Hi ich hoffe ich bin hier richtig. Ich möchte mit Hilfe eines Heizdrahtes ein Rohr erhitzen auf ca. 250°C. Der Draht hat einen Widerstand von 0,21 Ohm/cm. Damit hätte ich einen Widerstand von 12,6 Ohm für 60cm Drahtlänge. Laut Wikipedia benötigt der Draht (Gauge 30) einen Strom von 1,16A um auf eine Temperatur von 316°C zu kommen. http://en.wikipedia.org/wiki/Nichrome Mit den Werten habe ich jetzt eine Spannung von 14,6V und eine Leistung von 16,9W ausgerechnet. Ich hatte aus der Tabelle die 316°C ausgewählt weil das der nächst höhere Wert war von den benötigten 250°C und der Draht ja etwas wärmer werden müsste um das Rohr auf 250°C zu bringen. Meine Frage ist nun, ob ich hier richtig vorgegangen bin oder ob das zu einfach gedacht ist?
Ich denke, das ist zu einfach gedacht: Wie heiß der Draht wird, hängt ja von der thermischen Leitfähigkeit der Umgebung des Drahtes ab. Wenn Du z.B. ein langes Kupferrohr hast, dass sich in kalter Umgebung befindet oder von Luftströmen (gewollt oder ungewollt) gekühlt wird, werden die 16W kaum reichen, die Temperatur zu erreichen. Am einfachsten orientierst Du Dich an Lötkolben, dann weiß Du in etwa, welche Leistung Dein Heizdraht anpeilen sollte.
> das zu einfach gedacht ist?
Natürlich.
Icvh hätte hier ein Beispiel von einem Rohr, welches auch mit 21kW nicht
auf 60 GradC gebraucht werden kann: Mein Durchlauferhitzer.
Es kommt allso immer auf die Wärmeabführ an.
Umgebungstemperatur, Wärmewiderstand zur Umgebungstemperatur, Medium im
Rohr und dessen Wärmeverhalten.
In der Thermoskanne kommst du mit 1 Watt leicht auf 100 GradC, im
Wasserbecher eher nicht.
Die Umgebungstemperatur wird Raumtemperatur haben. Bei dem Rohr wollt ich ein Material nehmen mit guter Wärmeleitfähigkeit. Da hatte ich an Messing gedacht. In dem Rohr selber wird sich ein Kunststoff befinden, dessen thermische Eigenschaften könnte ich herausfinden. Jetzt fehlt mir allerdings so ein wenig der Ansatz wie ich das ganze rechnerisch am besten angehe.
Du kannst mit 12W locker 400°C erreichen (z.B. Lötkolben können das), du kannst aber auch mit 10kW diese Temperatur nicht erreichen, wenn die Wärem abgeführt werden kann... Was du also brauchst, ist ein genaues Abbild der Umgebung, dann kannst du dich an Rechnungen machen. Ein solches Abbild findest du nur durch Versuche. > Die Umgebungstemperatur wird Raumtemperatur haben. Konvektion? Bewegte Luft? Luftfeuchtigkeit? Was soll denn eigentlich beheizt werden? Wo brauchst du die Hitze: innen im Rohr oder aussen drumrum? > 12,6 Ohm ... 316°C ... 14,6V ... 16,9W ... Vergiss mal die Nachkommastellen, du musst erst mal die richtige Zehnerpotenz finden: 10...100W oder 100...1000W. Ich vermute, du wirst so um die 500W+-300W brauchen...
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Lothar Miller schrieb: > Ich vermute, du wirst so um die 500W+-300W brauchen... Ingolf hat aber noch garnichts über die Größe des Rohrs (Durchmesser, Länge) gesagt. Daher ist bis jetzt alles Spekulation. Gruß Dietrich
Lothar Miller schrieb: > Wo brauchst du die Hitze: innen im Rohr oder aussen drumrum? Ein Kupfer- oder Messungrohr wird kaum einen nennenswerten Temperaturgradienten über die Wandung aufbauen, solange nicht innen massiv gekühlt wird.
Mal ne Zwischenfrage, ist es eigentlich kein Problem wenn der Heizdraht um ein leitfähiges Rohr (Kupfer, Messing) gewickelt wird? Ist dieser Heizdraht isoliert?
Lothar Miller schrieb: > Wo brauchst du die Hitze: innen im Rohr oder aussen > drumrum? Die Temperatur soll innen sein um das Material zu schmelzen. Dietrich L. schrieb: > Ingolf hat aber noch garnichts über die Größe des Rohrs (Durchmesser, > Länge) gesagt. Daher ist bis jetzt alles Spekulation. Das Rohr wird eine Länge von 12cm haben und einen Durchmesser von 2cm. Ich wollte 2 Drähte mit jeweils 60cm Länge verwenden. break2 schrieb: > Mal ne Zwischenfrage, ist es eigentlich kein Problem wenn der Heizdraht > um ein leitfähiges Rohr (Kupfer, Messing) gewickelt wird? Ist dieser > Heizdraht isoliert? Ja der Draht wird isoliert sein.
Falls das Sinn macht könnte man eventuell auch das Rohr mit dem Heitdraht mit einem weiteren Rohr umschliessen
ingolf S. schrieb: > Das Rohr wird eine Länge von 12cm haben und einen Durchmesser von 2cm. > Ich wollte 2 Drähte mit jeweils 60cm Länge verwenden. Das ist schon mal ein Anfang. Was jedoch auch entscheident ist: Was passiert mit dem Kunststoff? Er wird vermutlich in geschmolzener Form durch das Rohr fließen und somit Energie aus dem System nehmen. Somit ist die Fließgeschwindigkeit widerum ein wichtiger Faktor bezüglich der Leistung. Ich denke ohne Versuche kannst Du da nicht viel Berechnen nur grob abschätzen. Und wie es scheint geht das in Richtung Lötkolben/Heißklebeleistungsklasse.
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Das geschmolzene Material soll in dem Rohr von einem Bohrer transportiert werden. Bei der Geschwindigkeit hatte ich an ca. 5mm/s gedacht. Ich habe hier auf einer Seite einen ähnlichen Aufbau gefunden. Hier wurden 15V und 5A benutzt. In anderen Foren zu dem selben Thema wurde öfters was von 12V geschrieben. unter Heating Section gefunden: http://reprap.org/wiki/Recyclebot Ich wollte halt sehen, ob man irgendwie rechnerisch an diese Werte kommen kann. Aber wenn das alles tatsächlich nur auf Versuchen basiert muss ich mich dann an den Lötkolben orientieren.
@ ingolf S. (nexes3) >Das geschmolzene Material soll in dem Rohr von einem Bohrer >transportiert werden. Bei der Geschwindigkeit hatte ich an ca. 5mm/s >gedacht. Damit kann man zumindes den Leistungsbedarf abschätzen.
1 | Querschnitt x Geschwindigkeit = Volumen/s |
2 | Volumen/s * Wärmekapazität vom Kunststoff * Temperaturdifferenz = Wärmeleistung |
>Aber wenn das alles tatsächlich nur auf Versuchen basiert
Nein.
Aber wozu einen Heizdraht mit Auswand auf das Metallrohr wickeln, wenn
das Rohr selber zur Heizung werden kann? Einfach VIEL Strom
durchschicken! Wie beim Schweißtrafo. Einfach einen kleinen
Ringkerntrafo nehmen und 1-2 Windungen für einen Hochstromwicklung mit
DICKEM Draht draufwickeln, vorn und hinten am Rohr anschließen, los
gehts. Zur Verminderung der Wärmeverluste muss das Rohr gut thermisch
isoliert werden.
Mal zum Vergleich. Ein Kermikhochlastwiderstand erreicht bei ca. 7cm
Länge und 17W ca. 350 °C, wobei die gesamte Wärme an die Luft abgegeben
wird.
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Ein Rohr von 2 x 12cm auf 250Grad ... wie geht die Waerme weg ? Vakuumisolation ? (10W) Vakuumisolation mit Schirm ? (5W) Steinwolle ? (30W) Luft mit zirkulation ? (150W) geschaetzte werte. Lass uns die Messungen wissen.
Falk Brunner schrieb: > Damit kann man zumindes den Leistungsbedarf abschätzen. > Querschnitt x Geschwindigkeit = Volumen/s > Volumen/s Wärmekapazität vom Kunststoff Temperaturdifferenz = > Wärmeleistung Ich hab noch die Schmelzenthalpie miteinbezogen. Damit komme ich auf einen Wert von 13W. Hab auch noch den Hinweis bekommen das ganze mit 2 zu multiplizieren als Reserve für die Regelgung. Dann wären es 26W.
Kauf dir eine Heisklebepistole und bau die auseinander. ingolf S. schrieb: > ch hab noch die Schmelzenthalpie miteinbezogen. Damit komme ich auf > einen Wert von 13W. Die Rechnung würde ich gerne sehen. Bei 5mm Vorschub pro Sekunde, bei 2cm Durchmesser und: ingolf S. schrieb: > Das Rohr wird eine Länge von 12cm haben und einen Durchmesser von 2cm. würde ich aus dem Bauch raus auf ein Minimum von 150W und ggf. 300-500W tippen. Abhängig von der Isolation.
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Unser Durchlauferhitzer hat 18 KW und schafft es gerade mal, das "Rohr" auf knapp 90° zu erhitzen. Ich gehe also mal davon aus, das da fast alles von der "Umgebung" abhängt.
Ich zeige mal die Rechnung. Öffnungsquerschnitt: 3mm Austrittgeschwindigkeit: 4mm/s V/s = pi*(0,3cm/2)^2*0,4cm/s = 0,071cm^3 m/s = 0,035g/s spez. Wärmekapazität = 1,37 J/gK Schmelzenthalpie = 93J/g deltaT = 230K P = (1,37 J/gK 230K + 93J/g ) * 0,035g/s P = 14W mit Regelfaktor P = 28W
Kommt hin. Plus den Waermeverlust der Isolation, dh Waerme Abgabe an die Umwelt.
@ ingolf S. (nexes3) >Öffnungsquerschnitt: 3mm 3mm ist eine Länge, also bestenfalls ein Durchmesser. Querschnitte sind Flächen. >Austrittgeschwindigkeit: 4mm/s >V/s = pi*(0,3cm/2)^2*0,4cm/s = 0,071cm^3 Da fehlt das * 0,4cm. Macht als v = 0,028cm^3/s >m/s = 0,035g/s Dichte? >spez. Wärmekapazität = 1,37 J/gK >Schmelzenthalpie = 93J/g >deltaT = 230K >P = (1,37 J/gK * 230K + 93J/g ) * 0,035g/s Formel stimmt, Massenfluss ist falsch. >P = 14W >mit Regelfaktor P = 28W Könnte passen.
ingolf S. schrieb: > V/s = pi*(0,3cm/2)^2*0,4cm/s = 0,071cm^3 Ich komme da weder auf diesen Zahlenwert noch auf diese Einheit.
@ Roland ... (rowland) >>>m/s = 0,035g/s >> Dichte? >Möglicherweise der Massenstrom? Meine Frage lautete. Wie hoch ist die Dichte des Materials?
Falk Brunner schrieb: > Wie hoch ist die Dichte des Materials? Ahh, ich las die Kurzfrage als: "Wie, das soll die Dichte sein?". ;-)
@ingolf Das Erhitzen von Kunststoff ist eine "Wissenschaft" für sich. Auf der ersten Seite geht es um die Masse. Auf der zweiten Seite geht es um das Volumen (Geschwindigkeit). Auf der dritten Seite geht es um eine extrem schlechte Wärmeleitfähigkeit. Auf der vierten Seite geht es um praktisch völlig fehlende Zirkulation. Du kannst zwar ordentlich Wärme zuführen, aber der Punkt, an dem dein Material zerstört wird (überhitzt) ist sehr schnell erreicht. Bei der Gelegenheit kann aber der Kern noch fest sein und wegen der mangelhaften Wärmeleitfähigkeit noch "kalte Füße" haben. Ob Dein "Bohrer", von außen, durch den Kunststoff erhitzt, hier Abhilfe schaffen kann ist fraglich.
oh ja, habe da den falschen Wert aufgeschrieben. 3mm sind natürlich auch nicht der Öffnungsquerschnitt sondern der Durchmesser wie Falk Brunner sagt. Ich schiebe das mal auf den Montagmorgen ;) 0,028 cm^3/s sollten es sein für das Volumen pro Sekunde. Die Dichte des Materials ist 1,24g/cm^3 damit komme ich dann auf die 0,035g/s Massenstrom Amateur schrieb: > @ingolf > > Das Erhitzen von Kunststoff ist eine "Wissenschaft" für sich. > > Auf der ersten Seite geht es um die Masse. > Auf der zweiten Seite geht es um das Volumen (Geschwindigkeit). > Auf der dritten Seite geht es um eine extrem schlechte > Wärmeleitfähigkeit. > Auf der vierten Seite geht es um praktisch völlig fehlende Zirkulation. > > Du kannst zwar ordentlich Wärme zuführen, aber der Punkt, an dem dein > Material zerstört wird (überhitzt) ist sehr schnell erreicht. Bei der > Gelegenheit kann aber der Kern noch fest sein und wegen der mangelhaften > Wärmeleitfähigkeit noch "kalte Füße" haben. > Ob Dein "Bohrer", von außen, durch den Kunststoff erhitzt, hier Abhilfe > schaffen kann ist fraglich. Hallo Amateur, danke für die Einschätzung. Uns stehen leider nur sehr begrenzte Mittel zur Verfügung für das Ganze, mit denen wir versuchen müssen alles so gut es geht umzusetzen.
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Zuerst schreibst du ingolf S. schrieb: > Das Rohr wird eine Länge von 12cm haben und einen Durchmesser von 2cm. ingolf S. schrieb: > Bei der Geschwindigkeit hatte ich an ca. 5mm/s gedacht. Und in der Rechnung dann ingolf S. schrieb: > Öffnungsquerschnitt: 3mm > Austrittgeschwindigkeit: 4mm/s Super, da liegt mal kurz ein Faktor > 10 beim Volumentransport. Werd dir erst mal klar was du willst.
4mm/s sollen es sein, wie in der Rechnung. Ich hab das ganze auf den Durchmesser der Öffnung bezogen. Der Grossteil des Rohrs wird ja von dem Bohrer ausgefüllt, ich wüsste jetzt ehrlich gesagt nicht wie ich das auf die Grösse des Rohrs beziehen könnte, daher hab ich den Massenstrom genommen der aus der 3mm Öffnung austritt. Wenn das falsch ist, würd ich es natürlich ändern.
>Hallo Amateur, danke für die Einschätzung. Uns stehen leider nur sehr >begrenzte Mittel zur Verfügung für das Ganze, mit denen wir versuchen >müssen alles so gut es geht umzusetzen. Wenn alle Stricke reißen, musst Du über die Länge, sozusagen Heizstrecke, arbeiten. Arbeitest Du dann mit einer Temperatur, nahe dem gewünschten Maximum, hat das Material mehr Zeit um in Gang zu kommen. Notfalls kannst Du dann ja noch über den Volumenstrom, sprich Geschwindigkeit, arbeiten. An der mangelhaften Wärmeleitfähigkeit und der nicht vorhandenen Zirkulation lässt sich nichts machen.
Was du willst, kommt mir wie dies Teil vor: http://deltaprinter.co.za/filamentextruder/index.html MfG Klaus
@Klaus So ähnlich arbeiten auch ganz normale Spritzgussmaschinen. Nur hat die Schnecke dabei eine Doppelfunktion. 1. Die Schnecke wird, passend zur Steigung zurückgezogen/gedreht: Förderschritt. 2. Die Schnecke wird ohne Drehung nach vorne geschoben um den flüssigen Kunststoff in die Form zu pressen. Die Extruderfunktion ist für Endlosformen wie Stäbe, Schläuche und andere Massiv- und Hohlkörper gedacht. Auch Kanister und ähnliche Formteile können so produziert werden.
Werd das mit dem Draht einfach mal versuchen. Wollte aber vorher nochmal fragen, ob das mit der Rechnung so in Ordnung war oder ob ich doch noch irgendwie den Einwand von Udo Schmitt berücksichtigen müsste? Udo Schmitt schrieb: > Zuerst schreibst du > > ingolf S. schrieb: >> Das Rohr wird eine Länge von 12cm haben und einen Durchmesser von 2cm. > > ingolf S. schrieb: >> Bei der Geschwindigkeit hatte ich an ca. 5mm/s gedacht. > > Und in der Rechnung dann > > ingolf S. schrieb: >> Öffnungsquerschnitt: 3mm >> Austrittgeschwindigkeit: 4mm/s > > Super, da liegt mal kurz ein Faktor > 10 beim Volumentransport. > Werd dir erst mal klar was du willst.
Probier's doch einfach mal. Wenn's mehr Leistung benoetigt muss't die eben nachreichen...
Eventuell wäre es ohnedies besser, die Heizung stärker zu dimensionieren und die genaue Temperatur mittels eines im Inneren angebrachten Teperaturfühlers zu messen, um diese konstant zu regeln können.
Klaus schrieb: > Was du willst, kommt mir wie dies Teil vor: > http://deltaprinter.co.za/filamentextruder/index.html > > MfG Klaus 403 Forbidden. Habt ihr wohl zu oft aufgerufen. evtl. von Interesse, der LYMAN FILAMENT EXTRUDER Der gute Mann hat seine Variante gut dokumentiert. Plaene ubd Daten unter thing-files. thingiverse.com/thing:30642 thingiverse.com/thing:34653
Roland ... schrieb: > Eventuell wäre es ohnedies besser, die Heizung stärker zu dimensionieren > und die genaue Temperatur mittels eines im Inneren angebrachten > Teperaturfühlers zu messen, um diese konstant zu regeln können. Die Temperatur soll auf jeden Fall geregelt werden. Dafür hatte ich den Tipp bekommen die berechnete Leistung mit 2 zu multiplizieren als Reserve für die Regelung. @next danke für die Links. Was halt auch noch eine Möglichkeit wäre, wenn man das ganze mit Heizpatronen umsetzt, so habe ich es in einem anderen Beispiel gesehen. Aber wir werden es vorerst mal mit dem Draht versuchen.
next schrieb: > Klaus schrieb: >> Was du willst, kommt mir wie dies Teil vor: >> http://deltaprinter.co.za/filamentextruder/index.html >> >> MfG Klaus > > 403 Forbidden. Habt ihr wohl zu oft aufgerufen. andere Adresse: http://hackaday.com/?s=filament+extruder MfG Klaus
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