האם יש נוזל מסוים שהוא טוב יותר מאחרים גם בביצועים וגם בעלויות?

מים קשה לנצח בשני המובנים. הבעיה היא שיש נטייה זו להיות מוליך כאשר הוא ממיס מלחים, ולכן עליו להיות מבודד, או איכשהו לשמור על טהרה רבה. לפעמים הבעיה של זה היא יותר מדי, אז איזשהו שמן קל יותר.

באיזה סוג נפח נוזל עלי להשתמש בהנחה שאשתמש עד 100 וולט, כזה שהוא ינצח ' לא להתחיל להתחמם במהירות? האם יש בכלל דרך לחשב זאת במדויק?

קיבולת חום היא אולי המאפיין הפיזי הרלוונטי כאן. קיבולת החום הספציפית של מים נוזליים היא כ- 4.8JJ / (gK) $, ומכיוון שמשקל 1 מ"ל מים שוקל כ- 1 גרם, אנו יכולים גם לומר שכושר החום הנפחי של מים נוזליים הוא כ- 4.8JJ / ( מ"ל). אנו יודעים ש- W = 1J / s $, ומשני הדברים הללו, בהתחשב בכוח ובנפח מים כלשהו, ​​אנו יכולים לחשב באיזה קצב הטמפרטורה תעלה, אם הטמפרטורה אחידה לכל אורכו, ואין אנרגיית חום הולכים לאיבוד במקום אחר. בואו נשתמש ב- 100W ו- 1L כדוגמה:

$$ \ דורש {ביטול} \ frac {100 \ ביטול {J}} {s} \ cdot \ frac {\ ביטול {מ}} K} {4.8 \ ביטול {J}} \ cdot \ frac {1} {1000 \ ביטול {mL}} = 0.21 \ frac {K} {s} \\ $$

מכיוון שאנחנו מדברים על שיעור של שינוי, אתה יכול גם לשקול $ K = ^ \ circ C $.

כמובן, זה כרוך בשתי הנחות שאנו יודעים שאינן נכונות, הראשונה היא שטמפרטורת המים (או נוזל קירור כלשהו ) אחיד בכל מקום. אם מערבבים את נוזל הקירור באופן פעיל, ייתכן שהוא קרוב למדי. אחרת, אתה תלוי בזרמים מוליכים ובהולכה להפצת אנרגיית החום לאורך נוזל הקירור, חלקים מסוימים חמים יותר וחלקם קרירים יותר, אך הטמפרטורה הממוצעת עולה בקצב זה.

אבל זה קלוש מעט, בהתחשב בהנחה השנייה: שאנרגיית חום לא הולכת לאיבוד אחרת. כנראה שלא תעטוף את עומס הדמה בשמיכות ואז תפעיל אותו עד שהוא מתחמם יתר על המידה, אלא בנה אותו עם משטח שנועד להקרין חום בסביבה הסביבתית מספיק טוב כדי שניתן יהיה להפעיל אותו ללא הגבלת זמן ללא התחממות יתר. תפקידו של נוזל הקירור הוא רק לספק צימוד תרמי טוב בין גוף הקירור למקורות החום, ולמוצע ממוצע של עומסים תרמיים חולפים.

המאפיין הפיזי הרלוונטי עבור גוף הקירור הוא מוחלט עמידות תרמית. לכמות זו יש יחידות $ K / W $ והיא אומרת לך, בעוצמה קבועה נתונה, מה תהיה עליית הטמפרטורה מעל הסביבה. זה יצוין על ידי גליון הנתונים של היצרן. עליכם להוסיף לכך גם את ההתנגדות התרמית של כל מה שבין מקורות החום לבין גוף הקירור. לרוע המזל חישוב ההתנגדות התרמית המוחלטת של מיכל נוזל הקירור שלך הוא קשה מכיוון שיש לו גיאומטריה מורכבת, והדברים שעלולים לשמש במיכל (מים, נפט) הם למעשה לא מוליכים תרמיים טובים במיוחד: הם מסובבים את החום בעיקר על ידי הסעה.

אז, הגישה הכללית היא זו: להבין, עבור עוצמת העיצוב שלך ועליית הטמפרטורה המותרת, כמה גדול גוף הקירור צריך להיות בהנחה במקרה הטוב ביותר, ואז הגדל את החשבון גורמים אחרים. TLAR היא ככל הנראה השיטה החסכונית ביותר, ואם אתה זקוק למשהו מדויק יותר, אז שאב כוח ידוע לפרוטוטייפ, ואם נעשה חם מדי, הגדל אותו.

האם יש חששות בטיחותיים לא ברורים שאני צריך לחשוב עליהם בעת בנייה ושימוש בה? אני לא רוצה לפספס שום דבר פשוט אך לא ברור.

מלבד אלה הברורים שיש כמות גדולה של נוזלים דליקים, כנראה חמים מאוד, שעלולים להיות מחוממים מעבר לנקודת הרתיחה שלה, המחוברים למקור אנרגיה חשמלי שעשוי לייצר ניצוצות או חימום (במיוחד בתנאי תקלה) חומרים מעל נקודת הבזק של הנוזל האמור? לא, אני לא באמת יכול לחשוב על אף אחד. אני לא חושב שדאגות הבטיחות הלא ברורות הן שהולכות להרוג אותך.

במערכת אטומה כזו, האם יש סיכון להתפוצצות בגלל לחץ מחימום הנוזל?

כן מאוד, ראה שאלה אחרונה. לא הייתי אוטם את זה אם הייתי יכול לעזור לזה, ואם כן אעשה זאת, הייתי בטוח שהוא לא אטום טוב מאוד, כך שתקלת לחץ יתר פשוט תטפטף ולא תתפוצץ. גם לא יכול היה לפגוע כדי לוודא שמנגנון שחרור הלחץ אכן מכדרר ולא יורה סילון חם של שמן .

100 וולט הוא לא מאוד כוח, בהשוואה לעומסי הדמה של נוזל העומס נועדו לטפל. עומסי דמה של 1 קילוואט עשויים להשתמש בהתנגד צינורי בעל דירוג של 100 ואט בתוך הנוזל. אתה יכול, למעשה, להשתמש ב עמיד בפני 100W 50Ω באוויר עם גוף קירור ולדלג על הנוזל לחלוטין. ייתכן שתרצה לסגור אותו בכלוב של פאראדיי כלשהו (סיבה נוספת שנעשתה לעיתים קרובות בפחיות צבע) כגון מסך רשת כך שעדיין יש לך זרימת אוויר טובה דרך הנגד. הבעיטה כאן היא שאתה זקוק לנגד שאינו אינדוקטיבי, ורוב הנגדים הצינוריים של 100W הם סלילים. ובכל זאת, אתה יכול להשיג עמידי פילם עבה של 100W ולהשתמש בגוף קירור זול רגיל, או בנתח של מתכת אקראית שכנראה שכבר יש לך בשכיבה כדי לקבל את אותו דירוג עומס. השתמש בו בתור פלטה חמה לחימום המשקה שלך בחורף זה.

אין שום סיבה לטרוח בחישוב הנוזל הדרוש לעומס לסירוגין של 100 וואט. אם אתה עדיין רוצה להשתמש בעומס דמה נוזלי, אז פשוט השתמש בליטר ומעלה, צפה בטמפרטורה אם אתה צריך להעביר יותר מדקה בכל פעם, והמשיך הלאה עם הבדיקה שלך.

יש לזכור שרוב עומסי הדמה הנוזליים מיועדים רק לשימוש לסירוגין. הם לא ממש מעבירים את החום לאוויר באותו קצב שהם מקבלים אותו, הם פשוט סופגים אותו. הם נועדו לתקופות קצרות של בדיקות, כאשר המשדר פועל, לכל היותר, דקה מכל עשר דקות.

הם יתרחמו יתר על המידה ויתפוצצו אם משתמשים בהם מעבר לתכנון שלהם.

אז המידע שאתה באמת צריך לספק הוא מחזור החובה שלך וכמה זמן תקופת בדיקה תשתמש בו.

אם אתה מתכוון לבצע בדיקות של 10-20 מאות וואט, שכל אחת מהן תארך דקה או פחות עם הפסקה בין כל בדיקה של 10 דקות ומעלה, אז כמעט כל עומס דמה נוזלי פשוט של ליטר יוכל להתמודד עם 10 עד 20 ואט שעות של אנרגיה כוללת שתשקיע בהם.

אם אתה צריך לבצע בדיקות רציפות, ואתה צריך להפיץ 100W במשך שעות בכל פעם, אז תצטרך לבדוק פיתרון אחר.

אבל, כאמור לעיל, 100W פשוט לא לא כל כך הרבה. השגת נגן כוח שאינו אינדוקטיבי של 100 וואט, הצמדתו לקירור שיכול להפיץ 100 וואט ברציפות, לא תהיה יקרה במיוחד. אז אתה יכול לבדוק כמה שתרצה ולעולם לא לדאוג למחזור החובה שלך, או לטמפרטורת העומס של הדמה ולסיכון.

כאשר אתה רוצה לבדוק משדרים ברמת kW במחזור עבודה נמוך, אינך יכול לנצח את המחיר של עומס דמה DIY מלא נוזלים. בכל מצב אחר (הספק נמוך יותר, או שימוש מתמשך) עומסי דמה מלאי נוזלים אינם מושכים כמו פתרונות אחרים.