Привет всем.
Добавлено 23.07.14 г. Выжимка из обсуждения и продолжение темы тут: http://www.ecigtalk.ru/forum/f73/t37490.html
Летом 2012 г, после многочисленных экспериментов с намотками спиралей для клиромайзеров, набралось много информации и опыта, чем я и поделился в теме http://www.ecigtalk.ru/forum/f44/t17174.html Теперь, спустя почти два года, у меня есть, что дополнить, поскольку удалось осмыслить и понять некоторые непонятные моменты. В прошлый раз я не касался их, но без этого невозможно понять целостную картину, что же нам надо, и как этого достичь. Пора исправить это упущение
Моменты, в частности, такие. Разбирая многие китайские клиромайзеры, обнаружил, что практически везде число витков спирали 4 - 5, даже если сопротивление всего 1.5 Ома. При этом, парят они достаточно хорошо. И витки эти расположены достаточно близко друг к другу. Еще момент. Приобрел варивольт, и стало возможно пробовать разные мощности на разных сопротивлениях, и тут обнаружилось, что на двух спиралях, одна 9 витков, второя - 5, более тонкого провода, при одинаковой мощности, пар и вкус практически не отличается! Это было непонятно, площадь то нагрева во втором случае значительно меньше! Ну и появление намоток типа "микрокойл", в которых витки намотаны вплотную, без зазоров - такие намотки дают более сочный пар, чем обычные, где между витков есть зазор.
Постараемся разобраться, почему так происходит.
Для начала, чтоб было понятно, о чем речь, немного теории.
Пар, получаемый в электронной сигарете, как таковым паром не является. Он больше похож на туман. И получается он не от простого нагрева до кипения жидкости. Для получения нашего "пара" надо на нагретую спираль с мокрым фитилем внутри, дуть струей воздуха, который будет отбирать у фитиля получающиеся от нагрева пары, и увлекать их в поток более холодного воздуха, где они и конденсируются в туман.
Бытует мнение, что наш пар образуется от срывания мощным потоком воздуха из сопла частиц кипящей жидкости, и т д, эту теорию я опроверг самыми простыми экспериментами, из которых очевидно, что достаточно иметь пары жидкости, а как они получены - неважно, и сама спираль в принципе может вообще никак не обдуваться. Кому интересно - можно посмотреть в теме, начиная с этого поста http://www.ecigtalk.ru/forum/f73/t32...ml#post2834083
То есть, понятно, что просто получить пары жидкости - полдела. Надо еще их сдувать с фитиля, активно их смешивать с более холодным воздухом. Отсюда вывод - обдувать надо всю спираль, желательно со всех сторон. (кстати, ОА с куполом, или колоколом, закрывающим спираль внутри бака, дают хороший пар и вкус потому, что верх колокола заворачивает поднимающуюся снизу струю воздуха обратно на спираль, и завихрением она обдувается еще и сверху. Ну и путь паров с воздухом увеличивается, они успевают полностью сконденсироваться до того, как выходят из есиги. ИМХО.)
Далее. Ранее у меня была информация, что воздух из сопла расходится конусом под углом 30 градусов. Но стоило проверить - подуть паром со стороны коннектора в любой атомайзер, чтоб убедиться, что это НЕ ТАК. На самом деле, на расстоянии до 5 мм от сопла струя воздуха идет с очень малым расхождением, почти параллельно, и лишь после 5 мм начинаются завихрения, и струя начинает расходиться.
Поскольку наши спирали стоят на расстоянии от сопла 1 - 2 мм, то можно считать, что конус обдува на таком расстоянии будет равен диаметру сопла, плюс 1 мм максимум. То есть, если сопло диаметром 2 мм, то спираль надо делать 3 мм длиной, более длинные по краям будут плохо обдуваться и, возможно, перегреваться. Практически, можно делать спираль длиной такой же, как ее диаметр, для круглого сопла это будет, наверное, самое правильное. Витки при этом можно даже вплотную сблизить, если провод заранее прожечь, замыкать между собой они после прожига не будут (микрокойл). Но микрокойл можно делать только, если толщина фитиля большая! При маленьких диаметрах микрокойл делать нельзя, на тех мощностях, что в таблице - гореть будет, по причине, что зоны нагрева и испарения от соседних витков заходят друг на друга, жидкость выпаривается в зоне спирали намного интенсивнее, и фитиль прогревается на большую глубину, возле витков - подсыхает, наступает гарик. Поэтому, если витков много, лучше пусть спираль будет длиннее, чем витки без зазора.
С длиной спирали разобрались. Теперь - диаметр витков. Тут примерно такой подход, из практики. При мощностях ниже10 Вт можно делать 1.5 мм диаметр. При мощностях 10 - 15 Вт - 2 мм (деревянная зубочистка), и даже 2.5 (ушная палочка), если мощность выше 15. Это для ватного фитиля, для кремнезема соответственно 2 и 2.5 мм, или даже больше. Чем фитиль тоньше, тем пароотдача у него выше, при той же мощности!
Для комфортного парения, чтоб и вкус был, и накуриваемость, необходима мощность в пределах 8 Вт или выше. Если мощность ниже - можно получить хороший пар и вкус, как было показано в моей предыдущей теме, но вот накуриться такой спиралью вряд ли получится - ее можно полчаса парить, парить, и ощущения накуренности не возникает. При мощности выше 10 Вт - достаточно десятка затяжек, чтоб почувствовать прилив никотина и ощущение накуренности. Поэтому, буду рассматривать мощность в пределах 10 Вт, соответственно, диаметр спирали 1.5 -2 мм. Больший диаметр спирали оправдан, если материал фитиля плохо проводит жижу, но она разогревается дольше, поскольку получается и более толстый фитиль, с бОльшей массой, который надо разогревать. При более тонком фитиле - возможен перегрев его и гарик как следствие, при серии затяжек, поскольку, малая толщина не позволит жидкости быстро напитать фитиль внутри спирали - это относится в основном к кремнезему, на вате 10 Вт парится на 1.5 мм фитилях отлично, главное, чтобы хвосты фитиля были всегда в жидкости, и он не подсыхал. Ну а длина спирали, как уже выяснили, в пределах 3 мм будет оптимально.
Ну и самое интересное - число витков спирали и толщина провода.
Тут снова немного теории. Как известно, мощность равна квадрату напряжения, деленного на сопротивление. Или UxU/R. Сопротивление провода тем выше, чем он тоньше. Соответственно, спираль из тонкого провода будет иметь бОльшее сопротивление и меньшую мощность, чем из более толстого. Ну и чем длиннее провод спирали, тем сопротивление выше, а мощность ниже. (на форуме иногда встречал противоположные мнения, они неверные.) То есть, для получения низкого сопротивления для большей мощности надо брать толстый провод и мотать мало витков, для получения высокого сопротивления и маленькой мощности - мотать много тонким проводом.
Это все верно, если у нас одинаковое напряжение, например, ЕГО аккумулятор, или мехмод. При наличии варивольта или вариватта - можно менять напряжение на спирали и значительно изменять мощность в широких пределах, не меняя самой спирали.
Тут кроется первая засада. Многие варивольты выдают импульсное напряжение. Для нагрева спирали, собственно, нет разницы, импульсное оно или постоянное. Но вот при определении действующего напряжения - начинаются проблемы. Дело в том, что чаще всего на индикаторах варивольтов, да и на дисплеях обычных мультиметров, отображается не действующее (среднеквадратичное) напряжение, а просто среднее - а эта величина в некотором смысле искусственная, и по ней нельзя ничего расчитывать. Насколько она может быть далека от действующего напряжения - простой пример. Действующее напряжение в сети переменного тока у нас 220 В, а среднее - НОЛЬ. Поэтому - при измерении импульсного напряжения, мультиметр показывает абсолютно далекие от истины цифры, разница может быть в полтора и более раза! На некоторых варивольтах есть выбор режима AVG или RMS - вот именно RMS покажет действующее напряжение, по которому можно считать мощность. И если взять источник постоянного напряжения, и выставить там те же цифры, что в режиме RMS - получим точно такую же мощность и температуру нагрева спирали. Мультиметр же покажет заниженное значение, поскольку это его конструктивная особенность. И в режиме вариватта именно на RMS режиме получишь истинное значение мощности, которое на табло отображается. В первом же режиме - мультиметр покажет то же самое, что и на табло, но для расчета реальной мощности эти цифры непригодны абсолютно. Таким образом, если варивольт дает импульсное напряжение, и показания мультиметра, подключенного к нему, показывает то же напряжение, что и на табло варивольта - верить ему нельзя, истинное напряжение и мощность будет намного выше, чем показано (владельцы старых Овалов, приветСправедливости ради - купил недавно последний Овал 8.4 с синим дисплеем - на нем напряжение и мощность выставляются верно.). Если же напряжение на выходе постоянное, без импульсов - то можно смело верить показаниям вольтметра. Более подробно разжевано в теме http://www.ecigtalk.ru/forum/f14/t20858.html , там и примеры, и марки варивольтов приведены.
Так почему же спираль из 9 витков нихрома 0.35 и спираль из 5 витков из двух скрученных между собой проволок нихрома 0.15 показала абсолютно идентичные результаты? Сопротивление обоих спиралей равны, в пределах 1.2 - 1.3 Ома, мощность соответственно - одинакова. Работали они с мехмодом на 3.7 В аккумуляторе, пожирая чуть более 10 Вт мощности. И хоть во втором случае, площадь и длина провода значительно меньше, чем в первом - ни вкус, ни пар хуже не стали. Давайте разбираться.
Мощность, отдаваемая фитилю в виде тепла, испаряет одинаковое количество жижи, и выходит, что неважно, какая площадь испарения? вообще, логично... испаряет то в итоге мощность, при 5 витках нагрев каждого витка выше, глубина прогрева фитиля больше, испарение больше.. мощность то никуда не может потеряться, верно? Значит, вся пойдет на нагрев, а там кроме фитиля, греть нечего Собственно, закон сохранения энергии говорит именно о таком поведении, выходит все верно. Значит, волноваться стоит только за возможный перегрев витков, чтоб жижа не горела? Ведь, если витков мало, и нагрев отдельного витка очень сильный - он может на фитиле и докрасна нагреться, и даже мокрый фитиль подпалить! И жижу может не испарять, а выжигать. Если же вкус чистый и не горит на витках, то смысла увеличивать площадь - нет? выходит так, физически все верно. Значит, нужно добиваться не максимальной площади, при которой еще парообразование не ухудшается, а минимальной, которое еще не вызывает гари жижи непосредственно на спирали? но для этого нужно хорошее прилегание фитиля к спирали. На кремнеземе может гариком потянуть и нехило... Именно из за частичного неплотного касания фитиля и провода при небольшом числе витков. При большом - нагрев витка меньше, но их число больше.
Поэтому и микрокойл лучше парит - он весь умещается в конус обдува, витки близко, греет так же, а вот сдувается со спирали лучше Вот теперь все стало на свои места!!! Увеличение длины спирали за счет увеличения числа витков абсолютно неоправданно!!! Мало того, оно даже вредно - если продолжать наращивать число витков, поддерживая мощность постоянной, наступит момент, когда отдельный виток будет нагреваться ниже, чем точка кипения жидкости. И хоть мощность большая, но она растянута на слишком длинный участок, жижа до кипения не доводится, пара никакого нет, чистые потери получаются. Значит, энергетически выгодно наоборот, уменьшать число витков!!! Но, не допуская пережога жижи на отдельном витке... С другой стороны, есть еще и хвосты спирали, которые дают чистые потери, поскольку их нагрев нежелателен и даже вреден, но он есть. При слишком малом числе витков - длина провода тоже мала, а длину хвостов уменьшить нельзя. И если два хвоста по 3 мм, в сумме 6 мм, а длина провода спирали 30 мм, то хвосты составляют 20 процентов от длины спирали, и будут давать те же 20 процентов потерь мощности на их бесполезный нагрев! Практически, оптимум лежит где то посередине... вот такое резюме.
Несколько слов о том, как приблизительно определить минимально необходимое число витков, чтоб избежать пережога жидкости на проволоке. Тут уместно применить единицу измерения - Вт х мм в квадрате. То есть, количество мощности на один квадратный миллиметр поверхности провода спирали. Можно пересчитать мощность и на один виток.
Практически, при диаметре спирали 2 мм и диаметре проволоки 0.2 мм, это значение - 2 Вт на виток.
То есть, если надо получить максимум 10 Вт, то при указанных параметрах провода и спирали, надо иметь более 5 витков, лучше 7 - 8. Если же при расчете получается еще больше - придется увеличивать диаметр провода, или мотать в два провода.
Эта величина найдена опытным путем, и сегодня проверена, так и есть. Фитиль использовался ватный. На 5 витках нихрома 0.2, намотанного на зубочистку, (максимально допустимая мощность получается не более 10 Вт), при 10 Вт периодически ощущался горелый привкус. А уменьшив число витков до 4 - у меня мощность еще поднялась, гарик был постоянным. При 4 витках у меня допустимо было лишь 8 Вт.
Возможно, для кремнезема это значение будет несколько другим. Не использую кремнезем, поэтому не проверял. Также, оно зависит от плотности фитиля в спирали, и разных других причин, но для ориентира эти цифры могут очень быть полезны.
При использовании другого провода другого диаметра, или спирали другого диаметра - мощность на виток прямо пропорциональна диаметру провода и диаметру намотки. Для разных проводов и диаметров спирали:
спираль 1.5 мм провод 0.15 мм - 1.2 Вт х вит.
спираль 1.5 мм провод 0.2 мм - 1.5 Вт х вит.
спираль 2 мм провод 0.15 мм - 1.5 Вт х вит.
спираль 2 мм провод 0.2 мм - 2 Вт х вит.
спираль 2.5 мм провод 0.2 мм - 2.5 Вт х вит.
спираль 2.5 мм провод 0.35 мм - 4.3 Вт х вит.
Если используется косичка из нескольких свитых проводов, то эта величина умножается на число проводов в косичке.
Расчеты ориентировочные, поэтому надо брать витки с запасом. Например, хочу парить на 10 Вт, при этом мотаю проводом 0.2 на зубочистке 2 мм диаметром не менее 5 витков (поскольку на 1 виток максимум 2 Вт), а лучше 7 - 8. Если же я хочу получить 15 Вт, то придется мотать уже более 8 витков, и лучше увеличить диаметр спирали до 2.5 мм - ушная палочка. Тогда придется намотать уже не менее 6 витков - практически 8 витков будет нормально. А померив сопротивление спирали, мощность можно посчитать по формуле:
P = U x U / R, то есть квадрат напряжения разделить на сопротивление.
Допустим, варивольт дает максимум 6 В, а у нас получилась спираль 2 Ома. Тогда максимальная мощность будет 6 х 6 / 2 = 18 Вт. И если мы считали спираль на 10 Вт, то при 6 В будет гарик однозначно.
Но с другой стороны, нежелательно опускать мощность на спирали, ниже, чем половина от расчетной. В этом случае, температура нагрева уменьшится, пар станет вялым и сладковатым, а ТХ из приятного станет удушливым.
Пример.
Намотал из нихрома 0.35 на ушной палке диаметром 2.5 мм 7 витков. Если посчитать максимальную мощность для нее, то будет 4.3 Вт на виток, при 7 витках получится 30 Вт максимально. Так вот, я ее парю на мощности 14 Вт на мехмоде, это в 2 с лишним раза меньше, чем по расчету. Пар вроде неплохой. Но стоит подсесть аккумулятору, мощность падает до 10 и менее Вт, парить невозможно - пара мало, зато от ТХ продохнуть невозможно.
Другой пример
Намотал нихром 0.2 на зубочистке 2 мм, 7 витков, предполагал парить на 10 Вт. По расчету - для такого провода и диаметра намотки, 2 Вт на виток, для 7 витков - 14 Вт. И на 10 Вт парится просто шикарно, пара ОЧЕНЬ много, и ОЧЕНЬ вкусно. А вот если уменьшить до 7 Вт и ниже - уже вкус не тот, пар не тот... ТХ не тот.. все плохо. Хотя на другой спирали и на 7 Вт достаточно хорошо парит - но там другие витки, другой провод.
Дело тут в том, что надо не просто нагреть жидкость до кипения - надо подать мощность СВЕРХ этого нагрева, которая и будет испарять жидкость с фитиля. А просто нагреть до точки кипения - пар не образуется, это просто потери. Поэтому, слишком большая площадь провода при слишком большом числе витков требует и намного бОльшую мощность - а иначе, температура отдельного витка будет невысока, жижа будет вяло едва-едва кипятиться, не давая толком пара, а мощность будет тратиться впустую. Точнее, нагрев то будет, но на слишком большой площади, и не до нужной температуры. Эффекта от такого нагрева ноль.
То есть, резюме - оптимально подаваемая на спираль мощность должна быть в пределах, не менее половины от расчетной для вашей спирали, и не выше расчетной. При этом, если подаваемая на спираль мощность вблизи максимальной расчетной - получим хороший пар, хороший КПД. А если ближе к минимальной - половине от максимальной - улучшается ТХ и накуриваемость - это уже из личных наблюдений. Намотка косичкой обычно проходит по второму варианту.
Давайте посчитаем для китайских испарителей, в которых намотано 4 витка провода 0.15 на диаметре 1.8 мм, сколько мощность можно из них выжать до появления гарика. Посчитав , получил 1.35 Вт на виток. При 4 витках это будет всего 5.4 Вт. Для ЕГО аккумулятора с его 3.4 В, сопротивление должно быть 2.14 Ома. То есть, на 1.8 и 1.5 Ом возможно появление резкого пара, и даже "призрака гарика". (но я не уверен, что для таких сопротивлений идет провод 0.15, там кажется, потолще, не могу измерить, нет такого испарителя). В испарителях для кангеров, например, ЕВОД, Т3S - там вверху над спиралью проложен еще фитиль, что увеличивает площадь испарения, и витков там не 4, а 5 или 6, китайцы поправили ошибку. А на популярных 2.2 Ома - все отлично. Но на варивольте при более 4 В можно получить гарь.
Вот несколько примеров готовых спиралей. Провод везде - нихром.
Так, забыл упомянуть про тротхит (ТХ). Как мне представляется, ТХ зависит от интенсивности обдува спирали. Если при затяжке тянуть резко и сильно, ТХ слабеет. Если же тянуть едва едва, долго - то можно и не продохнуть
Добавлено позже
Вот дошли руки до моего Dream BT 804, на удивление удачный девайс от китайцев, вкус шикарен, даже при разбавлении жижи в основе 1 к 5 остается послевкусие после затяжки! А вот как намоталась и установилась теперь спиралька из косички 2 х 0.15 нихрома. Сопротивление получается около 1.2 Ома, это для мехмода. При этом имеем 3 Вт на виток, 4 витка, максимально 12 Вт, а получено будет около 11 Вт от одного аккумулятора, все совпадает и очень неплохо для 11 Вт парится! Но! желательно витки мотать ближе, там получилось больше, чем 3 мм, длина спирали.
Чтобы получились минимальные хвосты по длине, после намотки спирали останавливаемся в положении, когда один конец смотрит вверх, а другой вниз. Кладем спираль прямо с зубочисткой между винтиками, так, чтобы хвосты выходили сразу на площадку, а не сверху. И накручиваем хвостик на винтик, зажимаем, откусываем, оставшийся кусочек загибаем вверх, чтоб не задевал за колокол.
В моем случае, воздуховод не 2 мм диаметром, а меньше, поэтому и длина спирали где то 2.5 мм должна быть, и пониже ее можно опустить. После установки фитиля все равно надо проверить зазор, я чуть приподнял повыше. Все отлично парится, вкусно и добротно. Но 4 витка - это уже минимально. Меньше некуда...
Приблизительно оценить, будет ли спираль нормально работать, можно очень просто. Намотанную спираль установить в испаритель, и прожечь на том напряжении, на котором планируется ее парить. После нажатия кнопки, за одну секунду спираль должна нагреться до ярко оранжевого свечения. Если она разогревается почти моментально и чуть ли не добела - слишком тонкий провод или большое напряжение, на такую мощность надо провод потолще, или витков чуть больше. Если же медленный разогрев секунды две, вялый - провод слишком толстый, или напряжение мало. Но намотки толстым 0.35 нихромом разогреваются несколько дольше, но и остывают тоже секунд пять
И чуть чуть о микрокойлах. Фото просто для обзора, что это такое, мотал и снимал не я, это из темы про микрокойлы: http://www.ecigtalk.ru/forum/f73/t30041.html
Эти спиральки имеют преимущество лишь тогда, когда ее длина в пределах 3 мм, а если мотать те же витки с зазором - будет более трех в длину. Если же микрокойл длиной всего миллиметра два - имхо, смысла он не имеет. А вот загаживается он быстрее, поскольку, слишком плотная намотка. Лучше все же до 3 мм удлинить, раздвинуть виточки.
Ну и напоследок - очень много, если не сказать - все, зависит от материала фитиля. Если жижа плохо доставляется к спирали - как ее не намотай, а испарять будет просто нечего!!! Фитиль из кремнезема не должен болтаться в спирали, но и туго слишком тоже нельзя. Практически, от усилия пальцев он должен иметь возможность перемещаться внутри спирали туда-сюда. И не должно быть провисших, не касающихся фитиля, витков, особенно крайние витки часто провисают. Имхо - органический фитиль значительно удобнее, чем кремнезем. Его можно просто вставить или продернуть с помощью петли из проволоки в уже готовую спираль, не надо ее каждый раз перематывать новую. И в спирали он может сидеть чуть посвободнее - в последствии, он от пропитки жижей разбухнет и плотно прижмется к виткам. Но многие до сих пор предпочитают кремнезем. В любом случае, можно попробовать, сравнить, и сделать для себя свои собственные выводы. Тут никого слушать не надо - у всех вкусы то разные! Просто взять и попробовать. И вату тоже не обойти вниманием - многие после нее ни на что другое смотреть не хотят. я тоже
Добавлено позже
Часто возникает вопрос - почему иногда при затяжке слышны хлопки, микровзрывы со спирали. Думаю, это происходит, если фитиль сидит в спирали не очень плотно. Эффект кавитации, наподобие как при закипании чайника. Вот что говорит на это Википедия:
Поэтому, ничего страшного в этом нет. Наоборот, наличие этих "выстрелов" говорит о хорошей смачиваемости фитиля, что он не пережат спиралью, и свободно напитывается жидкостью, при этом получается самый сочный пар.Кавита́ция (от лат. cavita — пустота) — процесс парообразования и последующей конденсации пузырьков пара в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных паром самой жидкости, в которой возникает. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении её скорости (гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения (акустическая кавитация), существуют и другие причины возникновения эффекта. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырёк схлопывается, излучая при этом ударную волну.
Вкусного всем пара!
