ATV: Drahtstärke, Oberfläche, Watt (DTL) – Wirkungsgrad

In diesem Beitrag habe ich erforscht wie sich unterschiedliche Drahtstärken/Oberflächen/Watt-Leistungen auf die Dampfmenge und die Akkulaufzeit auswirken. Ein paar „Abfall“erkenntnisse gibt’s noch dazu.


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Inhalt

Wie ich messe habe ich hier beschrieben: ATV: Messmethode Dampf-Performance.

Sämtlich Tests habe ich hier mit der DTL Zugtechnik gemacht. Tests mit MTL gibt es hier: ATV: Drahtstärke, Oberfläche, Watt (MTL). Sie bringen die selben Erkenntnisse wie die Tests in diesem Beitrag.

Testbedingungen

Folgende Komponenten sind bei den folgenden Tests immer genau dieselben:

  • Verdampfer: SubTank Mini mit RBA
  • Liquid: Hell, damit die Wicklungen nicht so schnell zuschmoddern und dadurch den Test verfälschen. Zusammensetzung: PG 61% / VG 33% / Wasser 6% / 1,8 mg Nikotin
  • Akku: iStick TC40W
  • Zugtechnik: DTL (Direkt in Lunge ziehen)
  • Watte: KGD

117 mm2 Oberfläche, 22 mg Masse, 5x 0,15 Drill Titan

In der Kommentar-Spalte steht die Testreihenfolge. Ich habe diverse Leistungen absichtlich kreuz und quer getestet um mehr Sicherheit bei den Ergebnissen zu haben. Sortiert ist die Tabelle nach Temperatur, bzw. Watt-Leistung/ml.

Watt Temp Heat Flux* ATV**
ml
Kommentar
  155° C „66“ 7,2 1. 155° C, mein sweet spot im Ni-Temp Modus.
  180° C „66“ 7.5 11. 180° C, mein sweet spot im Ti-Temp Modus.
  180° C „66“ 8.0 12. Mal gucken wie es reproduzierbar ist…
  180° C „66“ 8.1 16. …ok.
  180° C „66“ 8.2 15. …ok.
  180° C „66“ 8.3 14. …ok.
  180° C „66“ 9.0 13. …ein Ausreißer nach oben.
8,5 ? „66“ 8,1 2. Dampft auch.
 11 ?  „85“  8,0 6. Nur Gegentest mit der neuen Watte…noch mal 11 Watt…ok, reproduzierbar.
11 ? „85“ 8,2 3. Mehr Watt…
11 ? „85“  8,6 9. Test mit schwächerem Luftzug = höhere Wicklungstemperatur = mehr verdampfbar? Ja, vielleicht, sieht so aus.
13 ? „101“ 7,9 10. 13 Watt, mein sweet spot, normales dampfen.
15 ? „116“  8,4 8. Nur Gegentest zu 4. Sind die Ergebnisse allgemein reproduzierbar? Ausreichend.
15 ? „116“ 9,1 4. Mehr… Was’n hier los? Mehr Watt = effizienter??
20 ? „155“  8,2 5. Neue Watte wegen Kokel, etwas lockerer.
Stärkerer Zug, sonst Geschmack unaushaltbar.
20 ? „155“  8,4 7. Nur Gegentest zu 5. Sind die Ergebnisse allgemein reproduzierbar? Ja.
      8,2 ø  

* Die Steam Engine Heat Flux Werte müssen bei Drill Wicklungen angezweifelt werden, sie dürften real höher liegen. Steam Engine berücksichtig nicht das bei einer Drill Wicklung weniger Wärme verloren geht.

Klick: Interpretation der Ergebnisse...

Wirkungsgrad bei verschiedenen Watt-Einstellungen

Bis zu den ersten 4 Testläufen dachte ich noch das sich da ein Muster abzeichnet. Wenn ich mir aber die komplette Testreihe so anschaue, dann komme ich zu dem Schluss das die verdampfte Menge pro Akkuladung praktisch gar nicht von der Leistung abhängt. Ok, bei 5 Watt würde der Draht wohl einfach nur noch warm werden, aber kaum dampfen, das wäre wohl ineffizient, dampft schlecht und schmeckt nach nix.

Bei den 20 Watt lag ich an der Grenze, sowohl vom throat hit als auch kokelmäßig – daher auch die neue Watte… Ich konnte maximal 4 Sekunden lange Züge machen. Das Drip Tip muss auch richtig im Mund sein, da ich mir ansonsten die Lippen vom heißen Dampf verbrennen würde. Der Geschmack hatte auch stark abgenommen. Die Zugstärke musste ich erhöhen, da es sonst kokelt.

Also… 8,5 Watt oder 20 Watt ist für den Wirkungsgrad ziemlich wumpe, nun gut. Nicht ganz das was ich erwartet hätte, aber auch nicht unbedingt unlogisch. 🙄

Visuelle Dampfmenge steigert sich nicht

Die Wolkengröße/dichte ist mein Problem…ich würde sagen ab ~13 Watt passiert da so gut wie nichts mehr. Das kann aber eigentlich gar nicht sein. Denn wenn ich bei 20 Watt genau die gleiche Menge pro Akku verdampfe wie bei 8,5 Watt, dann MUSS ja pro Zug mehr Dampf entstehen. Aber wenn pro Zug mehr Dampf entsteht, warum sehe ich davon nicht wirklich was? 😕

Erklärungsnot #1:  Da der Dampf im Körper landet, dort IMMER auf 37° gekühlt wird, geht der Dampf vielleicht immer genauso so weit kaputt (kondensiert) wie Luft bei 37° Dampf/Feuchtigkeit enthalten kann.
Das wäre logisch, denn dann ist es egal ob Dampf mit 40° oder mit 60° aus dem Mundstück tritt und unterschiedlich viel Dampf enthält. Er kommt immer mit 37° wieder raus und hat dann den Feuchtegehalt den 37° Grad warme Luft maximal haben kann. Nebengedanke: Der höhere Flash den man bei höheren Temperaturen bekommt könnte vielleicht von der stärkeren Kondensation des Dampfes am Körpergewebe herrühren.

Erklärungsnot #2: Bei unterschiedlichen Verdampfungstemperaturen entstehen vielleicht kleinere/größere Tröpfchen, die visuell, in ihrer Gesamtheit als Wolke, kaum einen Unterschied ausmachen?

Wer’s wirklich weiß – bitte melde Dich! 🙂

TC Mode Wirkungsgrad des iStick TC40W

Vom TC Mode des iStick 40 kann man häufig lesen das er mehr Strom verbraucht als der Watt-Mode. Im Test der GS-Air Köpfe konnte ich das auch beobachten. Das bestätigt sich allerdings mit dieser Wicklung nicht.
Möglich das es an der extremen Niederohmigkeit der Nickelwicklung und den Klemmkontakten des Fertigkopfes gelegen hat – das dort einfach zu viel Leistung an den Übergangswiderständen flöten geht.
Hier, mit dem SubTank Mini, geschraubten Drähten, und 0,42 Ohm der Titanwicklung ist alles ok. Zwar wird kein Strom gespart, wie Eleaf behauptet, aber auch nichts extra verbraucht. Ich hatte vermutet das die 40 Watt mit der der iStick zu feuern beginnt auf den Wirkungsgrad drückt, aber das ist für die Praxis offensichtlich irrelevant.

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Danke. 🙂

46 mm2 Oberfläche, 23 mg Masse, 1x 0,22 NiChrom

Gleiche Masse wie die 5×0,15 Drill, aber 2,5x weniger Oberfläche:

Watt Heat Flux ATV
ml
Kommentar
7-15 141-302 9,0 1. Mit den Watt erstmal rumprobiert…
8,5 171  8,7  2.
 10  201  9,2  3.
 13  262  9,0  4.
 25  503  8,7 5. Mit spaced Coil und gaaanz lockerer Watte vor den Löchern.
    8,9 ø  
Klick: Interpretation der Ergebnisse...

0,7 ml wurden im Schnitt mehr verdampft, gegenüber der Drill-Wicklung. Dafür dass das eine komplett andere Wicklung ist nichts bewegendes. Das die kleinere Wicklung mehr verdampft als die große könnte daran liegen das die große im Schnitt nicht ganz die optimale Siedetemperatur erreicht und so ein kleiner  Teil der Wärme einfach abgestrahlt wird, ohne Dampf zu erzeugen.

Dafür das ich die kleine Wicklung tapfer mit 25 Watt gedampft habe möchte ich einen Orden! Ich hab dran gezogen was das Zeug hält, sonst wäre das gar nicht gegangen…

66 mm2 Oberfläche, 60 mg Masse, 1x 0,40 NiChrom

Dicker Draht mit viel Masse:

Watt Heat Flux ATV
ml
Kommentar
 10  138  6.9  1. Gäääähn
 13  179  8.0  2. Immer noch träge
 15  207  8.5  3. So langsam wird’s besser…
 20  276  8.9  4. Ok, dafür „glimmt“ sie jetzt ewig nach.
     8,0 ø  
Klick: Interpretation der Ergebnisse...

Bei 10 Watt ist er sehr träge, es dauert bis es dampft… In der Zeit tut der Draht nichts außer Energie zu verlieren, ohne zu dampfen.

Je mehr Leistung desto schneller dampft es und desto weniger Zeit hat der Draht Energie abzugeben ohne zu dampfen.
Mein sweet spot lag bei 13 Watt, da ist der Draht aber noch recht träge. Trotzdem sind 8,0 ml dafür nicht schlecht.

Es sieht ja so aus als ob mehr Watt den Wirkungsgrad verbessern. Das Problem ist das es für mich oberhalb von 15 Watt mit dem Geschmack rapide bergab geht. 20 war für mich die Schmerzgrenze vom aushaltbaren.

134 mm2 Oberfläche, 117 mg Masse, 1x 0,40 NiChrom

Das Gleiche noch mal, nur mit doppelter Masse und Oberfläche. Dazu musste ich den Coil-Durchmesser von 2 auf 3 mm erhöhen.

Watt Heat Flux ATV
ml
Kommentar
 13  93  7,0  1. Träge ohne Ende.
 15  107  6,8  2. Höchster sweet spot.
 20  142  6,9  3. Schmeckt nur bis ca. 3 Sekunden Zugdauer.
 30  213  8,5  4. Schmeckt nur bis ca. 2 Sekunden Zugdauer.
     7,3 ø  
Klick: Interpretation der Ergebnisse...

Passt ins Bild der vorigen Wicklung. Der Wirkungsgrad geht weiter runter. Es sei denn man dampft mit 30 Watt, dann hat sie lustigerweise ganz exakt die 8,5 ml die die halb so große Wicklung bei halb so viel Watt hatte.
Das Problem ist nur der Geschmack bei 30 Watt – trotz der großen Oberfläche, und des damit verbundenen „grünen heat flux“. Ich habe schon länger die Erfahrung das der heat flux nicht linear zur Oberfläche benutzt werden kann, denn bei meinen Drill-Experimenten ist mir auch schon aufgefallen das ich mit wesentlich weniger heat flux auskomme je größer die Oberfläche ist. Woran das liegt? Keine Ahnung.
Auf jeden Fall fängt die Wicklung nach ca. 2 Sekunden sehr heftig zu spratzeln an. Ziehe ich über diesen Punkt hinaus bekomme ich Dampf der nicht mehr schmeckt. Kein Kokel oder so, nur ist der Geschmack ist platt, keine Nuancen mehr.

Komischerweise lande ich beim Direkt-Lunge Dampfen mit dem SubTank immer recht genau bei 13 Watt sweet spot, egal welche Wicklung. Das finde ich merkwürdig und finde keine wirklich gute logische Erklärung dafür.

Das man mit der Wicklung einen Zug rechtzeitig genug planen sollte ist wohl klar. Wer in zwei Stunden dampfen will sollte schon mal den Feuerknopf drücken… 😉 Nachköcheln tut sie auch seeehr lang…

16 mm2 Oberfläche, 6 mg Masse, 1x 0,16 NiChrom

Von einem Extrem ins andere. Ein Hauch von Draht:

Watt Heat Flux ATV
ml
Kommentar
 7  377  8.0  1.
 9  485  8.9  2.
 11  593  8.3  3. Kokelgrenze.
     8,4 ø  
Klick: Interpretation der Ergebnisse...

Abenteuerliche heat flux Werte und trotzdem kann man das dampfen, jedenfalls mit dem beim direkt-Lunge vorhandenem Luftzug.
Und es deckt sich ja genau mit der vorigen Feststellung „Mehr Oberfläche = geringerer heat flux nötig“. Hier ist halt extrem wenig Oberfläche vorhanden…
Also im Prinzip muss man sich bei Steam Engine, wenn man einen für sich passenden heat flux gefunden hat, auch immer die Oberfläche mit berücksichtigen…
Falls nicht nur ich das so empfinde…

Allerdings ist kaum Geschmack vorhanden und der Dampf erscheint mir dünner, mag Einbildung sein. Egal, mir ging es hier ja hauptsächlich darum ob die Drahtdimensionen irgendwas mit der Verdampfungsleistung zu tun haben. Aber auch dieser piefige Fisseldraht verdampft nicht mehr oder weniger Liquid als alle anderen.

Bei 13 Watt hat’s gekokelt, was aber an der Bewattelung lag (die mit so dünnem Draht eine kleine Herausforderung ist). Wenn ich die RBA per Luft-pumpen am Drip tip mit Liquid gefüllt habe konnte ich kurze Züge mit 15 Watt machen (oder waren es sogar 20? nicht notiert).

Ergebnisse der Tests:

Watt & Dampfmenge
Die Leistung (Watt) bestimmt die Dampfmenge praktisch allein. Mehr Watt = mehr Dampf.

Grenzfall 1: Mit „zu viel“ Watt (einem zu hohen heat flux) bekommt man heißen Dampf, zunehmend Nachflussprobleme, bis hin zum Kokeln. Man kann davon ausgehen das mit zunehmender Verdampfungstemperatur auch die sehr geringe Schadstoffbildung beim Dampfen mehr oder weniger ansteigt.

Grenzfall 2: Mit „zu wenig“ Watt (einem zu geringen heat flux) kann man den Wirkungsgrad negativ beeinflussen. Dann nämlich wenn die Drahtoberfläche nur so warm wird das „so gerade eben“ Dampf entsteht. Ein Teil der Energie wird dann einfach in Form von Abstrahlwärme abgegeben, ohne Dampf zu produzieren.

Oberfläche & Dampfmenge
Bei gleicher Watt-Leistung: Eine Änderung der Oberfläche verändert die Dampfmenge nicht wesentlich. Es wird bei einer Erhöhung der Oberfläche tendenziell etwas weniger Liquid verdampft und umgekehrt. Die Effekte sind aber eher gering, solange man nicht in den oben genannten „Grenzfall 2“ kommt.
Das bedeutet natürlich das die Temperatur mit der Liquid verdampft wird bei Erhöhung der Oberfläche absinkt, aber eben ohne große Einbußen beim Wirkungsgrad. Man benötigt also keine hohen Draht-Temperaturen um viel Dampf zu erzeugen, nur genug Oberfläche und passende Watt-Leistung.

Masse & Dampfmenge
Masse beeinflusst die Dampfmenge überhaupt nicht. Sie verzögert nur das Aufheizen und Abkühlen des Drahtes und drückt damit ein wenig auf den Wirkungsgrad (und somit die Akkulaufzeit), wenn „zuwenig“ Watt da sind und dadurch eine längere Aufheizphase entsteht in der noch kein Liquid verdampft, aber bereits Strahlungswärme abgegeben wird.
Je weniger Masse desto besser, weil man dann die Watt-Leistung rein nach Geschmack/Dampfmenge und nicht nach der Trägheit der Wicklung einstellen kann.

Luftzug & Dampfmenge
Die Stärke des Luftzugs kühlt (neben der Verdampfung) die Wicklung. Je stärker man zieht desto weniger wird verdampft. Der Effekt wirkt sich aber eher gering aus (10% zwischen normalem und sehr starkem Zug?). Genau genommen müsste man es noch mal richtig gegentesten, wieviel es bringt. Aber wer will das wissen… 🙄

Watt & Akkulaufzeit
Natürlich hat man bei höheren Watt-Leistungen eine kürzere Akkulaufzeit. Aber einen schlechteren Wirkungsgrad (verdampfte Milliliter pro Akkuladung) konnte ich nicht feststellen. Man bekommt offensichtlich nahezu 1:1 mehr Dampf pro Zug entsprechend der eingestellten Watt, sprich, bei 20 Watt die doppelte Menge pro Zug gegenüber 10 Watt.

Dampfmenge visuell
Die ausgestossene Dampfmenge korreliert visuell für mich nicht mit den obigen Ergebnissen. Der Liquid-Verbrauch ist zwar analog zur Watt-Leistung, aber das was ich an Dampf sehen kann passt dazu nicht. 20 Watt machen nicht doppelt so große Wolken wie 10 Watt, bei weitem nicht.
Leider lässt sich dieser Aspekt nicht objektiv messen. Eine Theorie dazu habe ich bei den Interpretationen des ersten Tests geschrieben.

Knicke in der Watte reduzieren den Nachfluss (zB Kokelgrenze 14 vs 21 Watt).
Ach Watt! Eine brandneue Erkenntnis mehr… 😉

iStick 40 TC Mode & Wirkungsgrad
Der TC-Mode verbraucht nicht mehr Strom als der Watt-Mode (wie oft zu lesen war). Details in den Interpretationen des ersten Tests.

Der Steam Engine „heat flux“ bewegt sich gegenläufig zur Oberfläche
Je mehr Oberfläche die Wicklung hat desto geringer ist der heat flux um den sweet spot zu treffen, zumindest für mich. Den heat flux kann man also nur eingeschränkt als simples Mittel nutzen um den sweet spot zu treffen. Bei Wicklungen 40-60 mm2 passt das alles noch einigermaßen würde ich sagen, darüber muss man den heat flux schon anders bewerten.

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