La relación de potencia y calor con la longitud de una resistencia plegada

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Esta pregunta es un seguimiento de una de mis preguntas anteriores ( La relación de potencia y calor a la longitud de una resistencia ).

Hacemos calentadores en nuestro laboratorio. Tienen una longitud de 1,5 pulgadas y se fabrican utilizando un cable de nicromo de 0,005 pulgadas de diámetro (36 AWG) que se pliega hacia adelante y hacia atrás cinco veces, de modo que si tuviera que mirar un área de sección transversal del calentador, vería seis cables.

Queremos comenzar a hacer algunos calentadores que son dos veces más largos (3 pulgadas) pero que aún tienen la misma salida de calor por área de sección transversal del calentador. En otras palabras, queremos mantener constante la potencia de estos calentadores para un punto dado a lo largo del calentador; Ya que los calentadores tienen el doble de tiempo, deberían apagar un total de dos veces el calor, pero en un punto dado a lo largo del calentador, emitirán el mismo calor. La salida de calor por área de sección transversal del calentador debe ser la misma para ambos calentadores.

Actualmente usamos una batería de 12 voltios para alimentar los calentadores de 1.5 pulgadas (están en paralelo). La resistencia de estos calentadores de 1.5 pulgadas es de aproximadamente 23 ohmios, y por lo tanto la corriente a través de cada uno es de aproximadamente 0.52 amperios. Estos calentadores se encienden durante 3 segundos cada 15 minutos para que proporcionen pulsos de calor para nuestros sensores.

Si hago los calentadores de 3 pulgadas de la misma manera (es decir, si doblo el mismo cable de nicromo exactamente 5 veces para que una sección transversal del calentador tenga 6 cables, pero para estos calentadores de 3 pulgadas, cada doblez es el doble de largo), creo que tendría que duplicar el voltaje para obtener la misma salida de calor por área de sección transversal del calentador debido a las razones mencionadas en mi publicación anterior ( La relación de potencia y calor a la longitud de una resistencia ) . Sin embargo, el hecho de que el cable de nicrom esté doblado me está desechando. ¿Estoy en lo cierto en mi forma de pensar o hay algo más que me falta? Si me falta algo, ¿qué me falta y cuál es el razonamiento detrás de esto? ¡Gracias!

    
pregunta David Moore

2 respuestas

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Sí, deberá duplicar el voltaje para obtener la misma potencia de salida si dobla la longitud del cable.

Por otro lado, puede conectar dos calentadores de 3 pulgadas en paralelo y operarlos desde su fuente de 12 V. Se requeriría que la batería proporcione el doble de la corriente en este caso ... si el voltaje cae a un nivel de corriente más alto, entonces no obtendrá el doble de energía.

    
respondido por el Elliot Alderson
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Duplicar su voltaje es la estrategia más simple en papel, y eléctricamente debería funcionar bien. Veo dos advertencias:

Efectos térmicos

Hay una variedad de formas en que la geometría del sistema puede hacer que se escale de forma no lineal. Dos cables físicamente paralelos entre sí podrían disipar el calor de manera diferente a un solo cable más largo y recto. Desde su descripción del cambio que está proponiendo y el ciclo de trabajo del dispositivo, esto probablemente no importa, pero no suena difícil verificar físicamente .

Restricciones de ingeniería

Hay muchas razones por las que podría no querer cambiar a una fuente de alimentación de 24V. En ese caso necesitarás una estrategia diferente. La respuesta de Elliot es perfectamente válida; tenga en cuenta que está proponiendo que coloque dos de las unidades antiguas eléctricamente en paralelo , donde su solución es eléctricamente equivalente a poner dos de las unidades antiguas en serie . También puede cambiar el cable que está utilizando o cómo lo está utilizando. Desea la misma densidad de potencia en dos veces el área, por lo que desea el doble de su potencia anterior.
$$ P = IV = \ frac {V ^ 2} R $$ Por supuesto, el nicrom tendrá una R variable para una temperatura dada, por lo que no será tan fácil .

    
respondido por el ShapeOfMatter

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