Heizdraht Batteriebetrieben

Zwei AA-Batterien haben nicht sonderlich viel Energieinhalt, das heißt 
du wirst damit entweder nur einen sehr schwache Heizung betreiben können 
oder eben umgekehrt eine stärkere dann für eine entsprechend kürzere 
Zeit. Andererseits sind 40°C Absoluttemperatur (oder ist doch eine 
Temperaturdifferenz zur Umgebung gemeint?) ziemlich wenig, was das ganze 
wieder relativiert. Zumindest teilweise, da man viele weitere Faktoren 
nicht kennt.

Was genau soll geheizt werden? Wie sind die Abmessungen und die 
Raumtemperatur? Ohne weiter Angaben kann man hier gar nichts Konkretes 
aussagen geschweige denn irgendwelche Bauvorschläge geben. Also um was 
geht es eigentlich?

40 Grad...wozu?

Nimm Konstantendraht. Damit musst du aber experimentieren, der wird 
unter Umständen auch heißer. Ich habe damit experimentiert um Styropor 
zu schneiden.

Hmm, kannst ja so ein Teil zerpflücken: 
https://www.pearl.de/a-NC8994-5005.shtml;jsessionid=g1782D16311D7D49FC7309A9D9EE2DA3C?vid=917&wa_id=40&wa_num=2106

Jürgen schrieb:
> Danke für die Nachricht. Ich möchte einen Edelstahl Behälter ca 5x5cm

5cm x 5cm ist eine Fläche. Einen Behälter würde man zweckmäßg durch 
sein Volumen charakterisieren.

> zum erwärmen bringen der Draht wäre eingegossen in dem Behälter. Draht
> wäre in dem Metall eingearbeitet.

Auch dann hängt es wesentlich von den (uns unbekannten) Nebenbedingungen 
ab:

1. bei welcher Umgebungstemperatur soll das stattfinden?

2. wie ist der Krempel thermisch von der Umgebung isoliert?

3. was und wieviel (Wärmekapazität) ist da drin?

4. wie schnell soll die Zieltemperatur erreicht werden?

5. über welchen Zeitraum soll das funktionieren?


1. bis 4. braucht man, um die erforderliche Heizleistung zu ermitteln. 
In Verbindung mit 5. ergibt sich die benötigte Energiemenge der 
Batterien.

Im Prinzip kann man mit 2 AA Batterien und Heizdraht auch über 1000°C 
erreichen (Glühlampe in Taschenlampe). Die Details machen es aus.

Was soll denn in den Behälter rein?
Wenn es z.B. Wasser ist (würden 1/4L rein passen) das um 20 Grad erwärmt 
werden soll, braucht es:
250g x 20K x 1cal/g = 5000cal
Das sind etwa 21kJ
Da gilt Energie = Kapazität * Spannung, brauchst du bei 1.2V Batterien, 
ziemlich stattliche 17.5Ah an Kapazität.
Als LiIon akku mit 3.7V, würde einer mit 5675mAh reichen.

Das alles angenommen der Behälter ist aussen rum perfekt gedämmt. Wenn 
die Oberseite offen ist, musst du midnestens 20-40% dazu rechnen.

Jürgen schrieb:
> Ich möchte einen Edelstahl Behälter ca 5x5cm
> zum erwärmen bringen der Draht wäre eingegossen in dem Behälter. Draht
> wäre in dem Metall eingearbeitet.

Wie auch immer du dir das vorstellst, hier kurz zur Rechnung:
Eine ordentliche AA-Batterie hat ~3Wh. Du kannst also aus zwei 
Mignon-Zellen ca. 6Wh herausholen, das sind ~20000Ws bzw. 20kJ. Über die 
Wärmekapazität des aufzuwärmenden Materials kannst du dir dann 
ausrechnen ob das prinzipiell überhaupt möglich ist. Z.B. hat Stahl eine 
spezifische Wärmekapazität von ~0,5kJ/(kg K), d.h. du kannst mit der 
Energie aus zwei Mignonzellen ein Kilo Stahl um ca 40 Grad aufheizen 
(20kJ / (0,5kJ/K)). Das ist aber nur bei theoretisch perfekter Isolation 
der Fall, weil ja schon während des heizens Wärme an die Umgebung 
abgegeben wird und das Ergebnis somit schlechter wird.

Jürgen schrieb:
> wenn es möglich wäre 1-4 Sekunden

Definitiv nicht, weil eine AA-Batterie dafür nicht die nötige Leistung 
bringt.

Jürgen schrieb:
> Der Behälter ist ca 5x5cm x3cm hoch.
> Umgebungstemperatur 25 Grad.
> Isoliert gar nicht.
> Zieltemperatur so schnell wie möglich wenn es möglich wäre 1-4 Sekunden.
> Temperatur halten ca 1 Minute.
>
> Danke für Ihre Bemühungen
Du willst also einfach den Behälter erwärmen und dann kann die Heizung 
abgeschaltet werden?

Da passt etwas hinten und Vorne nicht.
Wenn das genannte dein ziel ist, dann machst du das Ganze am Besten aus 
Papier. Das kriegt man dann mit ner Micro-Batterie warm.
Sobald irgendwas in den Behälter hinein kommt, kühlt sich natürlich 
alles sofort ab, aber das scheint dich ja nicht zu interessieren ;)


Beschreibe bitte wofür das ganze gut sein soll.

Christopher J. schrieb:
> Jürgen schrieb:
> Du kannst also aus zwei
> Mignon-Zellen ca. 6Wh herausholen, das sind ~20000Ws bzw. 20kJ.

Der Energie-Inhalt gilt aber nur bei Entladung über mehrere Stunden. Bei 
will man die Batterie in sehr kurzer Zeit leer machen (Minuten) so geht 
der Energie-Inhalt der Batterie DRASTISCH zurück - Stichworte "interne 
Verluste, Innenwiderstand" - ich bezweifle, dass zwei Migon-Zellen im 
Minutenbereich auch nur ansatzweise eine Volumen von was auch immer 
(Inhalt wissen wir trotz Nachfragen immer noch nicht) von 75 ml um 15 
Grad erwärmen können, geschweige denn "innerhalb von Sekunden"

Zum anderen "die Drähte ins Metall einarbeiten" ist so auch wohl nicht 
möglich - die "Drähte" müssen isoliert sein, sonst schließt der 
Edelstahlbehälter alles kurz - wenn die Drähte innerhalb von Sekunden 
die 75ml "was auch immer" um 15° aufheizen sollen müssen sie ja schon 
glühen - also keramisch isolierte Heizelemente?? - da dürften 2 
Mono-Zellen nicht ausreichen für den Betrieb.

Lieber Jürgen, auch dein "danke für die Bemühungen" hilft nicht - DU 
musst erst deutlich präziser beschreiben was Sache ist - dein Problem 
ist doch sehr komplex - thermische Übergangswiderstand des Behälters, 
des Inhalts, Wärmekapazität des Inhalts - die Formeln stehen schon da - 
sollen wir sie für dich ausrechnen?? Und dann siehst Du wahrscheinlich, 
dass das so gar nicht geht.

Martin

Jürgen schrieb:
> Dann muss ich um eine andere Lösung schauen könnte theoretisch auch eine
> kleine Flächenheizung sein ca25 Quadratzentimeter aber sowas wird es
> nicht geben schätze ich ..?? oder etwas größer wo ich zuschneiden kann
> ..

Es gibt so etwas in der Größe als Heizmatte, z.B. 
https://de.rs-online.com/web/p/silikon-heizmatten/0245506/
Bei Aliexpress, eBay und Co vielleicht auch etwas günstiger. Dafür 
bräuchtest du aber mehr als 2 AA-Zellen, nämlich eher so 8 Stück.

Jürgen schrieb:
> wie so ein Zigarettenanzünder wo die Drähte glühen
Der hat aber eine fette Autobatterie "im Rücken"...

Jürgen schrieb:
> Zieltemperatur so schnell wie möglich wenn es möglich wäre 1-4 Sekunden.
Kann das der eingebettete Draht (oder eine andere elektrische Heizung) 
überhaupt? Mit irgendeiner Versorgung? Und wie machst du die Regelung 
dieses Heizboliden? Denn wenn du im Idealfall pro Sekunde um 15K heizen 
kannst, dann musst du eine pfeilschnelle Regelung haben. Denn nach 2 
Sekunden hättest du dann 55°C, und nach 3 schon 70°C, wenn du nicht 
rechtzeitig eingreifst...

Christopher J. schrieb:
> Es gibt so etwas in der Größe als Heizmatte
Zitat: "Silikon-Heizmatte, 12 V dc 2,5 W"
Mit 2,5W wird das nix in der angepeilten Zeit. Allein schon eine 
Metallplatte mit 50x50x4 mm³ in der Geschwindigkeit aufzuheizen braucht 
wesentlich mehr Leistung als mein Lötkolben. Und der hat mit 120W gut 
50x mehr Leistung.

Jürgen schrieb:
> ich möchte nur dieses kleinen Behälter 5x5x2cm vollflächig zum erwärmen
> bringen.
Mitsamt Inhalt? In 1..4 Sekunden? Dafür braucht du Leistungen im kW 
Bereich. Aber ich würde dir einfach mal empfehlen, ein paar solche 
Heizungen mit einem handelsüblichen Netzteil auszuprobieren. Dann 
bekommst du schnell ein Bild davon, dass es so nicht gehen wird.
Als kleine Denkanregung: da gab es mal solche Taschenwärmer, die im 
Prinzip einfach zwei Batterien kurzgeschlossen haben. Man kann sich 
solche Dinger auch selber basteln. Siehe dort die DIY-Videos: 
https://www.google.com/search?q=taschenwärmer+batterie

Du reisst mit dem Wunsch, das mit zwei AA-Zellen machen zu wollen, also 
gleich 2 Latten:
1. die haben langfristig gar nicht den Energiegehalt und
2. die bringen kurzfristig nicht die nötige Leistung her

HildeK schrieb:
> wendelsberg schrieb:
>> Die gleiche Grundflaeche 5cm hoch oder 5m hoch unterscheiden sich um den
>> Faktor 100.
>
> Wolfgang hat das aber so nicht behauptet. Er ging von der gesamten
> Oberfläche des Körpers aus. Und da ist sein Aussage korrekt.

Korrekt ja. Aber nicht zielführend. Für den Wärmeaustausch mit der 
Umgebung ist die Oberfläche eines Körpers maßgeblich (deswegen auch das 
Gedöhns mit Rippen an Kühlkörpern). Aber wenn man einen Behälter 
aufheizen will, dann wird man ihn tunlichst isolieren. Und man wird 
eine Geometrie wählen, die eine möglichst kleine Oberfläche pro Volumen 
hat. Das Ideal wäre eine Kugel. Deutlich praktischer und nicht sehr viel 
schlechter ist ein Würfel. Der Quader des TE von 5x5x3 cm³ ist 
hinreichend nahe am Würfel.

Andererseits bestimmt bei seiner Anforderung "Behälter plus Inhalt(?) in 
maximal 4 Sekunden von 25 auf 40°C aufwärmen" vor allem die 
Wärmekapazität die erforderliche Heizleistung. Über den Daumen gepeilt 
wird so ein Quader vielleicht 5..10 K/W haben. Um die 15K Übertemperatur 
aufrecht zu erhalten, bräuchte man dann 1.5 .. 3W Heizleistung. 
Andererseits würde der Behälter bei einer angenommenen Wandstärke von 
5mm ungefähr 300g wiegen. Zusammen mit der Wärmekapazität von 
450J/(kg·K) braucht man ca. 2000J=2000Ws um allein den Behälter um 15K 
zu erwärmen. In 4 Sekunden sind das dann stattliche 500W Heizleistung.

Jürgen schrieb:

> Ok danke dann gebe ich es auf vielen Dank an alle!!
> Dann muss ich um eine andere Lösung schauen könnte theoretisch auch eine
> kleine Flächenheizung sein

Nimm ein Teelicht. Das hat eine Leistung von ca. 100W. Elektrisch
lässt sich Dein Problem (Ohne Netzanschluss) nicht vernünftig lösen.