Cómo crear un pequeño calentador a partir de baterías

Mi intuición es que usar ese tipo de batería para crear algo más que un calentador de manos no es muy práctico. Para obtener una estimación de si la idea de un calentador a batería es factible, debe observar la energía necesaria:

Al calentar cosas, la energía se utiliza para hacer dos cosas:

1. elevar la temperatura: para calentar 1 kg de agua de 30 ° F a 60 ° F, necesita la siguiente energía: (4180 J / K) * 16.7K = 70KJ (capacidad de calor por diferencia de temperatura en Kelvin). Para referencia: una batería alcalina AA tiene aproximadamente 9360J ( fuente ). Puede sustituir sus propios datos, por ejemplo, su combinación de tubería (¿llena de agua?) para obtener el resultado para su aplicación.

2. reemplazando el calor que se pierde debido al mal aislamiento: si, por ejemplo, su tubo es más cálido que la temperatura ambiente que se enfriará. Aquí también puede calcular la energía que se pierde de esta manera: P = (Diferencia de temperatura) / (resistencia térmica) siendo P la pérdida de calor medida en W (= J / s)

Comenzaría con la introducción de los números para la parte 1 y luego agregaría una estimación para la parte 2 ("si uso el aislamiento X, ¿cuánta energía necesitaría para que la temperatura fuera constante durante el tiempo X?"). Luego compare la energía necesaria con la cantidad almacenada en el tipo de batería que desea usar.

Creo que puedes asumir una eficiencia bastante del 100%, pero es mejor que las baterías se calienten o no entregarán toda su potencia.

La fórmula para calcular la energía necesaria para calentar algo es: Q = masa * calor específico * diferencia de temperatura. La temperatura inicial no es necesariamente necesaria, solo la diferencia. En su caso, eso sería aproximadamente 17 grados centígrados (lo siento, el sistema métrico aquí). Por lo tanto, para calentar 10 g de aluminio no necesita Q = 0.01kg * 0.91kJ / kg * 17 = 154.7 J (Recuerde que 10g de aluminio solo pesa unos 2 gramos más que una moneda de un dólar, por lo que no es mucho)

Creo que con una configuración muy eficiente podría llevar esto a durar entre tres y cuatro horas. (2,300mAh * 1.5V = 3.5Wh, tiempo dependiendo de la corriente de salida y la potencia máxima de su batería).

Con respecto a su pregunta sobre cómo hacer que dure más: use una bobina de calentamiento de resistencia muy eficiente (casi el 100%) y un controlador PID (o incluso, si desea omitir la parte integral, un controlador PD) Para controlar el calentamiento. Wikipedia tiene muy buenos artículos sobre controladores PID.

Podrías usar un arduino u otro microcontrolador para implementar esto. Recuerde mantener la eficiencia energética, por lo que un arduino probablemente no sea la mejor opción con todos sus periféricos. Tal vez intente un simple chip AtMega 168 en su lugar. Este tutorial podría ser útil: enlace