在相变中测试自制保温杯



第一部分

保温杯不是热水瓶。 它的任务不是酿造玫瑰花,而是确保饮料的温度适中。 这意味着-快速冷却新鲜制备的热饮料(从95-80°C到65-60°C)。 然后尽可能长时间保持温度。
由于水具有非常大的热容量,因此通过“大量”方法解决该问题导致杯子的重量过大。 解决方案可能是使用相变。


恒温器在相变时的工作原理。 图片来自Joeveo。

首先,壁上的物质从饮料中带走多余的热量,进入液相。 然后,当饮料冷却到填充物的结晶温度以下时,填充物固化并放出热量。

由于我的保温杯坏了,因此决定尝试对其进行相变。 好吧,对于那些想用这个想法作为开球手的人-新闻(对潜在买家有利,而对潜在卖方不利):在我们面前已经发明了所有东西。

复习


互联网上的搜索产生了“相变温度杯”的多个结果。


灰烬 $ 150。 奇怪的是,在他们的办公室。 网站信息少。


Joeveo售价40美元。


延长 $ 40。


Thero ,现价$ 60


Lexo为38-44美元,视重量而定。

上面列出的所有项目都使用相变的相同原理 ,早在2009年就已描述。 弗劳恩霍夫研究所(Fraunhofer IBP)。 我想知道,即使有些公司因为案件的圆角而在起诉专利,情况如何呢?

值得注意的是,大多数保温杯的制造商都在其“奇迹图”上显示出相变温度-80°。 延长-75°C 灰烬根本不显示。 而且只有Thero从沸腾的水壶中倒水(而这只是95°C)。 在15°C或35°C下冷却饮料是一个很好的区别。

组装方式


但是首先,拆卸。

正如您在照片中看到的那样,阴险的中国工程师在保持饮料温度方面埋了几枚地雷。

1.整个玻璃内部的一面在塑料上方突出。
2.固定螺丝形成带有下部外部金属杯的热桥。


拆卸的保温杯。

不幸的是,我没有一个环境友好的产品,熔点正好为58度,材料融化的热量很高,但是我的瑞典同志却有一支蜡烛。


宜家的蜡烛。

首先,通过水置换来测量所需的填料体积。 然后制备熔体。 我们在水浴中融化蜡烛。 它们的方便之处在于易于配药。


在水浴中融化的蜡烛。

装满它,插入内部玻璃杯,拧紧固定螺丝-保温杯在相变时准备就绪。


保温杯壁之间的冷冻石蜡。

测量值


由于我们会将杯子与市售型号进行比较,因此我们将以相同的温度-80°C填充水。 倒入热水,看看石蜡如何在墙壁上融化。


石蜡熔化是相同的相变。

该图是初始热杯与在相变时转换成热杯的比较。


常规恒温杯和相变恒温杯的比较。

虽然可以快速冷却,但保持温度的效果一般。 石蜡由螺钉添加到热桥中,该螺钉填充了壁之间的空间。 此外,石蜡加强了对螺钉的热传递:如果更早的接触只是在内杯的固定位置,现在是螺钉的整个长度。 工业保温杯不仅没有这种错误的计算,而且它们具有三层壁。

结果



冷却间隔

与第一部分一样,我继续从60到55°C。 尽管在上面的描述中,对于某些热杯,间隔是从65到最大50。

这款自制马克杯从55摄氏度冷却到30摄氏度。 因此,如果您采用65-50°C的间隔,则保留时间将近一个小时(52分钟)。

结论


  1. 可以制作一个保温杯,在4:30时将其从80℃冷却至65°C,而原始保温杯-19:50
  2. 同时,与常规热杯相比,60至55°C的间隔小于1:30。
  3. 65-60°C和55-50°C的间隔可以根据温度偏好在“达到时间”或“保留时间”中进行计数。
  4. 最初的设计功能不允许延长“舒适温度保持时间”
  5. 此结果是在80°C的初始温度下获得的。 如果使用新鲜的开水(95°C),结果将完全不同。 要纠正它,您需要填充更少的水,使用更多的石蜡或特殊材料作为填充剂。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN413063/


All Articles