Хабрахабр

Тестирование самодельной термокружки на фазовом переходе

→ Первая часть

Ее задача — не заваривать шиповник, а обеспечить комфортную температуру напитка. Термокружка — это не термос. А затем удержание температуры как можно более долгое время.
Так как у воды очень большая теплоемкость, решение этой проблемы методом «массивности» приводит к избыточному утяжелению кружки. Это значит — быстрое остывание свежеприготовленного горячего напитка (с 95-80°С до 65-60°С). Картинка позаимствована у Joeveo. Решением может стать использование фазового перехода.

Принцип работы термокружки на фазовом переходе.

Потом, когда напиток остывает ниже температуры кристаллизации наполнителя, наполнитель застывает, отдавая тепло. Сначала материал в стенках отбирает излишнее тепло у напитка, переходя в жидкую фазу.

Ну а для тех, кто хотел выходить с этой идеей на кикстартер — новость (хорошая для потенциальных покупателей и плохая для потенциальных продавцов): все уже украдено придумано до нас. Так как у меня оказалась в наличии сломанная термокружка, решено было испытать на ней фазовый переход.

Обзор

Поиск в интернете дал несколько результатов для «термокружки на фазовом переходе».

Как ни странно на их оф.
Ember за 150$. сайте информации меньше.


Joeveo за 40$.


Prolong за 40$.


Thero за 60$


Lexo за 38-44$ в зависимости от массы.

институтом Фраунгофера (Fraunhofer IBP). Все перечисленные выше проекты используют один и тот же принцип фазового перехода, описанный еще в 2009г. Интересно, как обстоят дела с патентами, учитывая, что некоторые компании судятся даже из-за скругления уголков корпуса?

Prolong — 75°С. Примечательно, что большинство производителей термокружки на фазовом переходе на своих «чудо-графиках» показывают температуру заливки — 80°С. И только Thero заливает воду из кипящего чайника (а это как раз 95°С). Ember не показывает вовсе. Охладить напиток на 15°С или 35°С градусов — неплохая разница.

Сборка

Но сначала разборка.

Как видно на фото, коварные китайские инженеры заложили пару мин в дело сохранения температуры напитка.

Бортики внутреннего стакана на целый сантиметр выступают над пластиком.
2. 1. Крепежный винт создает тепловой мостик с нижним наружным металлическим стаканом.


Разобранная термокружка.

У меня, к сожалению, нет экологичного, с температурой плавления ровно 58 градусов, с высокой теплотой плавления материала, зато есть свечки от шведских товарищей.


Свечки из Икеа.

Потом подготовлен расплав. Сначала методом вытеснения воды был измерен необходимый объем наполнителя. Они удобны тем, что их легко дозировать. Плавим Свечки на водяной бане.


Плавка свечей на водяной бане.

Заливаем, вставляем внутренний стакан, завинчиваем крепежный винт — термокружка на фазовом переходе готова.


Застывший парафин между стенок термокружки.

Измерения

Так как сравнивать кружку будем с имеющимися в продаже моделями, то и воду будем заливать той же температуры — 80ºС. Заливаем горячую воду и видим, как плавится парафин в стенках.


Плавление парафина — тот самый фазовый переход.

График — сравнение исходной термокружки с ее же переделкой в термокружку на фазовом переходе.


Сравнение обычной термокружки и термокружки на фазовом переходе.

К тепловому мостику из винта добавился парафин, которым заполнено пространство между стенками. Быстрое остывание получено, а вот удержание температуры — так себе. А промышленные термокружки мало того, что не имеют таких просчетов, так они имеют стенки из трех слоев. Кроме того, парафин усилил передачу тепла к винту: если раньше контакт был только в месте крепления внутреннего стакана, то теперь по всей длине винта.

Результаты


Временные интервалы остывания

Хотя в приведенных выше описаниях на на некоторые термокружки интервал берется от 65 и аж до 50. Я продолжаю считать как и в первой части от 60 до 55°С.

так что если брать интервал 65-50°С, то время удержания составит почти час (52 минуты). Остывание данной самодельной кружки с 55 до 50°С достигает 30 минут.

Выводы

  1. Удалось сделать термокружку, которая остывает с 80 до 65°С за 4:30, тогда как у исходной термокружки — 19:50
  2. При этом интервал с 60 до 55°С по сравнению с обычной термокружкой меньше всего на 1:30.
  3. Интервал 65-60°С и 55-50°С каждый может засчитывать во «время достижения» или «время удержания» в зависимости от температурных предпочтений.
  4. Изначальные конструктивные особенности не позволили продлить «время удержания комфортной температуры»
  5. Такой результат достигнут при начальной температуре 80°С. Если использовать только что вскипевшую воду (95°С), результат окажется совсем другим. Для его коррекции понадобится заливать меньше воды, использовать большее количество парафина или специальный материал в качестве наполнителя.
Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть