Testen eines hausgemachten Thermobechers an einem Phasenübergang

→ Der erste Teil

Ein Thermomug ist keine Thermoskanne. Seine Aufgabe ist es nicht, eine Hunderose zu brauen, sondern eine angenehme Temperatur des Getränks zu gewährleisten. Dies bedeutet - schnelles Abkühlen eines frisch zubereiteten Heißgetränks (von 95-80 ° C auf 65-60 ° C). Und dann halten Sie die Temperatur so lange wie möglich.
Da Wasser eine sehr große Wärmekapazität hat, führt die Lösung dieses Problems durch das Verfahren der "Massivität" zu einer übermäßigen Gewichtung des Bechers. Die Lösung kann darin bestehen, einen Phasenübergang zu verwenden.


Das Funktionsprinzip des Thermomug am Phasenübergang. Bild von Joeveo entlehnt.

Erstens entzieht das Material in den Wänden dem Getränk überschüssige Wärme und gelangt in die flüssige Phase. Wenn das Getränk dann unter die Kristallisationstemperatur des Füllstoffs abkühlt, verfestigt sich der Füllstoff und gibt Wärme ab.

Da ich einen kaputten Thermobecher hatte, wurde beschlossen, einen Phasenübergang zu versuchen. Nun, für diejenigen, die mit dieser Idee Kickstarter machen wollten - die Nachricht (gut für potenzielle Käufer und schlecht für potenzielle Verkäufer): Alles wurde bereits gestohlen und vor uns erfunden.

Rückblick

Eine Suche im Internet ergab mehrere Ergebnisse für „Phasenübergangsthermomugs“.


Ember für 150 Dollar. Seltsamerweise in ihrem Büro. Website- Informationen weniger.


Joeveo für 40 Dollar.


$ 40 verlängern .


Thero für 60 Dollar


Lexo für $ 38-44 je nach Gewicht.

Alle oben aufgeführten Projekte verwenden das gleiche Prinzip des Phasenübergangs, das bereits 2009 beschrieben wurde. Fraunhofer-Institut (Fraunhofer IBP). Ich frage mich, wie es mit Patenten läuft, da einige Unternehmen auch wegen der abgerundeten Ecken des Falles klagen.

Es ist bemerkenswert, dass die meisten Hersteller von Thermomugs am Phasenübergang in ihren "Wundergraphen" die Gießtemperatur - 80 ° C anzeigen. Verlängern - 75 ° C. Ember zeigt sich überhaupt nicht. Und nur Thero gießt Wasser aus einem kochenden Kessel (und das sind nur 95 ° C). Ein Getränk bei 15 ° C oder 35 ° C zu kühlen ist ein guter Unterschied.

Montage

Aber zuerst Demontage.

Wie Sie auf dem Foto sehen können, haben die heimtückischen chinesischen Ingenieure ein paar Minen gelegt, um die Temperatur des Getränks zu erhalten.

1. Die Seiten des inneren Glases ragen einen ganzen Zentimeter über den Kunststoff hinaus.
2. Die Befestigungsschraube erzeugt eine Wärmebrücke mit einem unteren äußeren Metallbecher.


Demontierter Thermobecher.

Leider habe ich keine umweltfreundliche mit einem Schmelzpunkt von genau 58 Grad und einer hohen Schmelzwärme des Materials, aber es gibt Kerzen von meinen schwedischen Kameraden.


Kerzen von Ikea.

Zunächst wurde das erforderliche Füllstoffvolumen durch Wasserverdrängung gemessen. Dann wird die Schmelze hergestellt. Wir schmelzen Kerzen in einem Wasserbad. Sie sind insofern praktisch, als sie leicht zu dosieren sind.


Schmelzende Kerzen in einem Wasserbad.

Füllen Sie es ein, setzen Sie das Innenglas ein, ziehen Sie die Befestigungsschraube fest - der Thermobecher ist beim Phasenübergang fertig.


Gefrorenes Paraffin zwischen den Wänden des Thermocups.

Messungen

Da wir den Becher mit handelsüblichen Modellen vergleichen, füllen wir das Wasser mit der gleichen Temperatur - 80 ° C. Gießen Sie heißes Wasser und sehen Sie, wie das Paraffin in den Wänden schmilzt.


Das Paraffinschmelzen ist der gleiche Phasenübergang.

Das Diagramm ist ein Vergleich des anfänglichen Thermocups mit seiner Umwandlung in einen Thermocup am Phasenübergang.


Vergleich eines herkömmlichen Thermomug und eines Thermomug bei einem Phasenübergang.

Eine schnelle Abkühlung wird erreicht, aber die Temperaturbeständigkeit ist mittelmäßig. Die Wärmebrücke wurde von der Schraube mit Paraffin versetzt, die den Raum zwischen den Wänden ausfüllte. Darüber hinaus verstärkte Paraffin die Wärmeübertragung auf die Schraube: Wenn früher der Kontakt nur an der Stelle der Befestigung des Innenbechers erfolgte, ist dies jetzt die gesamte Länge der Schraube. Und industrielle Thermomugs haben nicht nur keine derartigen Fehlkalkulationen, sondern auch dreischichtige Wände.

Ergebnisse

Kühlintervalle

Ich zähle weiterhin wie im ersten Teil von 60 bis 55 ° C. Obwohl in den obigen Beschreibungen für einige Thermocups das Intervall von 65 und sogar bis zu 50 genommen wird.

Die Abkühlung dieses hausgemachten Bechers von 55 auf 50 ° C erreicht 30 Minuten. Wenn Sie also das Intervall 65-50 ° C einhalten, beträgt die Retentionszeit fast eine Stunde (52 Minuten).

Schlussfolgerungen

1. Es war möglich, einen Thermomug herzustellen, der in 4:30 von 80 auf 65 ° C abkühlt, während der ursprüngliche Thermomug - 19:50
2. Gleichzeitig beträgt das Intervall von 60 bis 55 ° C im Vergleich zu einem herkömmlichen Thermocup weniger als 1:30.
3. Das Intervall von 65-60 ° C und 55-50 ° C kann je nach Temperaturpräferenz in der "Zeit des Erreichens" oder der "Retentionszeit" gezählt werden.
4. Die anfänglichen Konstruktionsmerkmale ermöglichten keine Verlängerung der „Komforttemperatur-Retentionszeit“.
5. Dieses Ergebnis wurde bei einer Anfangstemperatur von 80 ° C erreicht. Wenn Sie frisch gekochtes Wasser (95 ° C) verwenden, ist das Ergebnis völlig anders. Um dies zu korrigieren, müssen Sie weniger Wasser einfüllen, mehr Paraffin oder ein spezielles Material als Füllstoff verwenden.