ist es, eine Fläche von 10x10 mm +-5mm auf ca 45°C +- 5°C bei> Zimmertemperatur zu erhitzen.
Eine Fläche erhitzen???
Eine Fläche hat keine Masse und damit auch keine Wärmekapazität.
> über einen kurzen und variablen Zeitraum von 5 sec- max ca.30 sec.> Dieser Vorgang soll möglichst oft wiederholt werden können, ohne gleich> die Akkus laden zu müssen.
Und was soll jetzt diese Info, die praktisch ohne Wert ist?
> Das Ganze muss mit Akkus betrieben werden. Entweder 2 Parallel> geschalteten AA Batterien (1,2V bei je 2500-3000 mAh) oder 4 Parallele> AAA (1,2V bei 1500-1900 mAh).
Und wer hat festgelegt, dass die Akkus parallel geschaltet werden
müssen?
Zu den Heizelementen wurde ja schon was geschrieben.
Wozu du da unbedingt Peltierlemente benutzen willst, ist unklar.
Ansonsten setzt so ziehmlich jedes beliebige Heizelement die elektrische
Energie zu 100% in Wärme um. Das wurde auch schon geschrieben.
Um die Sache extrem einfach zu machen und auf die Temperaturregeleung
verzichten zu können, denke mal über die Verwendung von PTC-Elementen
als Heizung nach. Diese regeln die Temp. selbst.
http://www.eichenauer.de/cms/fileadmin/eichenauer/pdf/Bereiche/Automotive_Produkt%C3%BCbersicht.pdfhttp://www.epcos.com/inf/55/db/PTC_12/PTC_Heating_B59060_A60.pdf
Gruß Öletronika
U. M. schrieb:> Eine Fläche hat keine Masse und damit auch keine Wärmekapazität.
Aber immerhin hat eine Fläche eine Oberfläche, über die Wärme an die
Umgebung abgegeben wird. Für die Wärmeverluste ist sie damit
ausschlaggebend.
Für die Erwärmungsgeschwindigkeit wiederum müßte man neben der Masse
auch die spezifische Wärme, hilfsweise das zu erwärmende Material
kennen.
Hallo,
vielen Dank für die schnellen Antworten, auch wenn die meisten eher
destruktiver Natur waren. Aber nun gut. Trotzdem vielen Dank.
Ich denke ich sollte klarstellen, dass dies keine Aufgabe aus meinem
Studium ist, da ich Elektrotechnik noch nicht im Lehrplan hatte und
dementsprechend noch nicht gehört habe.
Und entschuldige mich hier aufrichtig, sollte ich mich nicht würdig
genug ausgedrückt haben. Kommt einem so vor, als warten hier manche nur
darauf Leute wie mich in der Luft zu zerreißen ^^
Es wurden aber ein paar interessante Stichpunkte in den Raum geworfen,
wo ich einen Ansatz bekomme, welche Rechnungen ich alles erledigen
sollte (vielleicht auch vor meinem Beitrag hätte machen können, ja…)
Es geht lediglich um eine Oberfläche. Diese kann auch aus Papier oder
auch dem eigenen Finger bestehen. Das Volumen und das Material sind also
nicht wichtig. Im Grunde reicht es mir, wenn ich ein Bauteil habe, was
eine Ebene Oberfläche in besagter Größe hat (der Einfachheit ohne
Toleranz von 10x10 mm) und seine eigene Oberfläche auf besagte
Temperatur aufheizt.
Das ein Heizelement in irgendeiner Art immer ein Wiederstand ist, war
mir bewusst. Jedoch suche ich eben diese, dessen Hauptaufgabe die
Wärmeerzeugung ist und nicht der Wiederstand. Möglichst flach und
möglichst stromsparend.
Florian schrieb:> vielen Dank für die schnellen Antworten, auch wenn die meisten eher> destruktiver Natur waren.
Das sehe ich anders.
> Es geht lediglich um eine Oberfläche. Diese kann auch aus Papier oder> auch dem eigenen Finger bestehen. Das Volumen und das Material sind also> nicht wichtig.
Doch, das ist von entscheidender Wichtigkeit für die Berechnung
der nötigen Heizleistung.
> Das ein Heizelement in irgendeiner Art immer ein Wiederstand ist, war> mir bewusst. Jedoch suche ich eben diese, dessen Hauptaufgabe die> Wärmeerzeugung ist und nicht der Wiederstand.
Die Hauptaufgabe eines Widerstands ist es, elektrische Leistung
in Wärme umzuwandeln.
Gruss
Harald
Florian schrieb:> Es geht lediglich um eine Oberfläche. Diese kann auch aus Papier oder> auch dem eigenen Finger bestehen. Das Volumen und das Material sind also> nicht wichtig.
Da bist du etwas auf dem Holzweg. Die Physik richtet sich nicht nach
deinen Wünschen. Die Temperatur einer Oberfläche wird durch dein
dynamisches Gleichgewicht von Energieflüssen bestimmt und dazu gehört
eben auch der Energiefluß zur Erwärmung/Abkühlung des an die Oberfläche
grenzenden Materials, in diesem Fall hauptsächlich durch Wärmeleitung.
Früher, in der guten alten Zeit, mussten auch Maschbauer etwas Physik
belegen. Da lernte man dann die Grundlagen von Arbeit und Leistung. Auch
Thermodynamik war Pflichtfach. Man konnte Einheiten ineinander
umrechnen. Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit, Wärmewiderstand waren
keine Fremdworte.
Vorher, auf der Schule, lernte man lesen.
Aber heute ist offensichtlich alles anders.
Du fragst nach einer Lösung. Man zählt dir die Defizite in der
Aufgabenstellung auf. Darauf gehst du nicht ein sondern gibst die
beleidigte Leberwurst.
Ich fasse dann mal zusammen:
Ein Widerstand (ohne "e") setzt die zugeführte Leistung zu 100% in Wärme
um. Wenn man ihn in der der Variante "PTC" nimmt, regelt er auch gleich
noch die Temperatur. Es gibt ihn z.B. als Scheibe mit 10mm Durchmesser.
Ein Peltier Element transportiert mehr Wärme als es elektrische Leistung
aufnimmt. Es hat aber einen schlechten Wirkungsgrad und ist nur
sinnvoll, bei geringen Temperaturdifferenzen. Außerdem hat es eine recht
große Wärmekapazität, die auch beim Start aus dem Akku gefüttert werden
will. Imho ist es die schlechtere Variante.
das mit dem Peltierlement ist schon ok. Bei Conrad gibt es ein
entsprechendes mit Datenblatt dazu. Lt. diesem hast du bei 5,7W
elektrischer Leistung eine Wärmepumpenleistung von 3,9W. Das entspricht
auf der warmen Seite einer Heizleistung von 9,6W, wenn du die kalte
seite auf Raumtemperatur hältst.
Das entspricht einem Wirkungsgrad von ca. 170%
bei kleineren Leistungen könnte der Wirkungsgrad sogar noch besser sein.
die Nennspannung ist mit 1,9V angegeben, mit 1,5V hast du daher etwas
weniger Leistung, aber um die Oberfläche aus 45° aufzuheizen, reicht
das, wenn du nicht gerade Eiswürfel drauflegen willst.
Eine Temperaturregelung wäre dringend anzuraten.
Vorteil eines Peltierelements:
Man kann schneller regeln.
Nachteil in deiner Anwendung:
Das Peltierelement benötigt auf der anderen Seite Kühlkörper. Damit
steigt die Oberfläche deiner Anordnung was letztendlich mehr Leistung
erfodert als allein die 10x10cm Platte zu heizen.
Roland L. schrieb:> Lt. diesem hast du bei 5,7W> elektrischer Leistung eine Wärmepumpenleistung von 3,9W.
Ich habe jetzt keine Lust, mich bei C durch die ganze Reihe von
Peltier-Elementen zu klicken, um das von dir zitierte Datenblatt zu
finden. Vermutlich hast du bei deinen Daten aber das kleine Wörtchen
"max." ignoriert und damit die internen Verluste des Elements, die
auftreten, wenn nicht nur ein Wärmefluß, sondern auch eine
Temperaturdifferenz zwischen den beiden Seiten vorhanden ist.
Einen Heizwiderstand kannst du thermisch von der Umwelt gut isolieren,
ein Peltier-Element prinzipbedingt nicht.
> Lt. diesem hast du bei 5,7W> elektrischer Leistung eine Wärmepumpenleistung von 3,9W. Das entspricht> auf der warmen Seite einer Heizleistung von 9,6W, wenn du die kalte> seite auf Raumtemperatur hältst.> Das entspricht einem Wirkungsgrad von ca. 170%
Die Rechnung stimmt leider nur bei einer Temperaturdifferenz von 0°
(also wenn die berflächentemperatur nicht über der Raumtemperatur
liegt).
@Florian: wenn du nur eine heiße Oberfläche brauchst (z.B. um ein
Strahlungsthermometer auszutesten), dann suche dir ein Heizelement mit
möglichst geringer Wärmekapazität. Eine Heizfolie, die du nicht
aufklebst sondern thermisch isolierst, könnte das richtige für dich
sein.
http://www.conrad.de/ce/de/product/532878/Heizfolie-selbstklebend-Thermo-L-x-B-110-mm-x-77-mm-Betriebsspannung-12-V-Leistung-12-W?ref=searchDetail
