¿Se pueden usar baterías de ión litio para generar calor para un globo aerostático RC? ¿Algún dispositivo generador de calor en particular?

No hice ningún cálculo en absoluto, pero estoy bastante seguro de que una batería Lixx no duraría lo suficiente como para calentarse.
El punto es este: las baterías almacenan energía eléctrica, que es un nivel de energía bastante alto. Puede usarlo para ejecutar computadoras, motores de energía, luces, y para calentar cosas. Pero las baterías tienen una energía específica bastante baja.
Las baterías de litio recargables tienen menos de 1 MJ / kg, mientras que el aceite es tan alto como 46 MJ / kg. Esto significa que el petróleo puede proporcionar mucha energía más.
Si desea alimentar un dispositivo electrónico, una batería probablemente sería una buena idea, con el aceite necesitaría un generador, pero desea generar calor. El calor es el tipo de energía de más baja calidad, convertir cualquier cosa en calor es muy simple y, sobre todo, muy eficiente. Para el aceite, lo quemas. Para los electrones, los aprietas a través de una resistencia.

Para responder a sus preguntas:

• no en absoluto
• cualquiera, una resistencia de tamaño adecuado haría
• ver arriba

Es posible que desee buscar quemadores de propano, apuesto a que hay muchos quemadores ajustables electrónicamente. Para cambiar las direcciones, es posible que desee instalar algunas hélices pequeñas en su cesta de globos de aire caliente, y sí, estas pueden ser alimentadas por una batería.

Ya que parece estar interesado específicamente en la idea de que el calor eléctrico le da un control más "sensible" sobre el elevador, hay un problema, que es que la potencia del combustible podría darle un mayor control sobre el elevador, porque puede controlarlo en intervalos de tiempo más pequeños. Esto se debe a que incluso si mágicamente pudiera tener la misma densidad de energía entre el combustible y la batería (lo que da el mismo tiempo de vuelo), la batería probablemente tendría una densidad de potencia mucho menor, o la capacidad de generar calor rápidamente. El circuito de control sería más lento o menos estable y usted sería menos, no más, capaz de controlar bien la altitud. En la práctica, esto parecería una incapacidad para calentar el aire lo suficientemente rápido cuando te das cuenta de que estás en descenso, lo que lleva a caminos más largos hacia abajo antes de volver a un camino hacia arriba.

Piénsalo de esta manera, puedes quemar todo el combustible a la vez en una gran bola de fuego. Una batería no puede renunciar a toda la energía almacenada tan rápidamente, incluso con casi un cortocircuito a través de ella, debido a la resistencia interna, o la lentitud de los procesos químicos que se producen en su interior, que son mucho más lentos para liberar energía que la quema de combustible. También es probable que obtenga un elemento de calefacción muy caliente que tardaría mucho tiempo en transferir ese calor al aire (incluso con un ventilador), en comparación con la quema de combustible que tiene una "área de superficie" mucho más alta para la transferencia de calor al aire. En la vida cotidiana, puede notar que un quemador eléctrico de estufas generalmente calienta la sartén mucho más lentamente que un quemador de gas.

Por otro lado, ambas velocidades son relativas al tiempo que tarda el movimiento del globo en reaccionar al aire más cálido y flotar más alto, lo que podría ser muy lento. En general, el problema es que la calefacción eléctrica debería estar encendida más tiempo. Si el combustible es, digamos, 5 veces más rápido que el eléctrico al elevar la temperatura del aire, entonces cualquier parte del vuelo donde el ciclo de trabajo del quemador de combustible es más de 1/5 o 20% puntual, el sistema eléctrico no emitirá tanto calor en una moviendo la base promedio, y el globo podría no tener suficiente sustentación antes de golpear el suelo. Podría ser que esto no sea un problema una vez en el aire, pero que despegue parece tardar una eternidad y aterrizar suavemente podría ser difícil.

La fuerza de flotación en kg de un globo de aire caliente, en altitudes típicas y presión atmosférica, es

V * (1013 / 2.87) * (1 / tempAmbient - 1 / tempEnvelope)

donde V está en metros cúbicos y las temperaturas están en grados K (es decir, C + 273).

Por ejemplo, cuando V = 1, tempAmbient = 20 grados C, tempEnvelope = 60 grados C, entonces la fuerza de flotación es 0.145 kg .

¿Cuánta energía se necesita para calentar 1 metro cúbico de aire de 20 a 60 grados? Su calor específico es de aproximadamente 1.004 kJ / kg.K, y 1 m ^ 3 de aire es de 1.225 kg, entonces la energía es 1.004 * 1.225 * (60-20) = 49.2 kJ.

Una batería almacena aproximadamente 460 kJ / kg, por lo que la cantidad de batería necesaria para el almacén 49.2 kJ es 49.2 / 460 = 0.11 kg . Eso es un poco menos de 0.145 kg, así que si el resto del globo tiene menos de 35 gramos y si tiene suerte, el globo podría volar por el aire antes de que la batería se descargue por completo.

Variar V no cambia este análisis porque tanto la fuerza de flotación como el peso de la batería varían linealmente con V. Pero cambiemos la diferencia de temperatura de 60-20 a 25-20 grados.

Fuerza de flotación = 0.020 kg.

1.004 * 1.225 * (25-20) = 6.15 kJ de energía, por lo que la batería pesa 6.15 / 460 = 0.013 kg.

Flotará si el resto del globo tiene menos de 7 gramos. No es probable.

Bien, vamos por el otro lado, a 90-20 . (Auch, eso es caliente!)

Fuerza de flotación = 0.232 kg.

1.004 * 1.225 * (90-20) = 86.1 kJ. La batería pesa 86.1 / 460 = 0.187 kg.

Flotará si el resto del globo tiene menos de 45 gramos.

Entonces, cuanto más caliente esté el sobre, más probable será que flote. Pero incluso una batería clasificada "30C" tarda 2 minutos en descargarse de manera segura. Eso es lo suficientemente lento para que el sobre pierda calor al exterior. No sé qué tan rápido se pierde el calor a través del sobre. Pero incluso si haces trampa por precalentamiento antes del lanzamiento, la batería podría descargarse demasiado lentamente para superar ese enfriamiento.

(¿Podríamos explotar el propio "calor residual" de la batería cuando se acerca a los 60 grados centígrados? Su calor específico es de aproximadamente 0,85 kJ / kg.K. Así que para el escenario de 90 grados C, esta energía térmica adicional es 0.85 * 0.187 * (60 - 20) = 6.4 kJ. Solo un 7% más que los 86.1 kJ originales, no lo suficiente para superar el aumento de peso debido al ventilador adicional, las aletas, etc.)

Lograr el despegue durante unos segundos sería apenas posible. Así que también puedes dejar la batería en el suelo, atada al globo.