WiSe 22/23 Hörsaalübung 01

Aufgabe 2: Entwurf eines Heizlüfters

Ihre Abteilung erhält die Aufgabe, einen elektrisch betriebenen Heizlüfter zu entwerfen. Der Kunde stellt die folgenden Anforderungen, die Sie möglichst kostengünstig umsetzen wollen:

Der Heizlüfter soll mit 100 V Gleichspannung betrieben werden. Die Leistung des Heizlüfters soll in drei Stufen schaltbar sein. Die Leistung in der niedrigsten Stufe soll 20 W betragen, die Heizleistung in der höchsten Stufe soll 100 W betragen. Die Heizleistung der mittleren Stufe soll zwischen 40 W und 80 W liegen. Ihre Aufgabe ist die Auslegung und Verschaltung der Heizelemente.

Zur Umsetzung dieser Aufgabe stehen Ihnen Kupferdraht ( ), Stahldraht ( ) sowie Edelstahldraht () mit Durchmessern von 0,5 mm und 1 mm zur Verfügung. Außerdem besitzen Sie Zugriff auf eine Vielzahl von verschiedenen Schaltern. Sie nehmen an, dass Sie 10 % der Heizleistung an Gebläseleistung benötigen, damit der Draht nicht überhitzt und die Wärme ausreichend verteilt wird. Eine Kollegin übernimmt die Regelung des Motors, sodass Sie davon ausgehen können, dass in jedem Betriebszustand die erforderliche Lüftungsleistung bereitsteht. Zur Vereinfachung kann davon ausgegangen werden, dass der spezifische Widerstand Ihrer Drähte nicht temperaturabhängig ist und die Heizelemente in keinem Betriebszustand durchbrennen.

• Finden Sie die kostengünstigste Lösung unter der (fiktiven) Annahme, dass Edelstahldrähte den 5-fachen Preis von Stahldrähten und Kupferdrähte den 5-fachen Preis von Edelstahldrähten aufweisen.