Skocz do zawartości
szczawiosław

Komora termiczna - kontrola procesu fermentacji

Pomocna odpowiedź

Jako że zdarza mi się nawarzyć piwa postanowiłem zrobić komorę fermentacyjną aby móc kontrolować proces fermentacji, a tym samym poszerzyć ilość dostępnych do wykonania gatunków. Na obecną chwilę jestem na etapie planowania, projektowania, liczenia, itp. Zakładam że w pół roku skończę cały projekt 😊 (brak czasu robi swoje).

Całą komorę wykonać chcę ze styropianu, myślałem o styrodurze ale współczynnik cena/jakoś sprawił że jest to  nieopłacalne. Dodatkowo od środka wyłożyć ekranem zagrzejnikowym (może od zewnątrz też). Do utrzymywania temperatury wykorzystać chcę 2 ogniwa peltiera 10A (TEC1-12710). Podpięte do mostków H (albo do dwóch przekaźników każde) aby móc sterować polaryzacją (i ewentualnie wykorzystując PWM także mocą). Z zewnątrz komory do ogniw zamocowany radiator razem z wentylatorem.

Myślałem o czymś takim (bądź podobnym):

obraz.thumb.png.87c04f7d0e30c0565709b2a219f32f62.png

Od strony wewnętrznej pewnie jedna wspólna płyta aluminiowa z trzema radiatorami i jeden albo dwa wentylatory. Wentylatory sterowane 0/1 bo nie widzę potrzeby tutaj sterowania dodatkowo ich prędkością. Różnica temperatur jaką chcę osiągnąć to 15˚C pomiędzy otoczeniem, a wnętrzem komory.

Pomiar temperatury wewnątrz komory za pomocą 3 czujników temperatury (TMP36GT9Z, bądź coś podobnego). Jeden umieszczony pod fermentorem, dwa na ściankach. Myślałem jeszcze o zanurzeniowym, ale ciecz ma dużą bezwładność cieplną.

Sterownik oparty na ESP32. Pomyślałem o zrobieniu PIDa, ale to plan na dalszą przyszłość bo nie cierpię dobierania nastaw. W pierwszej kolejności sterowanie histerezą. Do tego prosty panel sterowania z możliwością kontroli temperatury. Myślę jeszcze nad aplikacją BLYNK i wyświetlaczem LCD oraz przyciskami aby kontrolować parametry nie tylko zdalnie i mieć możliwość ręcznego zmieniania temperatury.

Całość zasilana z zasilacza komputerowego. Jak w końcu zdecyduję się na komponenty których chce użyć będę musiał policzyć dokładne zapotrzebowanie i wybrać moc zasilacza.

Zakładam że projekt skończę do czerwca, jak się przeciągnie nie będę płakał, a jak uda się szybciej będzie fajnie.

Na obecną chwilę mam projekt komory wykonanej ze styropianu 50mm. Z obliczeń wyszło że współczynnik izolacji cieplnej powinien być wystarczający aby osiągnąć zakładaną różnicę temperatur, a układ chłodzący nie działał cały czas. Objętość komory wynosi ok. 120l, mogę pewnie ją jeszcze zmniejszyć i użyć grubszego styropianu, ale w tym celu muszę dokładnie fermentor zmierzyć.

 obraz.thumb.png.3d3e63c842e99a845219fbf8f31aaa55.png

Do tego jestem jeszcze na etapie liczenia wszystkiego co związane z ciepłem aby sprawdzić czy projekt ma sens, mam nadzieję że skończę to w tym tygodniu. Jak będę miał to już policzone będę w stanie dobrać odpowiednie ogniwa i zabiorę się za projekt elektroniki.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
(edytowany)

Tak na szybko, zakładając komorę 50x50x50cm (ok. 120 litrów), styropian 0.04W/mK o grubości 5cm to pole powierzchni wychodzi 1.5m2. Chcąc uzyskać chłodzenie o 15 stopni względem temperatury otoczenia trzeba założyć, że radiatory strony ciepłej będą jeszcze o 20 stopni cieplejsze niż powietrze, ale nie znam skali tego co narysowałeś. Jeśli to jest wiatraczek od kompa i radiator od procka to przy grzaniu 100W to mogą mieć nawet i 50 stopni więcej. Zapotrzebowanie na moc chłodzenia (czyli to co przenika przez styropian do środka) wyniesie ok 18W, ale Peltiery będą widziały różnicę >35 stopni.Masz jakieś wykresy dla tych ogniw?

EDIT: O rany, jakoś zapamiętałem, że planujesz 120 litrów a na chacie widzę 40l.. Wszystkie liczby do kosza.

Edytowano przez marek1707
  • Lubię! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Mój błąd, myślałem że wyjdzie ok. 40l i tyle napisałem na chacie, a po zaprojektowaniu i sprawdzeniu wymiarów komory mam 120l (i to jest w poście) 🙂 Radiator który pokazałem jest do chłodzenia procka w kompie, niby są do kupienia "dedykowane" ale po co jak coś jest w pudle z częściami 🙂

Wykres dla ogniw:

obraz.thumb.png.99af1f22bb1e866987bc9f7e9cc3e53e.png

A jak to liczyłeś? Ja korzystałem (i nadal korzystam) z jakichś skomplikowanych wzorów używanych przy docieplaniu budynków, itp.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
(edytowany)

W końcu przyszły ogniwa. Przeprowadziłem na szybko testy i się okazało że nawet radiator miedziany bez wentylatora daje z 2x lepsze wyniki niż aluminiowy z wentylatorem (oba zbliżonej wielkości). Przy warunkach:

  • temp. otoczenia ~23oC,
  • zasilanie 12V,
  • pobór ~7,5A,
  • miedziany radiator z wentylatorem od strony ciepłej.

Temperatura strony zimnej wynosiła -20oC. Po dołożeniu aluminiowego radiatora razem z wentylatorem na stronę zimną temperatura radiatora wynosiła ok. -10oC. Czekam teraz na mostek H oraz duży radiator aluminiowy (na stronę zimną) i będę brał się za składanie wszystkiego.

W projekcie zmieniłem grubość styropianu na 10cm, zmniejszyła mi się pojemność i powierzchnia wewnętrzna, teraz wewnątrz mam wymiary:

  • wysokość 480mm,
  • szerokość 400mm,
  • długość 400mm.

Objętość spadła do niecałych 80l. dzięki grubszym ściankom powinienem móc spokojnie osiągnąć zakładaną różnicę temperatur.

Dodatkowo zamiast płyty aluminiowej z doczepionymi radiatorami użyję dużego aluminiowego radiatora z doczepionymi 2 wentylatorami aby nie opierać się tylko na konwekcji.

 

Bez nazwy.png156115574_Beznazwy2.thumb.png.679f4914b5ac3af7f7ee3130a9d89008.png

Edytowano przez szczawiosław
  • Lubię! 1

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
(edytowany)

Złożyłem duży radiator (na razie bez wentylatorów na stronie zimnej). Trochę duży klocek wyszedł:

obraz.thumb.png.4550f7ca04e4007a458084615f1141a9.png

W testach minimalna temperatura po 15 min na zimnej stronie wynosiła ok. -15oC. Czekam jeszcze na mostek i będę brał się za elektronikę i programowanie.

Pirometr wychwycił mi minimalną temp. -45oC. Był raczej ustawiony prawidłowo, a nie jestem w stanie w taką temp uwierzyć.

Edytowano przez szczawiosław

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
Dnia 15.02.2019 o 12:22, szczawiosław napisał:

Pirometr wychwycił mi minimalną temp. -45oC. Był raczej ustawiony prawidłowo, a nie jestem w stanie w taką temp uwierzyć.

Faktycznie wydaje się trochę podejrzana taka temperatura. Z ciekawości: na jakiej powierzchni dokonywałeś pomiaru? Może tu coś zakłóciło pomiar...

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Na stronie żebrowanej, pirometr przyłożony do żeber, aby pomiar był prostopadle do powierzchni (mam taki co mierzy wszystko jak leci, a nie na skrzyżowaniu wiązek lasera). Emisyjność ustawiona na 0,1 bo powierzchnia błyszcząca. Wcześniej wykonałem pomiar kontrolny w ten sam sposób by zobaczyć czy pokaże temp. otoczenia i było ok. Tylko ten jeden pomiar mnie dziwi.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Bądź aktywny - zaloguj się lub utwórz konto!

Tylko zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony

Utwórz konto w ~20 sekund!

Zarejestruj nowe konto, to proste!

Zarejestruj się »

Zaloguj się

Posiadasz własne konto? Użyj go!

Zaloguj się »

×