Calentando un cable de 1 km a 110 ° C con un suministro de 12 voltios de un encendedor de cigarrillos del automóvil

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Soy un completo novato en todo lo que sea eléctrico / electrónico. Estoy haciendo un proyecto en el que necesito calentar un cable de 1 km de largo (Nichrome / Kanthal) hasta 110 grados Celsius. La única fuente de alimentación disponible es de 12 V del encendedor de cigarrillos del automóvil. ¿Alguien puede explicar cuál es la mejor manera de lograrlo utilizando los recursos disponibles, por favor?

Gracias por sus respuestas.

Gracias por sus respuestas. Tengo la intención de tejer el alambre sobre una tela que pueda soportar fácilmente más de 200 C. El alambre estará en formas continuas y el propósito del alambre es calentar toda la tela. Imagina una manta que cubre el asiento trasero. Algo parecido a los asientos de automóvil con calefacción, pero mucho más calientes. Solo se utilizará dentro del coche.

Posiblemente podría conectar los cables en paralelo, pero no se prefiere debido al trabajo involucrado. El grosor del cable puede ser de 0,3 a 0,6 mm. Cualquier material más grueso o más delgado no es práctico para colocar en la tela. El cable de 1 km se colocará en un tejido de 2-3 metros cuadrados.

Por cierto, esto es para calentar todo el auto (por lo menos en el área de pasajeros) para que los niños puedan sentarse en un auto cálido, en lugar de un auto frío.

    
pregunta fairmount

3 respuestas

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Primero, calcula la potencia que necesitas.

Esto consistirá en pérdida de calor radiada y conducida.

La potencia radiada se puede calcular desde Ley de Stefan . Suponga que una emisividad de 1.0 está en el lado conservador; También necesitará el diámetro del alambre para calcular el área radiativa.

Es probable que esto sea relativamente bajo. Si puede mantener el cable en un alto vacío, esta será la potencia total que necesita de la batería.

La pérdida de calor conducida requiere el conocimiento del material que rodea al cable, como aire, agua, material aislante, etc. Suponiendo que el aire está quieto, use Newton's Law . Debe conectar un "coeficiente de transferencia de calor" ... asumiendo que el cable es horizontal, aquí es cómo calcularlo . Para el valor de k la conductividad térmica del aire, use k = 0.024 W/m/K . Necesitará el diámetro D del cable, puede asumir un número Prandtl de 0.8 y un número de Rayleigh de aproximadamente 1E6 como punto de partida, y debe hacer suposiciones razonables sobre la temperatura del aire.

Si el aire se está moviendo, el enfriamiento aumentará y las cosas se volverán mucho más complejas y menos calculables que el cálculo del coeficiente de transferencia de calor se vuelve más difícil.

Si este cálculo es demasiado, omítalo experimentando con un medidor de cable y una fuente de alimentación variable.

Es probable que esto proporcione un requisito de potencia mucho mayor que el enfriamiento radiativo a la temperatura dada.

Agregue estas cifras y ahora tiene un requisito de alimentación. Dados 12 V, puede calcular la corriente requerida y, por lo tanto, la vida útil de una batería de automóvil.

También puede calcular la resistencia que necesita como carga. Compare eso con la resistencia de 1 km del diámetro de su cable de nicrom elegido y verá que no puede alimentar una longitud continua de 1 km desde solo 12V. Lo que significa que necesita varias longitudes cortas de cable conectado en paralelo, o un voltaje mucho mayor que 12V.

EDITAR: La nueva información cambia las cosas MUCHO. Alcanzará esta temperatura con mucha menos energía porque los cables están muy cerca, por lo que se calientan entre sí. Modele la superficie calentada como un plano al calcular las pérdidas de radiación y los coeficientes de transferencia de calor.

Los cables paralelos de 2m son el camino a seguir, y en una manta de 3m ^ 2 (2m * 1.5m) solo estarán separados por 3mm. ¿Por qué paralelo? Debido a que con un solo cable, un solo corte detendrá toda la mantilla y será difícil de encontrar y reparar, mientras que con los cables paralelos, no se notarán algunos cortes. ¡Además de permitir voltajes mucho más seguros alrededor de sus hijos!

También deberá revisar esa temperatura hacia abajo: si el cable está a 110 ° C, la superficie de la manta podría estar alrededor de los 100 ° C, lo que provocará quemaduras.

    
respondido por el Brian Drummond
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¿Un kilómetro entero de alambre? ¿Al aire libre?

Basado en ¿Cómo puedo encontrar la temperatura del nicromo

Voy a estimar 300mA como la corriente requerida, y si lo llamamos 20 ohms por metro, eso es 20kOhm cable. Eso implica 6000V (!) Conduciéndolo, a 1.8kW. Usted no va a obtener eso de una batería de coche. Tu objetivo declarado es imposible con esa restricción.

    
respondido por el pjc50
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Usted podría enrollar el cable (con un aislamiento delgado) en una bobina o en una bola, y alojarlo en una cámara de evacuación. Con un poco de cuidado, puede mantener ese km de cable 85 grados C más caliente que un ambiente de 25 grados C presumiblemente con muy poco consumo de energía. Probablemente, los mejores resultados serían usar un cable muy delgado y aumentar el voltaje de la batería con un eficiente convertidor de CC a CC.

Para ahorrar energía adicional, cubra el interior de la cámara con aislamiento multicapa de tipo espacial.

Como alternativa al convertidor DC-DC con 100% de eficiencia, enrolle el cable alrededor de un calentador de resistencia óptima.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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