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Nachricht |
VierMir
Gast
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 VierMir Verfasst am: 16. Jan 2022 15:51 Titel: Isolierbox |
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Meine Frage:
Hallo,
ich habe mir eine Isolierbox für meinen Akku gebaut. Es geht mir bei dieser Frage darum, zu beurteilen, wie gut meine Box ist und wie gut sie wäre, wenn ich ein anderes Isolationsmaterial wählen würde (PU-Schaum, XPS, CO2)
Die Box besteht aus 2 Wänden, dazwischen ist Luft, ca. 1cm. Der Zwischenraum hat keinen Kontakt zum Außenraum und wurde in einer Sauna bei ca. 80°C verschlossen.
Jetzt habe ich ein Thermometer bei 20°C in die Box gelegt, sie verschlossen und bei -20°C in eine Tiefkühltruhe gelegt. Ergebnisse: nach 1h -5°C, nach 5h -15°C.
Wie kann ich die Wärmeleitfähigkeitszahl berechnen? Die Box hat einen Innenraum von 0,0004m3 und eine Außenfläche von 0,07m2.
Wenn ich den Zwischenraum mit PU-Schaum ausschäumen würde oder CO2 einfüllen würde, welche Temperatur hätte ich dann nach 5h bei -20°C Außentemperatur?
Ich wär Euch sehr dankbar, wenn ihr mir den richtigen Weg weisen könntet und ich nicht alles ausprobieren muss.
Viele Grüße
Björn
Meine Ideen:
Mein eigener Berechnungsversuch:
35K (Temperaturunterschied) * 0,0004m3 * 1,2KJ/m3K = 16,8Wh.
Wärmeleitzahl von Luft ist 0,026. Ergibt bei 1cm Dicke einen U-Wert von 2,6W je m2 pro 1K Temperaturänderung. Wären bei 35K dann 91W pro m2. Meine Fläche ist aber nur 0,07m2, also 91*0,07=6,37W.
Und das verstehe ich nicht: 6,37 ist doch was ganz anderes als 16,8. Was kann ich jetzt daraus ableiten? Einfach nur, dass ich komplett falsch gerechnet habe? |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 16. Jan 2022 18:34 Titel: Re: Isolierbox |
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| VierMir hat Folgendes geschrieben: | Mein eigener Berechnungsversuch:
35K (Temperaturunterschied) * 0,0004m3 * 1,2KJ/m3K = 16,8Wh.
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Das kann so nicht funktionieren. Das ist nur die Energiedifferenz beim Abkühlen der Luft im Behälter. Die pielt hier aber kaum eine Rolle. Selbst das Thermometer dürfte eine höhere Wärtmekapazität haben. Der größte Anteil entfällt auf den Behälter selbst. Diesen Anteil musst Du irgendwie abschätzen. Mein bauchgefühl sagt mir, dass Du dafür mindestens eine Weitere Messung mit einer größerern Wärmekapazität im Inneren des Behälters machen musst (z.B. mit einem Gefäß voll Wasser oder einem Stück Metall).
| VierMir hat Folgendes geschrieben: | | Wärmeleitzahl von Luft ist 0,026. Ergibt bei 1cm Dicke einen U-Wert von 2,6W je m2 pro 1K Temperaturänderung. |
Nicht Temperaturänderung, sondern Temperaturdifferenz.
| VierMir hat Folgendes geschrieben: | Wären bei 35K dann 91W pro m2. Meine Fläche ist aber nur 0,07m2, also 91*0,07=6,37W.
Und das verstehe ich nicht: 6,37 ist doch was ganz anderes als 16,8. |
Und Wh ist was anderes als W. Oben hast Du die Wärme berechnet, die bei einer Temperaturänderung von 35 K insgesamt aus der Luft im Behälter in die Umgebung fließt und unten die Wärme, die bei einer Temperaturdifferenz von 35 K pro Sekunde durch die isolierende Luftschicht fließt. Um die gesamte Wärme zu erhalten, die durch die Luftschicht nach außen strömt, musst Du die Verlustleistung unter Berücksichtigung der Temperaturänderung über die Zeit integrieren. Ohne Kenntnis der Wärmekapazität des Behälters (bzw. seiner Bestandteile) dürfte das aber schwierig werden.
Wenn es Dir nur darum geht, ob der Luftspalt besser isoliert als Schaumstoff, dann würde ich einfach die jeweiligen Wärmeleitzahlen vergleichen und mich für das entscheiden, was besser isoliert. |
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VierMir
Gast
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| VierMir Verfasst am: 17. Jan 2022 08:49 Titel: |
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Laut Wärmeleitzahl wären bestenfalls PU 0,024, Luft 0,026, CO2 0,015 W/m*K. Also würde als Alternative eigentlich nur CO2 (z.B. eingefüllt durch eine CO2-Patrone für Fahrradreifen) in Frage kommen. Die Frage für mich war nun, ob sich das lohnen würde, oder ob ich nach 5h dann eben nur -13 statt -15°C zu stehen hätte.
Zudem hatte ich versucht, einen Unterdruck in den Zwischenraum zu bekommen, idem ich ihn eben bei 80°C verschlossen habe. Befindet sich der Wärmewiderstand dadurch jetzt vielleicht auf dem Niveau von CO2?
Einen richtig starken Unterdruck mittel einer entsprechenden Pumpe zu erzeugen wäre auch noch eine Möglichkeit, die aber ein Investion von 100€+ erfordern würde. Fragen wären dabei: Halten meine Glasfaser-Sandwich-Wände dem Druck stand? Und bleibt der Druck dort drinnen für längere Zeit?
Ich werde als nächstes mal einen Behälter aus PU-Schaum mit selber Wandstärke bauen und dann testen. |
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Frankx
Anmeldungsdatum: 04.03.2015
Beiträge: 982
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| Frankx Verfasst am: 17. Jan 2022 09:46 Titel: |
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Die Firma Va-Q-tec stellt Isolationsmaterialien (Panele) her, indem flache Kunststoffbeutel mit speziellem Granulat gefüllt und anschließend vakuumiert und dicht verschweißt werden.
Diese Panele können dann zur Isolation von Thermobehältern u. ähnlichem verwendet werden.
Man sollte sie nur mechanisch vor Beschädigung schützen, da schon ein winziges Loch das Vakuum zerstört und damit die Isoliereigenschaften verloren gehen.
Sehr gute Isolationseigenschaften hat auch Aerogel.
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