OK, ich bin der ganzen Idee nachgegangen und hab mich theoretisch und experimentell mal mit der Temperaturmessung an der Außenwand beschäftigt.
Ich gehe natürlich nicht allzu genau auf die Einzelheiten ein, aber grundsätzlich ist mein Gedankengang folgender:
--> Ich will an der Außenwand des Einkochers die selbe (oder nahe dran) Temperatur messen, wie ich direkt an der Innenseite Messen würde
--> Die Wand des Einkochers stellt einen gewissen Wärmewiderstand dar, also wird sich Wärmeflussabhängig ein Temperaturunterschied einstellen
Grundsätzlich kann man sich das wie bei elektrischem Strom vorstellen (zumindest im statischen Fall...) - Ich hab einen bestimmten Strom und einen Widerstand. Ich messe das Potential an beiden Seiten gegen Ground - dann hab ich sozusagen die "Temperaturen" auf diesen Seiten. Damit dieses Potential auf den zwei Seiten meines "Widerstandes" so gleich wie möglich ist, muss der gesamte Wärmefluss ("Strom") vorwiegend durch einen größeren, dahinterliegenden "Widerstand" dominiert werden.
--> Wenn ich die Temperatur an der Außenseite meines Einkochers an die Temperatur an seiner Innenseite angleichen möchte, muss ich nach der Außenseite einen viel größeren Wärmewiderstand anbringe.
So weit so logisch - natürlich muss ich auch wie besprochen die Temperaturverteilung in meinem Einkocher so homogen wie möglich machen, daher ist hier ein Rührwerk unerlässlich.
Für meine Berechnungen bin ich von einer eindimensionalen Variante ausgegangen (da die auftauchenden Radien des Einkochers zueinander fast gleich sind. Üblicherweise müsste man rechnen dass der gesamte Wärmestrom sich ja über die Zylinderfläche verteilt, daher pro Flächenelement bei steigendem Radius der effektive Wärmestrom kleiner wird - aber da ich sowieso die Deckelfläche und den beheizten Boden ignoriert hätte war dieser relative "Fehler" unerheblich) und hab die eindimensionale Wärmeleitungsgleichung näherungsweise Zeitabhängig gelöst - Ich werde euch mit den Mathe-details nicht langweilen ;-)
Wenig überraschend stellt sich im stationären Fall eine lineare Temperatur-Radius-Beziehung ein, deren jeweilige Steigung mit dem Wärmeleitungskoeffizienten Lambda zusammenhängt.
ausgehend von wirklich pessimistischen - aber mitunter noch glaubwürdigen Werten (kleines Lambda für die Mantelfläche, relativ großes für die Isolation) kam ich auf eine maximale Abweichung von +/- 0.5 Grad Celsius an der Außenwand des Einkochers, sofern ich eine normale Isomatte rumwickle. Die Zeitliche Abhängigkeit war komplizierter - aber wenn man davon ausgeht dass die Wärmekapazität eines dünnen Stahltopfes vernachlässigbar klein ist gegen die von etwa 20 Litern Wasser kann man mit gutem Gewissen sagen, dass die Außenwand praktisch immer auf fast der selben Temperatur sein müsste.
Also - auf zum Experiment.
Ich besorgte mir ein Rührwerk und drei DS1820 Sensoren sowie etwas Wärmeleitkleber, damit ich die Wärmeübertragung auf den Sensor möglichst effizient gestalten konnte. Ich klebte die drei Sensoren in einer Höhe von etwa 10 cm über die Unterkante des Einkocher-Topfes und stellte die Verbindung zu meinem Raspi her. (Über einen Klinkenstecker, damit ich nicht immer den Einkocher mit den Kabeln rumstehen hab)
Ich füllte etwa 20 l Wasser in den Einkocher und startete das Rührwerk. Etwa alle 5 Minuten dokumentierte ich die Temperatur meines Digitalthermometers (Von hobbybrauerversand.de) und das meiner selbstgebastelten Messung. Wenig überraschend divergierten die Ergebnisse bei steigender Temperatur heftig - allerdings überraschte mich auch hier der bereits bei niedrigen Temperaturen vorhandene Unterschied.
Anschließend leerte ich den Einkocher und befestigte eine zugeschnittene Isomatte so eng wie möglich an dem Einkocher. Ich befüllte ihn wieder mit 20 l frischem Leitungswasser und wiederholte die Messung.
Wie erwartet war der Unterschied der gemessenen Werte bedeutend kleiner, aber verdächtig konstant. Da mich diese Differenz misstrauisch machte, stoppte ich den Heizvorgang bei 48°C um zu überprüfen, ob die Differenz durch das permanente Heizen des Wassers hervorgerufen wurde. Wie man in dem angehängten Plot erkennt stellt sich leider kein Bereich ein, an dem die Temperaturen gleich gemessen werden.
Also nutzte ich aus dass ich auf einem Physikinstitut arbeite und borgte mir ein analoges Eichthermometer aus (Alkohol, -20°C-110°C dT = +/- 0.1°C) und startete die Heizung wieder. Die Kurve des analogen Thermometers gleicht der meiner Außenmessung fast exakt, die maximalen Abweichungen von etwa 0.2°C können wahrscheinlich auf meine Ungeduld beim Messen zurückgeführt werden (ich würd mich aber nicht darauf verlassen)
Fazit 1 - Die Außenmessung durch drei Temperatursensoren funktioniert WUNDERBAR, sofern ein Rührwerk und eine Isomatte verwendet werden.
Fazit 2 - Das unten abgebildete digitale Thermometer misst die Maischtemperatur mitunter mit einer Abweichung von bis zu 3°C - Was nebenbei erklärt, warum meine Kombirastsude so lange brauchten um Jodnormal zu werden...
Stehe für Fragen natürlich zur Verfügung
! Spaßmodus aus!
