Bezpieczne grzanie/odpęd gęstych wsadów: „grzałka patronowa” jak zrobić… – poniżej moje przemyślenia i może poprawne obliczenia – długie to wyszło… – ale może ktoś z Was dotrwa do końca…
Obawiam się, że inni już próbowali takiego rozwiązania i nie wyszło nic z tego. A porażką nikt nie chce się chwalić, dlatego nie zostało to opisane. Ale jeszcze nie zrażam się i mam odrobinę entuzjazmu do wspomnianego poniżej pomysłu i pytanie: czy jest to dobry kierunek, do w miarę taniego rozwiązania technicznego a bezpiecznego grzania gęstych zacierów/nastawów.
Chodzi mi to po głowie jakiś już czas… bo: „zdarzyło mi” się (niestety) dwa razy przypalić moje dwie grzałki 1500W połączone szeregowo – daje to około 762W przy napięciu ~237V – i oczywiście wytworzyć żółtanol…
Ta moc wystarcza mi do stabilnego używania na moim Pot Stillu miedzianym fi 42mm.
Co ciekawe młóto mniej robi mi problemów w czasie grzania niż owoce z pestkami jak winogrona i wiśnie z pestkami (jak są owoce w całości to jest ok, jak tylko będą trochę rozbite to właśnie przypalają się grzałki). I zauważyłem, że to te pestki z tych owoców, powodują słabą wymianę temperatury w garze i robią problem.
A pestek z wiśni nie usuwam i nie będę – takie mam do tego podejście.
Co wykapie, to leję do beczki dębowej 20l i czekam: dłużej lub krócej...
Podgrzewanie parą mnie nie interesuje, bo rozwiązanie wydaje mi się zbyt niebezpieczne i trudne.
Pozostają mi, znane na forum dwa rozwiązania tego problemu: gar z płaszczem i grupy grzałek połączonych szeregowo z regulatorem mocy (co właściwie stosuję). Są już osobne wątki o tym rozwiązaniu i to bardzo aktywne. Płaszcz jest dla mnie za drogi a zespół grzałek, niestety ma wadę: bliskość rurek w tych grzałkach, w które coś wpada i czasem ciężko je wyczyścić.
A jak wspominałem wyżej, gotuję tylko gęste, tzn. gotowałem, bo zacząłem je odcedzać po drugim przypaleniu – a to czasochłonna, męcząca i brudząca sprawa…
Myśli moje krążą na temat rozwiązania, które widziałem w emitowanym u nas amerykańskim programie dokumentalnym o naszym hobby.
Uznany w tym programie duet zapaleńców stosuje podgrzewanie swoich baniaków jedną lub dwoma rurami przepuszczonymi przez jego środek (w dolnej jego części). Daje to chyba efekt, że części stałe w nastawie/zacierze opadają poniżej tych rur. A w te rury wpychają palniki gazowe jako medium grzania. Na takiej rurze nic nie zawiśnie a i zapewnia dość dużą powierzchnię grzania, omijając te frakcje, które opadły poniżej nich.
Czy wystarczyłoby zmienić medium grzania z gazu na powietrzne grzałki elektryczne w płaszczu z rury nierdzewnej i nie musi być ona wówczas na wylot (tam jest dla dostarczenia powietrza do palników).?
Wpadłem na informację, że są grzałki patronowe, które mogłyby być takim „warm&go” (tak mi się nasunęło po starej reklamie szamponu do włosów)...
Jednak… grzałki patronowe mają raczej małą wielkość i dużą moc, aby uzyskać moc powyżej 25W/cm2 a nawet 50W/cm2 oraz niestety wysoką cenę – nie tego potrzebuję.
Za Wikipedią - grzałka patronowa: „Na ceramicznym rdzeniu usytuowanym centrycznie w osi grzałki nawinięty jest drut oporowy ze stopu niklowo-chromowego. Całość umieszczona jest w rurze osłonowej wykonanej na ogół ze stali nierdzewnej. Przestrzeń między rurą a samym elementem grzejnym wypełnia natomiast sproszkowany, mocno zagęszczony materiał izolacyjny, którym jest tlenek magnezu (MgO). Odpowiednie zagęszczenie materiału izolacyjnego wpływa na zmniejszenie podatności dielektrycznej i jednocześnie polepsza odprowadzanie powstającego ciepła, przez co umożliwia szybkie nagrzewanie się ośrodka.”
Chciałem odwrócić te relacje. Zastosować duże gabaryty płaszcza grzałki do odpowiedniej mocy, aby uzyskać małą moc na cm2.
I powstała potrzeba, w której technicznie jestem zupełnie „zielony” - jak stworzyć wielką i niskotemperaturową grzałkę patronową do grzania gęstego (ale to już chyba nie będzie patronowa…)?
Wielkość płaszcza grzałki podaję poniżej a objętość jaką zajmą w zbiorniku jest dość duża: dla dł. 36 cm (to ta część w zbiorniku): objętość 0,71l na rurze fi zewnętrznej 50mm – a chcę dwie takie zamontować.
Druty grzejne (oporowe), rury nierdzewne również i o dziwo tlenek magnezu także, są dostępne. Kształtki ceramiczne są ale nie pasuje mi ich wielkość czy kształt i będę musiał sam zrobić z szamotu. MgO jest nawet niedrogo bo, za 1 kg 20 zł (87%) w zależności od zawartości % MgO – jest to pasza dla zwierząt i suplement dla ludzi. – chyba, że nie o taką postać tego związku chodzi.
Tylko jak zrobić odpowiednią spiralę grzejną, aby weszła do płaszcza takiej grzałki?
Nie śpieszy mi się za bardzo – wyznaczyłem sobie termin do końca wakacji – bo myślę równocześnie o nowym baniaczku do grzania o pojemności około 55-65l, do którego je włożę. No i będzie dostępny rodzinny spawacz.
Moje założenia do stworzenia grzałki.
Moc maksymalna 1500W dla jednej grzałki ze względu na ograniczenie bezpiecznikowe 16A. Mam takie i nie mogę nic zmienić. Pogodziłem się z długim czasem całego procesu. A do Pot Stilla, którego używam, mocy będzie aż nadto.
Chciałbym oprzeć się na takiej kształtce z szamotu: walec o średnicy 45mm i długości 9cm. W środku byłyby 4 otwory fi 15mm (symetrycznie rozmieszczone) i jeden centralny 5mm, który by spiął 4 takie elementy w całość o dł. 36cm (pręt gwintowany 4mm). Myślę, że każdy taki moduł z szamotu mógłbym wykonać samodzielnie.
W kształtkach są 4 miejsca wewnątrz na spirale, do których wsunąłbym 2 spirale po 750W (każdą oczywiście osobno), aby moc jednego płaszcza miała w sumie 1500W.
Wychodzi mi z tabeli (co prawda nie tego drutu ale z czegoś trzeba wyjść), że powinienem użyć drutu fi 0,7mm dla prądu 3,2A, aby miał niską temperaturę pracy. Tak wychodzi z obliczeń:
- - Moc jednej spirali = 750W
- Napięcie = 230V
- Wzory: I=U/I R=U/I
- Prąd = 3,26A
- Rezystancja spirali = 70,53om
- Długość drutu = 20,09m
Miejsca mam w kanale szamotu 15mm, spirala musiałaby mieć max 14mm, aby zostawić
miejsce na jej rozszerzalność w czasie pracy.
Długość kanałów w szamocie na jedną spiralę wynosi 2 x 36cm + (wąsy do podłączenia kostki około 10cm) – czyli spirala wchodziłaby jednym otworem kształtki z szamotu i wracała drugim, aby jej „wąsy” były z jednej strony.
- - Wzory: dł. zwoju = dł. okręgu = pi*(D+(d/2))
- D=fi pręta, na który nawijamy drut - u mnie to 12,5mm
- d=fi drutu 0,7mm
- dł. jednego zwoju = 40,469mm
- liczba zwojów = (długość drutu) / (dł. jednego zwoju) = 20090mm/40,469mm = 497,6 zwojów (zaokrąglam w górę, robię pełen zwój)
- dł. spirali = (fi drutu) * (liczba zwojów) = 0,7mm * 498 = 348,36mm
- miejsce na spiralę 2 * 360mm = 720mm / liczbę zwojów = 720mm / 498 = ~1,44mm – tyle jest miejsca na jeden zwój spirali i jednego odstępu, czyli otrzymamy jeden odstęp = 1,44mm - fi drutu = 1,44mm – 0,7mm = 0,74mm odstępu
- sprawdzenie długości spirali = (0,7mm + 0,74mm) * liczba zwojów = 1,44mm * 498 zwojów = 717,12mm długości spirali – czyli jest OK
Jak wyżej wspomniałem, całość zamknąłbym w rurce nierdzewnej 50mm o długości 36cm (ten odcinek byłby zanurzony w zbiorniku) + 5cm na przejście złącza tri clamp i jego wspawanie – jako połączenie ze zbiornikiem.
W chłodnicach ścianki powinny być jak najcieńsze dla jej sprawności i sądzę, że tu zachodzi taka sama zależność.
Oparłem się w swoich założeniach, że na płaszcz użyję rury grubości ścianki 1,5mm (i tak będzie niełatwa do spawania).
A może powinienem wybrać grubszą?
Tlenek magnezu będzie między płaszczem a kształtką z szamotu (dla lepszej wymiany ciepła oraz usztywnienia kształtek ceramicznych co by się nie kolebały), a czy mogę go dać do wnętrza komór ze spiralami – bo myślę, że warto byłoby „utrwalić” odstępy między zwojami w spirali, aby się nie zbijała w jakimś kierunku (myślę, że jej rozszerzalność jest „prawie” pomijalna przy niskiej temperaturze pracy…).
Zakładam, że temperatura jej pracy wyniesie około 200 stopni Celsjusza (tu mam duże wątpliwości).?
Jeśli podrzucicie jakiś wzór albo tabelę dla drutu Kanthal D, aby obliczyć dokładnie jak bardzo będzie się on nagrzewał przy moich parametrach to ucieszylibyście mnie. Ja korzystałem z tabeli na drut X20N80 - składa się z 74% niklu i 23% chromu oraz 1% żelaza, krzemu i manganu.
A teraz sedno całego "zamieszania" - i po co taki duży płaszcz na spiralach...
Poniżej rozkład wariantów mocy spiral grzejnych dla „moich” niskotemperaturowych grzałek patronowych (połączenia równoległe i szeregowe oraz ich mix): Nie jest to może jakiś ekstremalnie niski wynik, a jeśli nie wystarczy zejdę mocą do 700W na spiralę i wówczas chyba wystarczy, i będzie 1,927 W/cm2...
Bo w grubszą rurę na płaszcz grzałki nie chciałbym wchodzić ze względu na koszty tri clampów.
No i przydałby się jeszcze jakiś przełącznik do łatwego przełączania między spiralami w grzałkach, może będziecie mieli jakieś sugestie dla mnie…
Uszczelnienie między spiralami w kształtkach szamotowych a zakończeniem wlotu rury od strony złączki elektrycznej – myślę, aby połączyć zaprawę: cement (a może lepszy będzie gips) + perlit budowlany (Test izolacyjności temperaturowej perlitu - YouTube) + na koniec warstwa silikonowa jako uszczelnienie przed wilgocią.
Zakładam, że moje wyliczenia są prawidłowe… ale jeśli się wdarł błąd (mogłem się zakręcić we własnych myślach), to z chęcią skorzystam z Waszej pomocy w ich korekcie.
Jeszcze nic nie kupiłem z potrzebnych materiałów, po za tym, co mam: zaprawa szamotowa, perlit budowlany i pręt gwintowany – czyli niewiele…
Co o tym projekcie sądzicie?
A może już ktoś z Was używa takiego rozwiązania i podzieli się opinią o nim – to też by mnie ucieszyło i rozwiało moje wątpliwości.
Pozdrawiam Was i mam nadzieję , że dotarliście do końca poznania mojej koncepcji na stworzenie niskotemperaturowej grzałki z dużym płaszczem do grzania gęstego wsadu.