aluminium smelten met inductie

op cnczone.nl heeft Dabit wat uitgerekend: https://cnczone.nl/viewtopic.php?f=34&t=19030&start=14

Aluminium smelten kost 'maar' grofweg 3x zoveel energie als water smelten. (water: 330kJ/kg. aluminium: 396kJ plus 500kJ voor het opwarmen tot smeltpunt). Dus die bevroren soepkip in de magnetron of een paar honderd gram aluminium smelten voor een werkstukje maakt mekaar niet zoveel.

Kwa kosten: een 5kg propaanvulling kost 20 euro ofzo. Daar zit circa 250MJ aan energie in, oftewel zo'n 70kWh. Die 70kWh kost een euro of 15. Dus het aluminium elektrisch smelten is goedkoper dan met propaan uit een reguliere door particulieren gebruikte fles.

Dat is een goed begin, maar je vergeet iets belangrijks: de energie die je verliest tijdens het verwarmen, en dat is bij aluminium veel meer, omdat de temperatuur veel hoger is, en daardoor dus het verschil met de omgevingstemperatuur dus ook veel groter. Het verlies aan warmte is afhankelijk van dit temperatuursverschil, de mate van isolatie, en het oppervlak waarover de warmteuitwisseling plaats kan vinden.

Bij inductieve verwarming kun je de kroes veel beter isoleren, omdat er geen hete gassen langst hoeven te stromen, dus netto zou dat minder energie kosten.

Aan de andere kant moet je het rendement ook nog meenemen; die van de inductieve verwarming is zeker geen 100%, maar ik denk dat 80% wel haalbaar moet zijn. Van de warmte die het verbranden van propaan opbrengt, kun je ook lang niet alles overdragen naar de smeltkroes, maar ik kan moeilijk inschatten wat dat rendement zou zijn.

Je hebt wel onterecht de bovenste verbrandingswaarde van propaan gebruikt; met de onderste (zonder het water te laten condenseren) is het 230MJ voor 5kg.

Op 28 september 2021 17:54:45 schreef SparkyGSX:
Je hebt wel onterecht de bovenste verbrandingswaarde van propaan gebruikt; met de onderste (zonder het water te laten condenseren) is het 230MJ voor 5kg.

In deze opmerking zit wel een beginnetje in voor de rendementsberekening. Die 230MJ geldt dus als de verbrandingsgassen afgekoeld wordt tot 100⁰C, want daarbeneden ga je profiteren van de condenswarmte van de stoom. Hier heb je er niks aan, want de verbrandingsgassen hebben een bepaalde temperatuur. Dat koel je af tot het smeltpunt van aluminium, de rest van de thermische energie kan je niks mee. Dit is wezenlijk anders als het verbruik van deze hete gassen in een stoommachine of verbrandingsmotor. Daar kan je de thermische energie van de gassen tot ruwweg 25⁰C gebruiken.

Het zelf bouwen van een HF inductieoven met Mosfets kun je wel vergeten.

Daar is jaren lange ervaring voor nodig, dat doe je niet zo maar even.
Ik zeg dit, zonder enige berekening uit te voeren, dat is echt veel te complex.
Zelfs al zou je dit maken met HF buizen en een kilovolts hoge voedingspanning, blijft het uitermate complex.
Wat mij een beter idee lijkt is om een bestaande HF las inverter met IGBT's om te bouwen naar een inductie oven.

Twee video's gevonden van een "induction heater" waar smelten met ferro matarialen redelijk mogelijk is.
https://www.youtube.com/watch?v=DbZZD6J_AK0
In de tweede video een zwaardere uitvoering van 1400Watt naar 3kW.
Echter het smelten van aluminium is niet geschikt voor deze inverter, blijkbaar is hier veel meer vermogen voor nodig:
https://www.youtube.com/watch?v=DbZZD6J_AK0
En hierin had ik geen gelijk dat een dergelijke "induction heater"wellicht te moeilijk is om dat even te bouwen.

Hier nog meer informatie wat er zoal nodig is om een dergelijk apparaat te kunnen bouwen:
https://www.youtube.com/watch?v=TUh8lCCIf7o

[Bericht gewijzigd door Martin V op 28 november 2021 03:58:53 (13%)]

Voor smelten van aluminium moet je een (ferro) metalen kroes gebruiken zoals ik eerder zei, en daar het aluminium in doen.
De metalen kroes wordt dan opgewarmd door inductie, en de kroes op zijn beurt warmt het aluminium weer op.

Op 28 november 2021 03:38:48 schreef Martin V:
Echter het smelten van aluminium is niet geschikt voor deze inverter, blijkbaar is hier veel meer vermogen voor nodig:

Nee. Het gaat niet om het vermogen. Het gaat om de verwarmingsmethode. Het blijkt dat datgene wat iedereen inductie noemt niet met inductie werkt. Het inductie-verwarmen werkt door dat voor het wisselen van de magnetisatie van het materiaal iets aan warmte in het materiaal blijft zitten. Alu is niet magnetisch, alu pannen werken niet op een inductie-kookplaat.

Zoals Arco al schrijft, je moet het ijzer verwarmen met inductie. Het aluminium smelt dan door de contact met het ijzer. Ik ben van plan om daar een oude brandblusser voor te gebruiken. Ik heb hier nog een oude die mijn vader in de jaren '70 in zijn auto had liggen, toen werden ze nog van een stevige staalplaat gemaakt. Dit project ligt echter een poosje stil. Het is me nu veel te koud om daar aan te werken en ik vind dat niet iets om in huis te doen.

Ik heb ook naar dat schema van die nieuwzeelander gekeken en dat werkt in dat filmpje prima op 12V. Hij zegt in de video dat je de spanning gerust naar 48V kunt verhogen maar vergeet daarbij om het vermogen door die 470 ohm weerstanden uit te rekenen. Dat vermogen schiet daardoor flink omhoog. Ik heb even in een simulatie gespeeld met een stroombron ipv. een weerstand en dat vinden de mosfets een heel stuk fijner.
Zo'n ZVS oscillator blijft een raar ding. Ik heb even gespeeld met fetdrivers in zo'n schema maar dat kun je wel vergeten. De oscillatie komt daarmee niet op gang.

@rew, Je ziet bij aluminium pannen voor inductie vaak dat er een rooster van een ander metaal in de bodem van de pan zit gegoten. Waarschijnlijk is dat een wat slechtere kwaliteit RVS. En met slechter van kwaliteit bedoel ik dan dat het nog net magnetische eigenschappen bezit (en dus een stuk minder roestvrij is). Dat komt in principe op hetzelfde neer als smelten van aluminium in een ijzeren kroes.

Het was lastig om goede condensatoren te vinden voor dit project, dat is ondertussen opgelost. Ik heb er ondertussen 8 zoals op deze foto.

foutje

[Bericht gewijzigd door testman op 28 november 2021 16:43:11 (96%)]

Op 28 november 2021 10:57:08 schreef hennep:

Het was lastig om goede condensatoren te vinden voor dit project, dat is ondertussen opgelost. Ik heb er ondertussen 8 zoals op deze foto.

uit een inductieplaat gehaald? daar zitten die 0,68uf in. naast 3,3uf doorgaans.

Precies, condensatoren uit een inductieplaat leken me wel geschikt hiervoor