Sie müssen den Wärmeverlust in Ihrem Becher bei etwa 50 ° C messen.
- Messen Sie die Becherkapazität.
- Füllen Sie es mit heißem Wasser oder Kaffee.
- Setzen Sie einen Temperaturfühler ein und schließen Sie den Deckel so weit wie möglich. Verwenden Sie Klebeband, um Wärmelecks zu stoppen.
- Notieren Sie den Temperaturabfall über die Zeit in der interessierenden Zone.
Der Leistungsverlust (und die zur Aufrechterhaltung der Temperatur erforderliche Leistung) wird durch angegeben
P=ΔT⋅m⋅SHCt
Wobei ΔT = Temperaturabfall (° C), m = Masse (kg), SHC = spezifische Wärme von Wasser (4200 J · kg -1 · K -1 ) und t = Zeit (en).
Ich führte einen Test mit 400 ml Kaffee (0,4 kg) durch und es dauerte 21 Minuten, um von 53,5 auf 52 ° C abzukühlen. Fügen Sie diese in die Formel ein, die wir erhalten
P=1.5⋅0.4⋅420021⋅60=2W
Dies ist die kontinuierliche Leistung, die benötigt wird, um 50 ° C in so viel Kaffee in meiner Tasse zu halten. Für zwei Stunden Heizzeit benötigen Sie eine 4-Wh-Batterie.
![Thermoslabor](https://i.stack.imgur.com/wwCht.jpg)
Der Aufbau der Laborküche.
Ich war angenehm überrascht, wie gut die Isolierung der Tasse war.
Eine Sache, die nicht behandelt wurde, ist, dass Sie die Erwärmung wirklich unterdrücken möchten, bis die Temperatur auf 50 ° C abfällt. Das impliziert etwas Elektronik oder einen Thermostat in Ihrer Schnecke.
Phasenwechselheizung
Beachten Sie, dass dieser Abschnitt keine elektrische Lösung für die ursprüngliche Frage bietet. Aufgrund dieser Frage habe ich die Informationen nachgeschlagen und biete sie als Alternative an.
Während des Phasenwechsels von flüssig zu fest gibt ein Material seine latente Wärme ab. Die Temperatur bleibt konstant, bis der Phasenübergang abgeschlossen ist. Ich habe eine schnelle Websuche nach Phasenwechselmaterialien mit einer Phasenwechsel-Temperatur um 50 ° C durchgeführt und einen interessanten Artikel über bessere Pizza mit Phasenwechsel-Materialien gefunden, in dem der Autor ein Studentenprojekt beschreibt, bei dem Pizzen über einen längeren Zeitraum auf Esstemperatur gehalten werden sollen .
![Phasenwechsel-Temperaturdiagramm](https://i.stack.imgur.com/hJOfv.png)
Temperatur gegen Zeit während der Phasenwechselkühlung.
Dieser Artikel führte mich zu savEnerg, in dem der PCM-OM55P eine Phasenwechseltemperatur von 55 ° C aufweist, was für diese Anwendung nahezu perfekt ist. Die latente Wärme wird mit 210 kJ / kg angegeben. Zeit für ein paar Zahlen!
Nehmen wir an, wir könnten 100 g dieses Materials in unserer Tasse vertragen. (Die Dichte beträgt 0,84 kg / Liter, das Volumen also1000,84= 120 m l). Wenn wir es erwärmen und in Flüssigkeit umwandeln, gibt es beim Abkühlen ab210 , 000 J/ k g× 0,1 k g= 21 , 000 J.
Da ein Watt ein Joule pro Sekunde ist und wir 2 W benötigen, um dem Wärmeverlust bei 50 ° C entgegenzuwirken, ist die Zeit für den Übergang t =21 , 0002= 10 , 500 s = 2,9 h o u r s. Ich schlage vor, dass dies die Anforderungen des OP erfüllt.
Es gibt einige praktische Überlegungen.
- Das Phasenwechselmaterial muss erwärmt werden. Dies sollte kein Problem sein, wenn genügend Energie vorhanden ist, um eine Tasse Kaffee zuzubereiten.
- Die maximale Betriebstemperatur des PCM-OM55P beträgt 80 ° C. Ich überlasse es dem Leser, herauszufinden, wie das Phasenwechselmaterial nicht überhitzt werden kann.
- Ich habe keine Ahnung, in welchem Format das Material verfügbar ist und wie es für diese Anwendung verpackt werden würde.
Auf der positiven Seite gibt es keine Elektrik und es sollte eine lange Lebensdauer haben. Die beste Lösung ist die einfachste, die funktioniert!