Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 10kW Heizblock - Wärme übertragen


von chris (Gast)


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Hallo zusammen,

ich plane mir eine Nebelmaschine zu bauen mit einer Leistung von 10kW. 
Ob das jetzt sinnvoll ist oder nicht darüber wollen wir uns jetzt aber 
bitte nicht streiten ;)

Also, ich habe folgendes Heizelement "entdeckt":
http://www.ebay.de/itm/10-KW-Elektroheizstab-Heizpatrone-Heizstab-Heizung-Solaranlage-Pufferspeicher-/130582934447?pt=Systemkomponenten_Heizung&hash=item1e675973af

allerdings ist der regler dieser Elemente auf 85°C beschränkt. Das Teil 
würde ich sowieso abbauen und durch eigene Elektronik ersetzen 
(Phasenanschnittssteuerung + Bimetallschalter als Absicherung).
Die Fragen sind jetzt:

1. können die Elemente auch Temperaturen jenseits von Gut und Böse 
erreichen (250-350°C) ohne dabei zerstört zu werden?

2. Wie kann ich die Wärme auf ein schätzungsweise 60cmx6cm Rundaluminum 
übertragen? Einfach ein dickes loch rein bohren und den Stab 
einschrauben wird ja wohl kaum funktionieren da dann jede Menge Luft 
zwischen Alu und Heizelement ist. -> Eingießen? dann müssten die 
Elemente allerdings schon eine Temperatur von >650°C überleben die beim 
gießen entsteht.

Im Netz steht dass die Teile aus Edelstahl und Chrom bestehen wobei bei 
beiden der Schmelzpunkt weit über 1000°C liegt also dürfte die Sache mit 
dem eingießen zwar funktionieren aber wie sieht es mit dem Innenleben 
der Stäbe aus?

Das Temperatur des fertigen Projekts soll hinterher von einem µC 
(Atmega) überwacht werden der auch die komplette restliche Steuerung 
übernimmt (DMX, Pumpenansteuerung auch mit Phasenanschnitt, 
Fluidkontrolle,...). Aber dazu später mehr sobald der "Heizblock" 
funktioniert.

Wenn ihr mir in irgendwie Helfen könnt wäre ich euch sehr dankbar :)

chris

von user (Gast)


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Das ist ein Heizelement für Warmwasserboiler, die will man nicht ohne 
Wasser drumherum betreiben.

von chris (Gast)


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Warum nicht? Ob das Teil jetzt Wasser oder irgendwas anderes heizt 
dürfte dem Element doch egal sein...

von citb (Gast)


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Suche nach dem Aufbau, dann wirst Du verstehen, dass das nicht egal ist.

citb

von Peter II (Gast)


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chris schrieb:
> llerdings ist der regler dieser Elemente auf 85°C beschränkt. Das Teil
> würde ich sowieso abbauen und durch eigene Elektronik ersetzen
> (Phasenanschnittssteuerung + Bimetallschalter als Absicherung)

Phasenanschnittssteuerung  darfst du bei dieser Leistung nicht mehr 
machen.

von M. Schwaikert (Gast)


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Ohne umschließendes Wasser wird das Teil binnen weniger Sekunden 
abbrennen.

von chris (Gast)


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Warum sollte das Element abbrennen wenn ich es komplett in Aluminium 
vergieße sodass keine zwischenräume bleiben?

Wenn ich das Teil einfach an der Luft liegen lasse und einschalte ist 
mir klar dass es binnen Sekunden verglühen wird aber wenn eine "100%ige" 
Wärmeübertagung zum Alublock gegeben ist dürfte es ja immer in etwa die 
Temperatur des Blocks haben (theoretsich). Dessen Temperatur wird 
überwacht also sollte das Element das ganze überleben (vorrausgesetzt es 
hält Temperaturen ~300°C aus).

Und warum darf ich bei der Leistung nicht mit Phasenanschnitt arbeiten? 
Ich habe bereits Dimmerpacks gebaut die Pro Kanal 16A abkönnen. Das 
funktioniert auch wunderbar.

chris

von Peter II (Gast)


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chris schrieb:
> Und warum darf ich bei der Leistung nicht mit Phasenanschnitt arbeiten?
> Ich habe bereits Dimmerpacks gebaut die Pro Kanal 16A abkönnen. Das
> funktioniert auch wunderbar.

technisch ja, aber du versaust das Netzt damit, ausdem macht es für eine 
Heizung überhaupt keinen Sinn weil sie träge ist. Da kann man auch 
Paketweise steuern.

Dein EVU hat vorschriften wo drin steht, bis zu welcher Leistung du 
Phasenanschnitt einsetzen darfst.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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chris schrieb:
> Warum sollte das Element abbrennen wenn ich es komplett in Aluminium
> vergieße sodass keine zwischenräume bleiben?
Ganz einfach: sei ein Mann und probiers aus. So würde ich da machen...

von Thomas (Gast)


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Ich möchte nicht bei dir in der nähe wohnen.

Ansonsten frage beim Herstelle von dem Heizstab nach.

> aber wenn eine "100%ige" Wärmeübertagung zum Alublock gegeben
> ist dürfte es ja immer in etwa die Temperatur des Blocks haben
> (theoretsich)

ein bissl Physiknachhilfe würde aber auch nicht schaden.

von chris (Gast)


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OK das mit der phasenanschnittsteuerung leuchtet mir ein. Und dass da 
keine 100%ige wärmeübertragung stattfindet ist mir auch klar das war nur 
Bildlich gesehn. Ich brauche einfach nur eine möglichst gute 
übertragung. Mich würde nur interessieren was passiert wenn ich das teil 
jetzt eingießen WÜRDE. würde sich das Element verziehen?

von Sven (Gast)


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Edelstahl und Alu haben doch recht unterschiedliche 
Ausdehnungskoeffizienten...wär sicher lustig was dann passiert?
Du bräuchtest irgendeine Flüssigkeit, die diese Temperaturen aushält, 
als Übertragungsmedium...Wasser oder Öl sicher nicht. Eventuell einen 
großen Topf voll Wärmeleitpaste? Muss ja nicht viel sein. Nur soviel das 
sich alles gescheit ausdehnen kann.
Viel Erfolg!

von Peter II (Gast)


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sinnvoller sollte da Quarzstrahler sein, die sollte man in einen alu 
block stecken könnnn.

von Stimmy (Gast)


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Es gibt Silikon das 350°C aushält. Das könnte doch interessant sein, um 
den Heizstab in den Alu-Block einzugießen.
Vermutlich leitet das Silikon selbst aber zu schlecht Wärme. Eine 
Mischung aus Silikon und Alupulver könnte aber gehen ;)

Peter II schrieb:
> sinnvoller sollte da Quarzstrahler sein, die sollte man in einen alu
> block stecken könnnn.
Ja, das halte ich auch für eine gute Idee.
1,5kW Stab-Halogenlampen sind ja sehr billig. Mit den vollen 1,5kW würde 
ich die aber in einem Alu-Block nicht betreiben; da dürften sie nämlich 
überhitzen.
Das bedeutet allerdings, dass man für 10kW mindestens 10 Lampen brauchen 
wird...
Und der Alu-Block sollte innen schwarz sein (eloxieren oder einfach mit 
Ruß schwärzen), damit er die Strahlung gut absorbiert...

von henne (Gast)


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sonst reflektiert er die Strahlung halt - am Ende steckt so oder so die 
komplette leistung als Wärme im Block ;-)

Endlich mal ein Wirkungsgrad von 1!

VG,
Hendrik

von Martin (Gast)


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Wenn der Alu-Block dann leuchtet, ist der Wirkungsgrad von 1 nicht mehr 
gegeben. ;)

von TestX .. (xaos)


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@topic... schau dir mal an wie das bei prof nebelmaschinen gemacht wird.

die heizstäbe die du da hast sind total ungeeignet, da du viel zu viel 
leistung auf kleinem raum hast. du brauchst für die heizpatroinen eine 
gleichmäßige verteilung (nimm min. 5 stäbe und verteil die in der 
patrone). außerdem kannst du zur leistungsregelung so ganze stäbe 
abschalten bzw. die paketsteuerung in einem "round robin" verfahren 
realisieren um aus dem netz eine konstante leistung aufzunnehmen.
die wärmeleitung bleibt aber dennoch ein problem..öl etc würde ich aus 
sicherheitsgründen nicht nehmen, evtl in alu eingießen wenn du das 
kannst..die edestahlummantlung der stäbe wird dabei aber zu einem 
problem-> heizstäbe ohne edelstahummantlung kaufen (nur hochtemperatur 
silikon) und die dann reinlegen

von Udo S. (urschmitt)


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Silikon ist doch ein viel zu schlechter Wärmeleiter. Wenn an dem 
Alublock Temperaturen von bis zu 300° sein sollen, dann wären am 
(eingegossenen) Heizstab locker 500 und mehr. Das hält kein Kunststoff 
mehr aus.
Ich sehe das Projekt deutlich vor mir.
Die Nebelmaschine wird ein voller Erfolg, aber nur einmal weil sie mit 
bombastischen Effekten ab-raucht.
Aber halt nur ein mal :-)

von chris (Gast)


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Also das mit den Quarzstrahlern find ich keine schlechte Idee. Die Teile 
haben auf der ganzen Länge den gleichen Durchmesser und man könnte sie 
glaube ich relativ einfach in eine Bohrung einpassen. Wenn ich davon 
meinetwegen 6 Stück im Block verteile würde das bestimmt gut 
funktionieren. Nur wie bekomm ich dann noch eine möglichst gute 
Übertragung zwischen Strahler und Block hin? und wo gibt es diese 
Heizelemente ohne den Strahler zu kaufen?

von Peter II (Gast)


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chris schrieb:
> Nur wie bekomm ich dann noch eine möglichst gute
> Übertragung zwischen Strahler und Block hin?

der Strahler stahlt doch, damit wird der ALU Block gleichmäßig 
angestahl. Damit ist es egal ob du Luft dazwischen hast.

von chris (Gast)


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Die Wärmeübertragung wäre wohl trozdem besser wenn direkt eine 
Verbindung bestehen würde. Ich kenne nur nichts Flüssiges was Fest wird 
was eine Wärmeleitung wie Metall hat...

von Peter II (Gast)


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chris schrieb:
> Die Wärmeübertragung wäre wohl trozdem besser wenn direkt eine
> Verbindung bestehen würde.

nein, weil du damit die IR-Stahlung ja nicht duchlässt. Es geht ja nicht 
um Wärmeleitung sondern um Wärmestrahlung!

von ??? (Gast)


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Heizelemente aus einem Backofen mit katalytischer Reinigung sollten bis 
800°C funktionieren. Da ist das Alu schon lange flüssig...

von Flip B. (frickelfreak)


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>Heizelemente aus einem Backofen mit katalytischer Reinigung sollten bis
>800°C funktionieren. Da ist das Alu schon lange flüssig...

Das kann sich dann auch von selbst in den alublock einschmelzen!
Ausserdem solltest du im Alublock noch eine Temperatursicherung 
verbauen, damit das Heizelement nicht verglüht und das Nebelfluid 
entzündet, wenn sich dein ATmega mal aufhängt. Sonst wird das teil sehr 
schnell zum flammenwerfer.

von chris (Gast)


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Die Heizelemente aus einem Backofen sind wohl ein bisschen zu groß ;) 
Kann mir einer eine gute Infrarot-Quarz-Halogen-Röhre empfehlen? ich 
hatte an 6 stück mit jeweils 1,5kW gedacht. Ich habe nur noch nicht 
wirklich die Ahnung wie ich die jetzt verbauen soll. bohre ich dann ein 
großes loch? vllt. doppelten durchmesser der quarz-röhren? dann färbe 
ich das loch innen schwarz zur besseren wärmeabsorbation? oder hat 
jemand eine bessere idee?

von TestX .. (xaos)


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chris schrieb:
> Die Heizelemente aus einem Backofen sind wohl ein bisschen zu groß ;)
> Kann mir einer eine gute Infrarot-Quarz-Halogen-Röhre empfehlen? ich
> hatte an 6 stück mit jeweils 1,5kW gedacht. Ich habe nur noch nicht
> wirklich die Ahnung wie ich die jetzt verbauen soll. bohre ich dann ein
> großes loch? vllt. doppelten durchmesser der quarz-röhren? dann färbe
> ich das loch innen schwarz zur besseren wärmeabsorbation? oder hat
> jemand eine bessere idee?

mal ganz ehrlich, hast du auch nur in etwa die ahnung was du da baust ? 
hallo das sind 10kw..wenn da was mit dem fluid schiefgeht hast du leute 
mit verbrennungen 3ten grades+ ...

von Udo S. (urschmitt)


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chris schrieb:
> dann färbe
> ich das loch innen schwarz zur besseren wärmeabsorbation?

Klar die Farbe hält ja locker 500° aus.
10 KW auf einen Alu Block. Wie groß soll der Block sein?
Irgendwie beschleicht mich das gefühl, daß dein Projekt 2 Nummern zu 
groß für dich ist. Mindestens.
Hast du schon mal überschlägig berechnet welche Leistung du wirklich 
brauchst und ob und wie die Wärmeleitung deiner Bauteile das überhaupt 
transportieren kann?

von chris (Gast)


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jaa ich weiß auch dass das nicht ganz ungefährlich ist ;) ich arbeite 
selbst mit kauf-maschinen im 3kW bereich. ich überlege gerade ob ich in 
meine maschine nicht einfach drei solcher heizblöcke einbauen soll. was 
mich daran stört ist aber dass ich dann 3 nebelaustritte habe. dann kann 
ich auch 3 maschinen nebeneinander stellen. was ich aber möchte ist ein 
einzelner großer austritt.

von .... (Gast)


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ähm, einfache rohrkonstruktion vielleicht?

von .- .-. (Gast)


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Wie bei ner Kaffeemaschine aufbauen??? Das Rohr, wo das Fluid durch 
soll, als Ring legen und unter und drüber je eine Herdplatte schrauben - 
fertig.

.- .-.

von chris (Gast)


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das mit der rohrkontruktion funktioniert nicht. der nebelaustritt ist 
sofort hinter dem heizblock aus einem ca. 2mm loch. dadruch entsteht 
auch eine "fontäne" wenn ich irgendwelche rohre dahinter baue 
funktioniert das nicht mehr so toll. wenn der nebel nach der düse nicht 
sofort mit luft in berührung kommt "entwickelt" dieser sich auch nicht 
so toll.

von TestX .. (xaos)


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chris schrieb:
> das mit der rohrkontruktion funktioniert nicht. der nebelaustritt ist
> sofort hinter dem heizblock aus einem ca. 2mm loch. dadruch entsteht
> auch eine "fontäne" wenn ich irgendwelche rohre dahinter baue
> funktioniert das nicht mehr so toll. wenn der nebel nach der düse nicht
> sofort mit luft in berührung kommt "entwickelt" dieser sich auch nicht
> so toll.

wenn du fontänen haben willst kauf dir eine Stickstoff-Nebelanlage mit 
Jets..

von jojo (Gast)


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Hier mal ein Link zu einer 10kW Nebelmaschine...ich bezweifle, dass man 
diese auf einer Bühne einsetzen kann

http://www.nebel-werfer.de/technische_daten.html

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

nur wegen der konstruktiven Überlegungen hier:
schau Dir mal eine Fixiereinheit eines Laserdruckers an.
Da wohnt ein Halogenstab drin, je nach Druckergröße ab 300W aufwärts.
Um den Heizstab ist ein Alu-Rohr, das sich dreht um das Papier zu 
transportieren. Geregelt wird auf 160-2xx Grad mit einem Sensor an der 
Außenseite des Rohres.
Zumindest leben die Halogenröhren in dieser Konstruktion etliche Jahre.

Gruß aus Berlin
Michael

von Nico -. (electronico)


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Funktioniert das eigentlich, wenn man das Nebelfluid in einen ganz 
normalen Topf rein packt, und es auf einem kleinen 2 Platten Herd 
erwärmt?

Das wäre mal ein Gag für meine nächste Party, ohne gleich ne 
Nebelmaschine zu kaufen / zu leihen oder sonstwie groß Aufwand zu 
treiben.

von chris (Gast)


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damit das fluid die maximale ausdehnung erreicht musst du es schocken 
und nicht langsam aufwärmen. also wenn du eine herdplatte auf volle 
hitze drehst und das zeug dann drauf kippst dann funktioniert das schon 
net schlecht :D

das mit dem laserdrucker hab ich so noch nicht gesehen werd ich mich mal 
schlau machen

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