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.


Fachchinesisch? Klicke auf gelb hinterlegtes...probiere es gleich hier mal.

Inhalt

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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...

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...

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...

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...

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...

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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