Tengo un alambre de nicromo de 200 mm de largo y 0.3 mm de diámetro. Caliento este cable con una fuente de alimentación de 5 VCA y una corriente de aproximadamente 1,4 A. ¿Necesito calcular la temperatura exacta del cable nicrom?
Tengo un alambre de nicromo de 200 mm de largo y 0.3 mm de diámetro. Caliento este cable con una fuente de alimentación de 5 VCA y una corriente de aproximadamente 1,4 A. ¿Necesito calcular la temperatura exacta del cable nicrom?
Presumiblemente, usted desea predecir la temperatura en la superficie del alambre. El problema al que se enfrenta es que variará drásticamente con las condiciones, por ejemplo, si el cable se soporta en el aire libre, recto o en espiral, o en contacto con materiales que conducen la energía lejos del cable, y así sucesivamente.
Hay varias aproximaciones para algunas configuraciones comunes que pueden producir un número que puede o no estar cerca de la temperatura real en una situación práctica. Todo depende de la misma cantidad, la entrada de energía, que es fácil de calcular. Todos hacen aproximaciones de los diversos mecanismos que existen para llevar esa energía fuera de la fuente, es decir, su pedazo de cable.
En la mayoría de las situaciones prácticas, es más fácil pensar en el elemento nicrom como una fuente de energía y permitir un amplio margen de seguridad en la tolerancia a la temperatura de los materiales utilizados en la construcción. Debería poder encontrar ejemplos de situaciones similares a las suyas en línea; teniendo en cuenta qué configuraciones de elementos funcionaron en estas ofrecerá información valiosa sobre lo que puede esperar en su diseño.
Por supuesto, es posible analizar su situación exacta mucho más de cerca, con números reales previstos, pero aún necesita verificar las predicciones con una medición cuidadosa. Un buen ejemplo está aquí:
Dependiendo de lo que quieras lograr, es probable que sea más fácil realizar algunos experimentos y marcar los resultados que se ajusten a tus objetivos de diseño.
Si insistes en calcularlo en lugar de medirlo, no es imposible, pero es mucho más problemático que medirlo.
Supongamos que la temperatura ambiente es \ $ T_0 \ $. $$ \ dot E_i - \ dot E_o = mc_p (T-T_0) $$ $$ VIcos \ theta - \ sigma \ epsilon A (T ^ 4-T_0 ^ 4) -hA (T-T_0) = mc_p (T-T_0) $$ Suponiendo que el circuito es resistivo puro, es decir, \ $ \ cos \ theta = 1 \ $. $$ VI - \ sigma \ epsilon A (T ^ 4-T_0 ^ 4) - \ pi hdl (T-T_0) = mc_p (T-T_0) $$
Sin embargo, esto parece ser un problema con la tarea, y el cálculo anterior es solo teórico.
No puedes porque las condiciones importantes no están especificadas. Usted sabe que colocará 7 W en 200 mm de cable, o 35 vatios por metro. La temperatura será la que la potencia multiplique la resistencia térmica del cable al ambiente.
Sin embargo, esa es la gran pieza faltante que no conoces. Esto dependerá en gran medida del flujo de aire, que no haya especificado. Además de eso, el cable estará lo suficientemente caliente como para crear su propio flujo de aire en aire en calma, y eso dependerá de la orientación del cable, que es otra cosa que no ha especificado.
Probablemente, la mejor manera de encontrar la temperatura en diferentes condiciones es medirla. Puede calcular la resistencia en función de la temperatura a partir de la resistividad del nicrom, que es algo que debería poder ver. Cree una configuración que regule la energía que entra en el cable y el voltaje y la corriente medidos. A partir de eso puede calcular la resistencia, a partir de la cual puede calcular la temperatura. Ahora mida esa temperatura en cualquier rango de condiciones que le interesen. Las variables importantes serán la velocidad del aire, la orientación, la humedad y la presión.
Busque algo llamado anemómetro de hilo caliente . Estos trabajan exactamente en este principio para medir la velocidad del aire.
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