Testando uma caneca térmica caseira em uma transição de fase

→ A primeira parte

Um thermomug não é uma garrafa térmica. Sua tarefa não é preparar uma rosa de cachorro, mas garantir uma temperatura confortável da bebida. Isso significa - resfriamento rápido de uma bebida quente preparada na hora (de 95-80 ° C a 65-60 ° C). E então mantenha a temperatura o maior tempo possível.
Como a água tem uma capacidade de calor muito grande, a solução para esse problema pelo método de "maciça" leva a uma ponderação excessiva da caneca. A solução pode ser usar uma transição de fase.


O princípio de operação do termometro na transição de fase. Imagem emprestada de Joeveo.

Primeiro, o material nas paredes retira o excesso de calor da bebida, passando para a fase líquida. Então, quando a bebida esfria abaixo da temperatura de cristalização do material de enchimento, o material solidifica, liberando calor.

Como eu tinha uma caneca térmica quebrada, foi decidido tentar uma transição de fase nela. Bem, para aqueles que queriam dar o pontapé inicial com essa idéia - as notícias (boas para potenciais compradores e ruins para potenciais vendedores): tudo já foi roubado e inventado antes de nós.

Revisão

Uma pesquisa na Internet produziu vários resultados para “termomugs de transição de fase”.


Ember por US $ 150. Curiosamente, no escritório deles . informações do site menos.


Joeveo por US $ 40.


$ 40 Prolongar .


Thero por US $ 60


Lexo por US $ 38-44, dependendo do peso.

Todos os projetos listados acima usam o mesmo princípio de transição de fase, descrito em 2009. Instituto Fraunhofer (Fraunhofer IBP). Gostaria de saber como estão as patentes, dado que algumas empresas estão processando mesmo por causa dos cantos arredondados do caso?

Vale ressaltar que a maioria dos fabricantes de termomedicamentos na transição de fase em seus "gráficos milagrosos" mostra a temperatura de vazamento - 80 ° C. Prolongar - 75 ° C. A brasa não aparece. E apenas Thero derrama água de uma chaleira fervendo (e isso é apenas 95 ° C). Refrigerar uma bebida a 15 ° C ou 35 ° C é uma boa diferença.

Assembléia

Mas primeiro, desmontagem.

Como você pode ver na foto, os insidiosos engenheiros chineses colocaram algumas minas na questão de preservar a temperatura da bebida.

1. Os lados do vidro interno por um centímetro inteiro se projetam acima do plástico.
2. O parafuso de fixação cria uma ponte térmica com um copo de metal externo inferior.


Caneca térmica desmontada.

Infelizmente, não tenho um amigo do meio ambiente, com um ponto de fusão de exatamente 58 graus, com um alto calor de fusão do material, mas há velas dos meus camaradas suecos.


Velas da Ikea.

Primeiro, o volume necessário de carga foi medido pelo deslocamento da água. Então o derretimento é preparado. Derretemos velas em banho-maria. Eles são convenientes por serem fáceis de dosar.


Derretendo velas em banho-maria.

Encha, insira o vidro interno, aperte o parafuso de fixação - a caneca térmica está pronta na transição de fase.


Parafina congelada entre as paredes da thermocup.

Medições

Como compararemos a caneca com os modelos disponíveis no mercado, encheremos a água com a mesma temperatura - 80 ° C. Despeje água quente e veja como a parafina derrete nas paredes.


A fusão de parafina é a mesma transição de fase.

O gráfico é uma comparação da thermocup inicial com sua conversão em thermocup na transição de fase.


Comparação de um termopar convencional e um termopar em uma transição de fase.

O resfriamento rápido é obtido, mas a retenção de temperatura é mais ou menos. Parafina foi adicionada à ponte térmica a partir do parafuso, que preencheu o espaço entre as paredes. Além disso, a parafina reforçava a transferência de calor para o parafuso: se antes o contato era apenas no local de fixação do copo interno, agora era todo o comprimento do parafuso. E os termomugs industriais não apenas não têm esses erros de cálculo, como paredes de três camadas.

Resultados

Intervalos de refrigeração

Continuo contando, como na primeira parte, de 60 a 55 ° C. Embora nas descrições acima, para algumas termococupações, o intervalo seja de 65 e até 50.

O arrefecimento desta caneca caseira de 55 a 50 ° C chega a 30 minutos. portanto, se você tomar o intervalo de 65 a 50 ° C, o tempo de retenção será de quase uma hora (52 minutos).

Conclusões

1. Foi possível fabricar um termopar, que esfria de 80 a 65 ° C em 4:30, enquanto o termopar original - 19:50
2. Ao mesmo tempo, o intervalo de 60 a 55 ° C é inferior a 1:30 em comparação com uma termococup convencional.
3. O intervalo de 65-60 ° e 55-50 ° todos podem contar no "tempo de realização" ou "tempo de retenção", dependendo das preferências de temperatura.
4. Os recursos iniciais do projeto não permitiram estender o "tempo de retenção da temperatura de conforto"
5. Este resultado foi alcançado a uma temperatura inicial de 80 ° C. Se você usar água fervida na hora (95 ° C), o resultado será completamente diferente. Para corrigi-lo, você precisa preencher menos água, usar mais parafina ou um material especial como carga.