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Autor: Betreff: Elektro Doppelkochplatten Beheizung , Wieviel Watt müssen/dürfen es sein !?
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Rage
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red_folder.gif erstellt am: 28.12.2012 um 09:13  
Morgen Leute ,



Ich habe mal eine Frage an die Elektroniker! Da ich momentan nicht in der Lage bin per Gas zu befeuern muss ich wohl meine 50L Anlage mit Elektro Platten beheizen
Ich will meinen 70l Schengler mit 2x 2500Watt Kochplatten beim Maischen verwenden und einen 2000Watt zusätzlich zum Kochen.

Oder würden 4500Watt reichen um ca. 60-70L Würze zum kochen zu bringen?

Hier stellt sich mir die Frage, wie mache ich das am besten ohne das die Sicherungen fallen oder sogar meine Leitungen was abbekommen?

Lg Roland


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manny15
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red_folder.gif erstellt am: 28.12.2012 um 09:23  
moin
Das reicht bei 4500watt die zeit des Aufheizens dürfte da auch nicht so lange sein.
Ich koche 25 Liter mit 1800watt hänge für ein paar Minuten meinen Tauchsieder mit 3000watt
dazu.
Aber nur 5 Minuten sonst habe ich eine verdamfung von 99% ;)


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Gruß
Manny
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Albert Einstein
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JanBr
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red_folder.gif erstellt am: 28.12.2012 um 09:24  
Die Frage ist wie hoch der Wirkungsgrad einer solchen Elektroplatte ist.

Wenn er ähnlich schlecht wie bei einem Gasbrenner (0.5) ist, brauchst du so 7-8 kW um mit 1K/ min. Zu heizen.

Jan
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Rage
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red_folder.gif erstellt am: 28.12.2012 um 09:49  
Hi ,

also 4500 Watt halten meine Steckdosen aus und bringen meine 30 Liter schön zu Kochen (sehr schnell) . Aber würden 7000 Watt welche ich eventuel hätte auch im normalen Haushalt über verschiedene steckdochen funktionieren ?

Lg Roland


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JanBr
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red_folder.gif erstellt am: 28.12.2012 um 09:55  
Keine Ahnung, bin kein Elektriker. Aber wenn die Steckdosen über verschiedene Sicherungen laufen müsst das gehen je nachdem was die Hauptsicherung verträgt.

Die Leistung ist P=U*I

Die Spannung hast du mit 240V gegeben. Dann kannst du dir mit der max. Stromstärke deiner Sicherung die max. Leistung ausrechnen.

Jan
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manny15
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red_folder.gif erstellt am: 28.12.2012 um 09:56  
7000 watt wären fast 31 Ampere ich hoffe dein Leitungs hat mind. 2,5 mm
sonst wird die Steckdose heisser als der kocher


wenn du nach demLäutern ca.40-50 Grad hast und die platten gut Heizen ist die zeit
zum Kochbegin nicht so lange das es wert ist das haus abzufackeln


[Editiert am 28.12.2012 um 10:14 von manny15]



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Manny
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Braufux
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red_folder.gif erstellt am: 28.12.2012 um 10:57  
Moin Roland,
Moin zusammen,

rechnerisch braucht man bei 70Litern (Wasser) rund 5kW (5000Watt), um eine Aufheizung von 1 Grad je Minute zu schaffen. Zum Maischen sollten 5kW also knapp reichen, da du zwar Wärmeverluste am Kessel hast und der Topf auch aufgeheizt werden muss, aber du hast wohl auch keine 70Kg Maische im Pott. Es könnte aber sein, das du bei den hohen Maischtemperaturen nur noch langsamer aufheizen kannst, weil die Wärmeverluste vom Topf größer werden.

Beim Halten hoher Temperaturen (Würze kochen) hängt die notwendige Leistung quasi nur von der Verdampfung und den Wärmeverlusten des Topfes ab. Dazu kann man pauschal nichts sagen.

Der direkte thermische "Wirkungsgrad" einer E-Heizplatte dürfte über 90% liegen, wenn sie ordentlichen Kontakt zum Topfboden hat.

Zur Stromversorgung: Aus einer "normalen" Steckdose kannst du 16 Ampere, entsprechend rund 3700 Watt rausholen. Bei manchen (älteren) Installationen aber auch nur 10 Ampere bzw. knapp 2500W. Für 5000 oder gar 7000 Watt müsstest du also sicherstellen zwei VERSCHIEDEN abgesicherte Steckdosen zu haben. Wenn deine Hausinstallation in Ordnung ist, kann eigentlich nichts weiter passieren als das deine Sicherungen abschalten. Wenn du dabei aber nicht GANZ sicher bist: Frag vorher bitte einen Fachmann.

BTW: Die maximal zulässige Stromstärke für einen 2,5mm²-CU-Leiter nach VDE0100 beträgt 27 Ampere! Abgesehen davon sind 2,5² ausser für spezielle Geräteanschlüsse (z.B. Elektroherd) in Hausinstallationen unüblich.

Gruß

Braufux / Markus


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JanBr
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red_folder.gif erstellt am: 28.12.2012 um 11:15  

Zitat:
Der direkte thermische "Wirkungsgrad" einer E-Heizplatte dürfte über 90% liegen, wenn sie ordentlichen Kontakt zum Topfboden hat.


Bist du dir da sicher? Ich hab in meinen Unterlagen einen Wirkungsgrad von 95-98% für Tauchsieder gefunden, aber die haben ja direkten Kontakt mit dem Medium und praktisch keine Übergangsverluste.

Jan
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Gambrinus zu Borbetomagus
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red_folder.gif erstellt am: 28.12.2012 um 11:23  
@Braufux, seit ein, zwei Jahren müssen wir uns mit 2,5 mm2 rummschlagen. Da hat man wunde Finger, wenn man 150-250 Steckdosen am Tag einbaut. Aber das ist eher unüblich wie Braufux schon gesagt hat in den meisten Haushalten werden 1,5 mm2 da ist bei max 3600 W /16A Rambo und das auch nur bei ohmscher Last. Warm wird es da auch schon :D

Ich persönlich habe momentan den Studentenherd meiner Göga zum maischen. Auf 2 Platten fahre ich auf Einmaischtemperatur 2,5 kW und dann wird der Topf auf eine gezogen 1800 W. Mit 35l Wasser und 10kg Maische habe ich 1 Grad in zwei Minuten. Ich kürze die Maltoserast dann immer um 5 Minuten. Das dauert eben nur ein bisschen länger. Kochen kannst aber vergessen.

Wenn ich Muße habe hole ich mir eine 2,6 kW Kochplatte und schweiße mir ein Gestell mit entsprechendem Blech und ausschnitt. Ein Siebentaktschalter wird mir helfen, dass bei geringerer Schüttung mir die Maische in der ein Panzerschlauch liegt nicht anbrennt. Bei 2000W ist leider Schluss mit Handelsüblichen Kompaktkochplatten. Somit muss ein Eigenbau her.


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Braufux
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red_folder.gif erstellt am: 28.12.2012 um 12:29  
Moin Jan,

zumindest was die direkt elektrisch beheizten Platten angeht, bin ich sicher das die Größenordnung stimmt. Wenn's im Endeffekt nur 88% sein sollten ..... das kann schon sein.

Ganz anders sieht das bei "luft- und strahlungsbeheizten" Platten, wie Ceranfelder oder ähnlichem, aus. Da hast du schon recht; Deren "Wirkungsgrad" liegt deutlich niedriger (Ich meine zu erinnern, dass das weniger als 60% sind, bin da aber nicht sicher). Insoweit: Sorry wegen der unvollständigen Darstellung.

Bei den direkt beheizten Platten, also Platten bei denen der Heizdraht über die keramische Masse direkt an die Metallplatte thermisch gekoppelt ist, ist der wesentliche Schwachpunkt der Kontakt zwischen Platte und Topf. Wenn dieser Kontakt sehr gut ist, unterscheidet sich so eine Platte fast*) nur durch die grössere verlustbehaftete Oberfläche (Ränder und Unterseite) von einem Tauchsieder. Bei beidem, direkter Platte und Tauchsieder, besteht dann ein wärmeleitender "Materialverbund" vom Heizdraht bis zur Maische.

*) Die thermische Masse ist natürlich auch meist grösser, aber die spielt wegen der langen Betriebsdauer beim Kochen und der sowieso notwendigen, rechtzeitigen Abschaltung VOR erreichen der Rasttemperatur bei dieser Anwendung wohl keine grosse Rolle.

Gruß

Markus / Braufux


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JanBr
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red_folder.gif erstellt am: 28.12.2012 um 12:37  

Zitat:
Bei den direkt beheizten Platten, also Platten bei denen der Heizdraht über die keramische Masse direkt an die Metallplatte thermisch gekoppelt ist, ist der wesentliche Schwachpunkt der Kontakt zwischen Platte und Topf. Wenn dieser Kontakt sehr gut ist, unterscheidet sich so eine Platte fast*) nur durch die grössere verlustbehaftete Oberfläche (Ränder und Unterseite) von einem Tauchsieder. Bei beidem, direkter Platte und Tauchsieder, besteht dann ein wärmeleitender "Materialverbund" vom Heizdraht bis zur Maische.


@ Braufux

Ich widerspreche dir jetzt nicht weil ich Streit suche, sondern weil ich auch eine Lösung für ein Heizproblem suche.

Wenn du von Verlusten nach unten bei der Platte sprichst, ist der nicht ähnlich groß wie nach oben? Anders gesagt, kann man bei einer ohm'schen Heizung gezielt oben mehr heizen als unten oder wird nach unten einfach nur isoliert? Ich hab hier so ne olle Einzelplatte und die wird unten ziemlich heiß.

Ich denke auch das man sich noch ordentliche Verluste einfängt weil Edelstahl ein ziemlich schlechter Wärmeleiter ist. Das fällt ja beim Tauchsieder alles weg. D.h. Ich hab dann den Verlust des Heizdrahtes, die Verluste nach unten und zur Seite, den Wärmeübergang Heizdraht - Platte, dann Platte- Edelstahl und dann noch Edelstahl- Maische.

Ich hab gehört ( und lasse mich gerne eines besseren belehren) das man bei klassischen Platten mit ca. 50% Verlust rechnen kann.

Jan
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Rage
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red_folder.gif erstellt am: 28.12.2012 um 12:54  
also wenn das mit den 50% stimmt wäre ich beim Hopfenkochen mit 2 2000W Tauchsiedern besser dabei .

Gut Also , ich werde dieses Wochenende mal einen Test machen . Die 7000Watt werde ich meinen Steckdosen nicht zumuten . Aber ich denke das ich mit beiden Platten Maischen kann und mit einer und dem Tauchsieder dann mal versuche zu kochen . Wenn ich dann in die neue Wohnung umziehe und mein Balkon größer ist kann ich ja einen Hockerkocher kaufen .

Ich halte euch mal laufenden was rausgekommen ist .

Lg Roland


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manny15
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red_folder.gif erstellt am: 28.12.2012 um 13:45  
Oh Silvester Brauen :)
bin gespannt viel Glück


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Manny
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Braufux
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red_folder.gif erstellt am: 28.12.2012 um 16:50  
Moin Jan,

natürlich kann ein Heizdraht nicht wissen "wohin" er heizen soll. Dafür ist der viel zu blöd ;)

Thermische Energie, kurz Wärme, ist da schon etwas schlauer. Sie sucht sich nämlich den kürzesten Weg zu einem niedrigeren Energie- (sprich Temperatur-)niveau.

Du hast oben irgendwo eine E-Technik-Formel benutzt, deswegen gehe ich einfach mal davon aus, das du von Strom, Spannung und Widerstand eine Vorstellung hast. (Irgendwie hat man ja immer das Problem erkennen zu müssen, wie man einen Zusammenhang nachvollziehbar erklären kann, ohne das es gleich auf Sesamstrassenniveau geht).

Das die Plattenunterseite heiss wird bedeutet nicht automatisch das dort auch viel Wärme aus dem Heizelement abfliesst. Die Temperatur ist quasi analog zur elektrischen Spannung zu sehen. Hohe Spannung heisst ja auch noch nicht zwingend, das ein hoher Strom fliesst. Es ist vom Widerstand abhängig, über den die Spannung anliegt.


Versuch einer rechnerischen Annäherung:

Annahmen:

1. Die Heizplatte hat nur Ober- und Unterseite (den Rand kannste dir später wieder dazudenken)
2. Im Kern der Platte (in der Keramikeinbettung) herrscht eine mittlere Temperatur von 500°C
2. Oben auf der Platte steht ein Topf mit Maische von 70°C
3. Unten hat die Platte eine Metallabdeckung, die nicht wärmegedämmt ist, aber auch keinen Kontakt zum Heizwendel hat
4. Das Ganze steht in einem Raum mit 20°C Lufttemperatur


Der Wärmestrom nach oben muss durch die Metallplatte (oberseite der Heizplatte, 1cm Stahl), durch den Topfboden (1cm Nirostahl) und durch den sogenannten Wärmeübergangswiderstand zwischen Topfboden und Maische.


Überschlägig sähe das nach oben rechnerisch dann so aus:

Wärmestromdichte q
Temperaturdifferenz dT
gesamter Wärmedurchgangswiderstand Rgesoben
Wärmeleitwiderstand der Plattenoberseite Rpl
Wärmeleitwiderstand des Topfbodens Rtb
Wärmeübergangswiderstand zwischen Topfboden und Maische. Rüberg

Rpl + Rtb + Rüberg = Rgesoben

(0,01/50) + (0,01/15) + (1/250) = 0,004867
(1 / Rgesoben) x dT = qoben

(1/0,004867) x (500-70) = 205,5 x 430 = 88356 W/m²


Nach unten muss der Wärmestrom z.B. durch 1cm (ruhende) Luft (Rluft), dann durch 1mm Stahlblech (Rstb) und dann durch den Übergangswiderstand auf die Umgebungsluft (Rüber):

Rluft + Rstb + Rüber = Rgesunten

0,15 + (0,001/50) + (1/15) = 0,2167

(1 / Rgesunten) x dT = qunten

(1/0,2167) x (500 - 20) = 4,615 x 480 = 2215 W/m²



Bis hierher würde die Sache auf einen Wirkungsgrad von knapp 97,5% rauslaufen. Wenn du dir jetzt den Rand wieder dazudenkst und einen gewissen Übergangswiderstand zwischen Plattenoberseite und Topfboden, müsstest du zu einem ähnlichen Ergebnis wie ich kommen; Der Punkt ist bei der Sache die thermische Kopplung zwischen Heizdraht und Topf. Wenn die gut ist, ist auch der Wirkungsgrad gut. Wenn entweder zwischen Heizdraht und Plattenoberseite oder zwischen Plattenoberseite und Topf Luft ist, geht der Wirkungsgrad gnadenlos nach unten.

Die Zahlenwerte zu den Wärmeübergangswiderständen stammen aus "Dubbel"- Taschenbuch für den Maschinenbau, Aufl. 17. Über die Werte kann man im einzelnen sicherlich diskutieren, gänzlich falsch sind sie nicht. Die Werte zu den Wärmeleitfähigkeiten kommen grad aus dem Gedächtnis.


Hoffentlich hab ich mich jetzt nirgends verrechnet ;)

Gruß

Markus

PS: Wieso sollte ich annehmen das du Streit suchst?

PPS: Die Hauptsache: Dem Fragesteller ist geholfen und kann sein Bier brauen! ;)


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JanBr
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red_folder.gif erstellt am: 28.12.2012 um 17:19  
Servus Braufux,

danke dafür. Hätte jetzt nicht gedacht das du dir so viel Mühe machst :)

Deine Erklärung klingt sinnvoll. Selbst wenn du dich verechnet haben solltest und der Dubbel nicht 100% die Wahrheit sprechen sollte, so zeigt es doch die Dimension.

Mein Problem ist immer noch ein 350l Topf, der dummerweise unten konisch ist, was eine Gasbefeuerung verhindert. Tauchsieder in dieser Größe sind aber unbezahlbar. Mein Problem ist dann natürlich der Übergang Platte- gewölbter Konus.

Ich befürchte ich muss den Schlosser bemühen und das Ding unten gerade machen lassen. :mad:

Gruß

Jan
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red_folder.gif erstellt am: 28.12.2012 um 17:41  
Ich habe eine manuelle Hendiplatte und betreibe einen 70l Topf max. 64l Maischeinhalt. Mit einem Stromverbrauchsmesser habe ich im Verhältnis Stromverbrauch zu Maischeerwärumg ein Wirkungsgrad von ca 85%. Die Steckdosenbelastung ist so hoch, das mir schon 2 230V Aufputzsteckdosen (Kunststoffgehäuse) weggekokelt sind. Da ich im Schuppen auch 400 Volt habe, habe ich auf 16A Cekonstecker, mit einer Phase, N, und Masse belegt, umgestellt, jetzt ist Ruhe in der Steckdose.
Erwärmunggradient ca. 1,5>2°C/min.
Real leistet die Platte 2950Watt gemessen, nicht 3500Watt wie im Display.


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JanBr
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red_folder.gif erstellt am: 28.12.2012 um 19:01  
@ Braufux

Kann es sein das der elektrische Wirkungsgrad eines klassischen E-Herds schlecht ist?

Ich finde in allen meinen Physik bzw. Thermodynamik Büchern und im Netz lediglich einen Wirkungsgrad zwischen 50 und 60% ungeachtet der Primärverluste im Kraftwerk.

Gruß

Jan
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Rage
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red_folder.gif erstellt am: 29.12.2012 um 16:29  
Hallo Leute ,

habe eben versucht meine 2 Elektroplatten über zwei verschieden Stromkreise zu betreiben ! Das Heizen mit 1 grad per min hat funktioniert und die Steckdosen/sicherungen haben auch mitgemacht aber trotzdem werde ich auf Gas umsteigen !
Warum ?! Die Heizplatten haben sich bei Maische gewicht (ca. 40-45kg) verzogen ! Das ist einfach unbrauchbar . Das wird die Firma Media Markt wieder retour bekommen .
Ich war halt einfach nicht begeistert . :exclam:

Lg Roland


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Braufux
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red_folder.gif erstellt am: 29.12.2012 um 19:49  
Guten Abend zusammen,
Hallo Jan,

nachdem ich auch kurz gesucht hatte und ebenfalls auf die von Jan gebrachten Angaben von 50-60% Wirkungsgrad gestossen bin, habe ich es ausprobiert; Bin doch schliesslich Inschenjör, die sind gelegentlich auch für praktische Sachen zu gebrauchen ;)

Ans Werk mit Omas alter E-Platte, die ich in der Werkstatt zum Kaffeekochen und anderen Erwärmungsvorhaben nutze. Die Plattenoberseite ist, wie auf den Bildern erkennbar, nicht mehr wirklich glatt und der Topf war geringfügig kleiner als die Platte.

Versuchsablauf:

- 2,5kg Wasser in einen Topf der aus 1,66kg Nirostahl besteht eingefüllt
- das ganze auf Omas Kocher gestellt und den auf Stufe 3 gebracht
- etwa 7 Minuten gewartet, bis alles soweit durchgeheizt ist
- kräftig umrühren, Temperatur messen, Deckel drauf
- 5 min = 300sek warten und Leistungsaufnahme der Platte messen
- kräftig umrühren, Temperatur messen
- Wirkungsgrad ausrechnen


Erstmal in Zahlen:

Wasser:
2,5kg x 4,2kJ/kgK x (80-57K) = 241,5kWs

Pott:
1,66kg x 0,51kJ/kgK x (80-57K) = 19,5kWs

In Summe also 261 kWs. Dazu sind jetzt noch die Wärmeverluste des Topfes an die Raumluft hinzuzurechnen. Die sind ja nicht der Herdplatte anzulasten, sondern vom Topf abhängig. Die Höhe dieser Verluste kann ich rechnerisch nur grob abschätzen (wer es besser kann möge nicht meckern, sondern sein Ergebnis bekanntgeben :P ).

- Oberfläche des Topfes ca. 0,114m² (11cm Hoch, 22cm Durchmesser; Topfwand und -deckel)
- mittlere Temperaturdifferenz zur Umgebung (15°C) 53,5K
- Wärmeübergangskoeffizient vom Topf zur Raumluft (geschätzt!!) 25W/m²K

(53,5K/0,04m²K/w) x 0,114m² x 300s = 45kWs


Gesamtoutput = 241,5 + 19,5 + 45 = 306 kWs


Input Herdplatte:

1,18 kW x 300s = 354kWs



Wirkungsgrad:

306 / 354 = 0,864

In diesem Betriebszustand bringt Omas Kocher es auf einen Wirkungsgrad von rund 86%.

Ohne die Berücksichtigung der Wärmeverluste des Topfes (die 45kWs) beträgt der Wirkungsgrad 74%


Analyse:

Abgesehen von allfälligen Messfehlern (die ich nicht als gigantisch einschätze, da ist der mögliche Fehler beim Wärmeübergang an der Topfoberfläche wohl entscheidender) hat sich die linke Gehäusehälfte des guten Maybaums erheblich aufgeheizt; Den Rahmen konnte man nur noch kurz anfassen, das Blech in der Nähe der Platte gar nicht mehr. Der Tisch unter der Platte war dagegen nur ganz leicht warm geworden.

Es ist wohl tatsächlich so, dass der Einbau der Heizplatten ohne irgendeine thermische Trennung zum Gehäuse nennenswerte Verluste verursacht. Wenn man dann noch den Wärmeverlust für die Aufheizung des ganzen Materials des Herdes berücksichtigt (der beim Kochen auf einem E-Herd zum größten Teil verloren ist), dann passen auch die Angaben zum Wirkungsgrad von 50-60%; Zumal in diesen Angaben auch die Wärmeverluste des Topfes nicht berücksichtigt sein werden. Der Mensch am Herd will ja seine Kartoffeln kochen und nicht die Küche heizen. Technisch richtiger ist es aber, diese Verluste wie oben zu berücksichtigen.

Andererseits zeigt der Versuch, dass man mit E-Heizern, die thermisch einigermassen gut gekoppelt und vernünftig montiert sind in die Grössenordnung von 90% Wirkungsgrad kommt. Und die Abschätzung der Verluste über die Topfoberfläche zeigt, wieviel Energie durch wärmegedämmte Töpfe beim Brauen gespart werden kann. Ein Topf mit d=h=50cm hat immerhin rund 1m² Oberfläche.


Schluss für heute

Gruss

Markus / Braufux


PS: Die Leistungsanzeige im ersten Bild war ganz am Anfang, danach sinkt die Leistung ab, weil der Heizdraht heiss wird.

Edith hat einen Th. Mann-Satz gekürzt ;)

Bilder:



Omas Maybaum....ein MayBACH wär mir ja lieber gewesen, aber sowas hatte Oma wohl nie :)



nicht mehr ganz glatt die Platte



auch nicht optimal, aber ging halt nicht anders


[Editiert am 29.12.2012 um 19:55 von Braufux]



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Zitat:
nachdem ich auch kurz gesucht hatte und ebenfalls auf die von Jan gebrachten Angaben von 50-60% Wirkungsgrad gestossen bin, habe ich es ausprobiert; Bin doch schliesslich Inschenjör, die sind gelegentlich auch für praktische Sachen zu gebrauchen


Und dem ist nichts zu schwer :D ich bin auch von der Austester- Ing.- Fraktion. Simulation ist gut, testen ist besser.

Aber mal was ganz anderes..... Ist dir langweilig? Egal, vielen Dank für deine Tests :thumbup:

Jan
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:D :thumbup: danke für die Infos .


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