Drahtlänge für bestimmte Temperatur

DrLocke · Newbie Anmeldungsdatum: 19.07.2012 Beiträge: 2

Hallo =),

ich habe ein Problem mit der Berechnung der benötigten Länge eines Drahtes(Eisen), welchen ich auf 700°C erhitzen möchte. Diese Temperatur soll dieser konstant halten. Ein Netzteil mit 13,8V & 12A möchte ich dafür verwenden.
Da ich in diesem Gebiet leider eher weniger bewandert bin, würde ich mich über eure Hilfe sehr freuen!! Smile

Liebe Grüße, DrLocke

Cheater! · Verfasst am: 19 Jul 2012 - 10:20:46 Titel:

Der Draht hat einen bestimmten Widerstand:

R = rho * l / A

Damit fällt in ihm die Wärmeleistung

P = R*I²

an.

Gleichzeitig gibt er Wärmeleistung ab. Die Berechnung dieser ist schwierig. Es handelt sich um freie Konvektion und Wärmestrahlung. Beide sind abhängig von der Geometrie (Stichwort Nusselt-Korrelation).

frischell1990 · Full Member Anmeldungsdatum: 11.06.2011 Beiträge: 425

Warte, du willst ohne zusätzliche Elektronik einen Eisendraht mit deinem Netzteil auf 700 °C bringen? Keine Temperatursensoren, keine Temperaturabhängige Leistungsregelung des Netzteils? Ist dein Netzteil ein Labornetzteil oder einfach ein Teil, auf dem 13.8V 18A draufsteht? Willst du dich also nur darauf verlassen, dass dein Draht irgendwann von sich aus nicht wärmer wird, weil die Wärmeabgabe der ohmschen Leitungsverluste durch die Oberfläche der Energieaufnahme durch das Netzteil entspricht (was nicht klappen wird)? Und ist es dir egal, ob du 1m dicken Draht oder einen halben Kilometer dünnen hast? Und... wasauch immer. Deine Beschreibund ist extrem naiv. Ohne genaue Erklärung deines Vorhabens (technischer Background, Sinn des Aufbaus) wird das hier nix. Hier hat keiner Lust einem Kind dabei zu helfen, das Elternhaus abzufackeln.

elexberd · Verfasst am: 19 Jul 2012 - 17:36:30 Titel:

Dein Eisendraht hat einen temperaturabhängigen Widerstand.
Wenn du eine Temperatur von 700° einhalten möchtest, musst du dich für einen bestimmten Kaltwiderstand entscheiden, bei dem dann der Widerstand am kleinsten ist und also der größte Strom fließen wird.
Wenn das Netzteil so weit wie möglich ausgenutzt werden soll, wenn du also die größtmögliche Wärmeleistung haben willst, musst du dann den Widerstand des Drahtes so wählen, dass bei Raumtemperatur der Maximalstrom fließt. Hier wäre das 12 A.
Daraus ergibt sich ein Kaltwiderstand von 1,15 Ohm (vorausgesetzt, dass die Spannung auch tatsächlich stimmt.)
Die zugehörige Drahtlänge ergibt sich zusammen mit dem Drahtquerschnitt, den du verwenden möchtest. Wie das dann berechnet werden muss, hat Cheater! schon gepostet.
Bei der Temperaturabhängigkeit musst du die erweiterte Formel verwenden, in der außer dem Faktor Alpha noch ein weitererer Term erscheint mit der Temperaturdifferenz im Quadrat und einem Faktor Beta, weil die übliche Formel nur für Temperaturdifferenzen im Bereich bis 200° noch einigermaßen stimmt. Wenn du also die Änderung des Widerstandes (relativ) berechnet hast, weißt du, welchen Strom du relativ zum Strom im Kaltzustand fließen lassen musst, damit sich die gewünschte Temperatur einstellt.
Wenn du mit diesen Hinweisen nichts anfangen kannst, muss ich weiter ausholen. Gib Signal.

DrLocke · Newbie Anmeldungsdatum: 19.07.2012 Beiträge: 2

Vielen Dank für eure schnelle Antwort! Hatte in der 9. und 10. Klasse ne 0 als Physiklehrer und 11. - 13. haben wir andere Dinge im Leistungskurs gemacht.
Merkt man aber erst, wenn man sowas mal braucht. Rolling Eyes

Das Netzteil nutze ich sonst um ein Ladegerät , welches den Akku meines Modellflugzeuges läd, anzuschließen. Da ich dieses aber nicht mehr nutze, habe ich mir gedacht, dass ich es anderweitig bestimmt weiterverwenden kann.
Nein, es ist kein Labornetzteil und die Angaben standen lediglich auf dem Gerät.

Ich möchte mit der Berechnung eben herausfinden, wie lange und wie dick der Draht sein sollte, um mit dieser Leistung überhaupt 700°C zu erreichen. Einen Temperaturregler wollte ich natürlich noch mit einbauen.
Aber eins nach dem anderen.

Vielen Dank für die Formeln und das mit dem Kaltwiderstand! Habe meinen Fehler erkennen können. Wink

Da es euch so interessiert, was ich damit vor habe:
Ich möchte eine eKohle für meine Shisha bauen, da die auf dem Markt erhältlichen viel zu schwach sind und dabei die Rauchentwicklung stark darunter leiden muss.

P.S.: @frischell1990, es bedarf kein Netzteil und einen Eisendraht um ein Haus abzufackeln...

frischell1990 · Full Member Anmeldungsdatum: 11.06.2011 Beiträge: 425

So einen Zweck habe ich vermutet. Dann brauchst du aber unbedingt eine vernünftige Regelung. Das Verhalten deines Systems wird sich nämlich unentwegt ändern - durch die Systemgeometrie und vor allem dadurch, dass du etwas erhitzt. Die wärmeaufnahme der Umgebung kann nicht mehr als konstant angenommen werden und die Wärmeabgabe des Drahtes durch Ablagerungen an der Oberfläche ebenfalls nicht. Von einem stationären Zustand, der in den obigen Formeln angenommen wird, kann dann keine Rede mehr sein. Dein Draht wird also wahrscheinlich recht bald durchbrennen, wenn du die Leistung nicht regelst. Ein PID-Regler auf einem µC sollte für diese Aufgabe ausreichend seind und ist wahrscheinlich eh das einzige, das ein Hobbybastler hinbekommt.

Weiterhin sind Ladesysteme für Modellbauakkus in der Regel mit einer sehr ausgefeilten lastabhängigen Elektronik versehen. Es kann sein, dass dein Netzteil unbrauchbar wird, weil es je nach angeschlossener Last eine völlig andere Leistung abgibt.