Закипит ли чайник от аккумулятора? , Аккумулятор-инвертор-чайник

Здравствуйте! Тут спор такой вышел... в общем задача: допустим к авто аккумулятору (12В, 55Ач), подключить через инвертор (12/220В), допустим чайник мощностью 2кВт. Вопросы: 1) Закипит ли вообще чайник? 2) Как быстро сядет аккумулятор? 3) Формула 55Ачх12В=660Вт? т.е. такая мощность нашего аккумулятора? т.е. чайник не закипит т.к. его мощность 2000Вт. Я прав или нет? Помогите разобраться!!!!

на постоянке мощность U*I
при КПД 100% 12*I=2000 т.е. ток равен 2000/12=167 Ампер

АКБ хватит на несколько секунд, далее напруга будет падать, ток расти, а батарейка дергаться в конвульсиях. лучше подключить маломощный чайник (кипятильник), завести авто (может придется поднять обороты) и вперед.

55 А*ч - это Вам не ток, это энергия.

Ток обычно составляет от 200-300 А. Поэтому мощность равна 12*(200...300)=2400...3600 Вт. Но это пусковые ток и мощность (кратковременные). Длительно такую мощность аккумулятор выдать не сможет...

Конечно, поможем. А Вы случайно не из программы "Разрушители мифов"?
Определим время закипания чайника экспериментом.

Условия эксперимента:
- чайник "Braun" 2 кВт, 230 В, 1.6 литра (цвет бежевый);
- емкость подогреваемой воды - 1,6 л;
- вода взята из бытового водопровода в квартире (т.е. по содержанию солей и проч. норм.);
- температура окружающей среды 23 град. С;
- температура воды, заливаемой в чайник 15 град. С;
- атмосферное давление 742 мм. рт.ст.;
- напряжение сети ~217 В.

Чистое время между включением и автоматическим отключением чайника составляет ровно 5 мин. При этом перед отключением наблюдаются все признаки кипения воды - бурление и повышение температуры. Температура воды после отключения составляет 95 град. С.
Предполагается, что при подключении чайника к системе питания с аккумулятором исходные условия эксперимента будут аналогичными (или с незначительными отклонениями).

Уважаемый ilyasov1 определил, что минимальный ток, который должен отдавать аккумулятор, составляет


Рассчитаем емкость, которую теоретически необходимо отдать аккумулятору чайнику, чтобы он закипел. С=5мин*167А/60мин=13,9 А*ч. Казалось бы, раз емкость аккумулятора 55 Ач больше, чем 13,9 Ач, то вопрос решен, и чайник закипит. Но это не совсем так.

Что же такое емкость 55 Ач? Оказывается, это емкость 20-часового разряда (С20) при 20 град.С окружающей среды до 1,75 В/эл (аккумулятор состоит из 6 элементов с номинальным напряжением 2 В/эл). Т.е. если при разряде аккумулятора величина тока равна 0,05 от номинальной емкости аккумулятора (С20=55 Ач), то аккумулятор разрядится до напряжения 1,75 В/эл за 20 часов (1,75В/эл * 6 элементов=10,5 В - напряжение разряженного аккумулятора). Если же разряжать аккумулятор большим током, то время разряда до 10,5 В уменьшится. И вся загвоздка в том, что это снижение НЕПРОПОРЦИОНАЛЬНОЕ. Т.е. емкость 10-часового разряда МЕНЬШЕ, чем емкость 20-часового разряда. Улавливаете мысль? Если обеспечить разряд аккумулятора определенным током в течение 10 часов до 10,5 В, то этот ток будет меньше, чем 0,1*С20.

Для этого случая в расчетах используются разрядные характеристики аккумуляторов.
Для примера возьмем аккумулятор 12 FLB 200, 12 В, 55 Ач.
А вот его разрядные характеристики.
Строго говоря, надо пользоваться характеристикой разряда с постоянной мощностью (в таблице указана мощность на элемент, поэтому для перевода в мощность всего аккумулятора надо умножить на 6, т.е. количество 2-вольтовых элементов).
Но для упрощения воспользуемся характеристикой с постоянным током.
Из таблицы видно, что по истечении 5 мин ток аккумулятора не превышает 159 А (емкость 5-минутного разряда 159*5/60=13,25 Ач, что меньше расчетной 13,9 Ач), что меньше расчетного 167 А. А если учесть, что для обеспечения постоянного напряжения (мощности) на выводах 220 В блок питания ввиду просадки напряжения на аккумуляторе увеличивает потребляемый ток на выводах 12 В, то этот разрыв только увеличивается. А еще есть КПД инвертора... Если же продолжать потребление тока аккумулятора, то его напряжение просядет ниже 10,5 В, что не рекомендуется производителем. При дальнейшей просадке напряжения в аккумуляторе происходят необратимые процессы, и после эксперимента этот аккумулятор можно выбрасывать.

Для справки: при разряде аккумулятора повышается его внутреннее электрическое (омическое) сопротивление, что приводит к увеличению падения напряжения на этом сопротивлении. Разность между ЭДС аккумулятора и падением напряжения как раз и дает величину напряжения на клеммах аккумулятора 10,5 В (естественно, при работе под нагрузкой).

Резюмируя сказанное, делаем вывод, что при вышеозначенных условиях эксперимента чайник не закипит. Чтобы чайник закипел, необходимо:
- взять аккумулятор с большей емкостью;
- увезти чайник высоко в горы, где давление низкое (а следовательно температура кипения воды ниже, поэтому время закипания составит не 5 мин, а, например, 3 мин). В этом случае может не произойти автоматическое отключение чайника термостатом, да и бог с ним. Определим факт кипения "на глазок".
- повысить температуру наливаемой в чайник воды (опять уменьшим время закипания чайника);
- уменьшить количество наливаемой воды.

Ну, вот и все. Спасибо за внимание.

P.S. Очень забавно видеть вопросы типа "закипит ли чайник" в разделе "Вопросы чайника" (с) Коот

Сообщение отредактировал DoctorGauss - 29.5.2009, 18:30

к предидущей теории нужно еще добавить,что инвертор нужен не ниже 2,2 Квт,
это он будет размером со сварочный аппарат

вот кипятильник 500вт в стакан и поочереди каждому можно накипятить

Огромное спасибо всем кто ответил на этот вопрос, отдельное спасибо Доктору Гауссу! А то спор происходил на работе под стакан, , начали горячится, в общем дело принимало серьезный оборот, последущие два дня спор продолжался, хотя математически никто ничего не доказывал.... Ну вот в понедельник покажу спорщикам что мы имеем, пускай успокоятся... )

Что-то доктор Гаусс полез в дебри.
А если смотреть чистую теорию, то все гораздо проще.
Энергия запасенная в ак-ре Q=12*55*3600=2376000 Джоуля.
И дальше все зависит от количества воды, если грубо, то таким аккамуляторм можно закипятить примерно (если начальная температура воды 15 градусов, КПД чайника 0,9, преобразователя 0,9, будем условно считать что воду греем до 101 градуса, так как необходимо чайник закипятить (энергия на испарение), но испарять воду не надо)
m=Q*n*n/C*(101-15)=2376000*0,9*0,9/4,19*(101-15)=1924560/360,34=5340 грамм воды.
В реале все зависит от того какую и как долго максимальную мощность может выдавать аккамулятор (пусковой ток автомобильного аккамулятора сотни ампер, есть специальные аккамуляторы выдающие импулься в тысячм ампер, но при увеличении тока, продолжительность их снижается), каков реальный КПД чайника (теплопотери), преобразователя и многое другое.

Какая часть рассуждения Вам показалась лишней?

Иногда проще провести эксперимент, чем смотреть чистую теорию. Например, в теории можно забыть о каком-нибудь важном факторе. В ваших выкладках не учитываются теплопотери при нагреве. От того, как быстро мы нагреваем воду, зависит то, закипит чайник или нет. Если нагревать воду в чайнике в течение 1 часа (например, искусственно ограничив ток чайника), то очевидно, что и вода не нагреется, и аккумулятор сядет. Тут необходимо составить уравнение теплового баланса. Ваша теория выглядит сложней моей "практики". И кто полез в дебри?

И этот вопрос тоже не пустяковый. И главное, каков Ваш вывод - закипит или не закипит чайник? Нужен конкретный результат, а не общие теоретические рассуждения.

Сообщение отредактировал DoctorGauss - 31.5.2009, 13:41

[quote] Ваша теория выглядит сложней моей "практики". И кто полез в дебри? /quote] Ну очень многим хочется обойтись без теории! Скажите ! А как можно себя считать профессионалом если не знать теории? Ведь профессионал характеризуется знанием нормативов и умением их соблюдать и применять на практике! А все остальное это навыки в работе

Это все демагогия. А уж если приводить теоретические выкладки, то необходимо их доводить до конца, до логического результата. А то начали решать задачу "теоретически", и не сделали этого. А ведь в теории эта задача решается намного сложней. Например, при составлении уравнения теплового баланса необходимо учесть, что отдача энергии аккумулятором, нагрев воды в чайнике нагревательным элементом, теплопотери являются функциями времени, а сами функции меняются по закону экспоненты. Кто возьмется написать формулы этих функций и решить уравнение теплового баланса?

Сообщение отредактировал DoctorGauss - 31.5.2009, 15:23

Парни, во-первых не лезте в пузырь, а то разругаетесь, а во-вторых, в каждой задаче существуют упрощения, кот позволяют получить ответ на вопрос, не капая глубоко, а то ведь можно залезть так далеко, что потребуется знать теплопроводность стенок чайника и фазу Луны в момент закипания. Я считаю, DoctorGauss сделал достаточно хорошие выкладки и расчеты с допустимыми приближениями. Уравнения теплового балланса, конечно, не помешают, но на результат не повлияют никоим образом, т.к. DoctorGauss четко доказал: ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ АККУМУЛЯТОРА НЕ ХВАТИТ ДЛЯ НАГРЕВА 1,6Л ВОДЫ С 15град. С до 100 град С.

Электрической емкости аккамулятора 12 В 55Ач более чем достаточно для нагрева 1,6л воды с 15 градусов до 100 градусов, для автомибильного аккамулятора выдавать мощность более 2 кВт (около 200А), это нормальный пусковой ток, максимальный пусковой ток некоторых типов автомобильных аккамуляторов (по утверждению производителя) такой емкости и то может быть больше, другое дело что такой режим очень тяжел для аккамулятора, следовательно его продолжительность необходимо минимизировать, во избежании преждевременного выхода его из строя, но на один раз точно хватит .
И я не говорил что в чем то не согласен с доктором Гаусом, но для чисто теоритической задачи приведенные им ньюансы излишни, да и уменьшение емкости при разряде большим током не столь уж велико, по крайней мере не в разы (иначе бы для аккамуляторов проводились бы несколько параметров емкости в зависимости от разрядного тока).
Другое дело если мы будем говорить о конкретном типе аккамулятора.

Хватит энергии. Vepr прав.

Энергия нагрева воды:
Q=c*m*(T2-T1)=4200*1,6*(100-15)=570000 Дж,
где c=4200 - теплоемкость воды
m=ro*v=1000*1,6*10^-3=1,6 кг - масса 1,6 л воды
T2=100 град
T1=15 град

Емкость аккумулятора:
Q=55 А*ч x 12 В = 660 Вт*ч = 2376000 Дж

Энергии аккумулятора хватит примерно на 4 раза...

Мощности тоже может хватить, если взять DC/AC преобразователь на меньшее выходное напряжение, чем номинал ТЭНа...

Здравствуйте всем.
Предлагаю еще один вариант грубой прикидки для решения поставленной задачи.
Емкость аккумулятора = 55А*час. Энергия запасенная в аккумуляторе = 12В*55А*час=660В*А*час
Имеем 0,66кВт в течении часа или 1,32кВт в течении 0,5часа или 2,64кВт в течении 0,25часа. Из опыта приобретенного на кухне, каждый знает, что эл. чайник мощностью в 2кВт. закипает минут за 5-6., а у нас 15минут и мощность 2,64кВт. На практике аккумулятор не может поддерживать ток в 220А в течении 15минут, т.к. скорость химической реакции окисления/восстановления в аккумуляторе заметно ниже 220А, ток будет падать до величины химической реакции окисления/восстановления пока не наступит полное истощение элементов.
Теперь дело за практикой. Мне кажется, что если взять чайник (кипятильник) мощностью в 0,5кВт. на 12В, (чтобы не терять на инверторе) то 2 литра воды можно довести до кипения где-то за 20-30минут.

Что Вы зациклились на этой энергии? Неужели непонятно, что скорости отдачи этой энергии (т.е. мощности) не хватит для нагрева воды? И опять только общие рассуждения и сравнение энергий. На каком языке мне написать объяснение, чтобы было понятно? На китайском?

Вы после фразы "Казалось бы, раз емкость аккумулятора 55 Ач больше, чем 13,9 Ач, то вопрос решен, и чайник закипит. Но это не совсем так." читали? Похоже, что нет.


А ничего, что это 20-часовая энергия (емкость). А 5-минутная равна Q(5 мин)=13,25*12*3600=572400 Дж
Вот и сравните с идеальной Q=c*m*(T2-T1)=4200*1,6*(95-15)=537600 Дж. Видите, они практически равны. Но есть одно большое "НО"!
Я уже говорил, но еще раз повторю для невнимательных, Вы не учитываете теплопотери при нагреве воды и КПД передачи энергии от аккумулятора к чайнику через инвертор. В эксперименте теплопотери были учтены самим экспериментом.
Теоретически теплопотери очень сложно посчитать (ау, сторонники чистой теории), а вот с помощью эксперимента и теории - без проблем.
Энергия, затрачиваемая на нагрев воды в чайнике равна 13,9*12*3600=600480 Дж. Значит, потери равны dQ=600480-537600=62880 Дж, т.е. около 10% от общей энергии. Однако, немало. А еще есть КПД инвертора.

Кстати, если я напишу, то же самое, что и раньше, только в Джоулях, это Вас убедит?
Например, (Qаккум=572400 Дж) < (Qнагрева=600480 Дж). Опять же напомню, что это без учета потерь в инверторе. Ну не закипит чайник с этим аккумулятором, хоть Вы тресните.

Резюме такое, уважаемые оппоненты: чтобы говорить, что в теории все намного легче и не надо было "лезть в дебри", нужно хорошо представлять себе физику процесса, а не только знать одну формулу из учебника по физике.

Сообщение отредактировал DoctorGauss - 1.6.2009, 22:09

+1 ко всем сообщениям.

Из практики товарищ рассказывал, как автокипятильником вскипятил (или почти вскипятил) 200 мл стаканчик .

Еще из увлечения автозвуком: на СПЛ (макс. звуковое давление), системы на несколько кВт за несколько секунд (время замера) серьезно высаживают АКБ. причем не обычную, а AGM с повышенной отдаче по току, стойкую к глубоким и частым разрядам. обычные АКБ после такого стресса частенько начинают хворать.
ИМХО кто хочет экспериментировать до победного конца, пусть будет готов к осыпанию пластин и последующим похоронам АКБ.

DoctorGauss и ilyasov1: не думайте, что все тут путают мощность с энергией и вольты с ваттами Мощность можно ограничить понижением выходного напряжения инвертора. Я это уже говорил...

При более медленном нагреве возникает необходимость в снижении теплоотдачи чайника в окружающую среду.
Проблема? Нет! Средство изобретено пару сотен лет назад! Называется
БАБА НА ЧАЙНИК!
Данное устройство, размещённое на ёмкости с горячей водой (самовар, чайник, термос, коллайдер), снижает теплоотдачу резервуара на порядок!


Сообщение отредактировал Roman_D - 2.6.2009, 18:10

Извиняюсь, если был излишне резок.

5 баллов!!! Мне это в голову не пришло.

Народ ну дискуссия, не думал что зайдет так далеко! Roman_D баба на чайник вообще великолепно! Кстати во мнении на работе так и сошлись, но мужик один вспомнил что в гараже батарейка старая валяется, можно зарядить ее (если получится ), в июле день рождения у генерального, поедем на природу, вот хотим взять батарейку и инвертор с чайником, посмотрим чего получится ) Если соберем все это дело и попробуем обязательно отпишусь в любом случае!!!