Wetenschapsforum

Hoi,

Bij voorbaat: mijn natuurkunde kennis gaat niet verder dan dat beetje van de MAVO en een beetje van MBO en wat google en wikipedia werk.

Wij hebben een 18000 liter waterbak waarin koelwater zit voor het koelen van een oven.

De bak is compleet gemaakt van beton.

De binnen afmeting is 1,5 meter hoog, 3 meter breed en 6 meter lang

Het water niveau is circa 1 meter, de 0,5 resterende meter is ivm een overstort + reserve marge.

de put is afgedekt met een betonnen deksel waar slechts 1 mangat (stalen riolerings putdeksel) in zit ivm onderhoud.

De put zit in de grond onder een parkeer plaats

De put is compleet vervaardigd van gewapend beton, circa 25 cm dik.

De bak ligt ongeveer 50 cm onder de parkeerplaats die met klinkers (en wat wit zand op zwart zand mocht dat wat uitmaken) is geplaveid (of hoe je dat ook noemt).

op 1 punt wordt er water uitgepompt en door ovens gepompt wanneer nodig

op 1 ander punt wordt er water uitgepompt en door een koeltoren gekoeld

Laagste watertemperatuur is dus afhankelijk van de buiten temperatuur.

Nu willen we de rest warmte van de oven gebruiken om een fabriekshal te verwarmen.

De oven verhit ijzer om het te harden.

een cyclus duurt 16 uur. Daarin wordt het ijzer opgewarmd tot 1000 graden, dan afgekoeld, dan opgewarmd tot 650 graden en daarna afgekoeld. Deze cyclus hebben wij minimaal 5 keer per week.

Alle warmte die er uit komt van het koelen van de buitenmantel etc gedurende die 16 uur wil ik even verwaarlozen.

Nu heb ik gevonden dat 1 kilo ijzer 444 joule nodig heeft om 1 graden op te warmen.

In de oven gaat een lading van 750 kilo materiaal (binnenwerk van de oven zelf niet eens meegerekend)

Stel dat de begin temperatuur 20 graden is.

Dan heb ik volgens mij 980 graden en 630 graden = 1610 graden * 750 kilo * 444 joule = 536,13 megajoule.

Ik ga er even van uit dat 1 kilo (dus liter) water 1 graad verwarmen 4186 joule kost

dus mijn 18.000 liter bak wordt dan 536130000 / 4186 / 18000 = 7,11 graden warmer.

Ik heb een hal van 100m x 50m x 10m dus 50.000 kuub lucht

lucht kost 710 joule per kilo om het 1 graad te verwarmen.

1 kuub lucht weeg 1,29 kilo

Dus mijn hal bevat 50.000 * 1.29 = 64500 kilo lucht

Met die 536130000 joule kan ik dus die hal 536130000 / 64500 / 710 = 11,7 graden verwarmen

Dat wil ik natuurlijk niet, ik wil hem op temperatuur houden en hier raak ik een beetje in de war.

Als eerste is er uiteraard verlies op de waterbak.

de max temp is eigenlijk 23 graden maar tijdens hete zomers wordt hij zowiezo wel eens 25 tot soms 26 graden.

Niettemin kan ik hem in de winter makkelijk onder de 23 graden houden.

Stel dat ik die bak op 23 graden wil houden

http://nl.wikipedia.org/wiki/Nederland

Gemiddelden tussen 1971 en 2000 in NL van oktober tot april was 6,275 graden (laagste is januari met 2,8 graden)

vraag 1:

Hoe moet ik nu uitrekenen wat het warmteverlies van die bak van 18 kuub is er van uitgaand dat het water een basis temperatuur van 20 graden heeft en opgewarmd wordt met 7,11 graden en het 24 uur duurt voor dat dat weer gebeurt en de buitenlucht temperatuur 2,8 graden is.

De bak is volledig omsloten met beton en deksel ligt 50 cm onder de grond. Er is wel (continue lichte, soms forse) stroming in die bak ivm oppompen en terugloop van water.

Het belangrijkste is of er na de opwarm cyclus (waarbij het water dus 27,11 graden is) het water na 24 uur nog boven de 20 graden zit en hoeveel graden het dan nog dus, c.q. hoeveel energie ik er aan kan onttrekken.

vraag 2:

Hetzelfde maar nu ga ik ervan uit dat de buitenlucht temperatuur 6,2 graden is.

zijnoot:

Mijn eigen gedachte is dat lucht opwarmen met water makkelijk is, zeker als het gaat om lucht verwarming.

Als ik het met een zonneboiler vergelijk dan is het probleem dat men koud leidingwater opwarmt om mee te douchen (van 7 graden naar 38 graden) wat tig keer meer energie kost dan lucht verwarmen naar 20 graden.

Aangezien het allemaal lage temperatuur is denk ik een groot voordeel te hebben aan warmte opslag in de waterbak (groot opslagvat) maar als ik teveel verlies kan ik beter de warmte uit het koelproces zoveel mogelijk direct transporteren naar de lucht in de fabriekshal.

Ik wil het graag zelf uit kunnen rekenen maar gezien mijn lage kennis is 1 vooraf ingevuld voorbeeld zeer gewaardeerd.