Hallo, ik zit momenteel bezig aan mijn masterproef, deze handelt over het berekenen van de benodigde lengte van een coil (warmtewisselaar) in een opslagtank. Deze opslagtank wordt op een bepaalde temperatuur gehouden. Maar tijdens de warmteverlies-berekeningen zit ik met een probleem, namelijk het verlies via de bodem. Momenteel reken ik dat de bodem een temperatuur heeft van ong 10 a 15 graden, afhankelijk waar de tank geplaatst wordt.
Deze tank staat nog op een ondergrond van beton of asfalt, dus met deze hou ik rekeningen in de berekeningen, namelijk met hun dikte en lambda waarde, maar de afgifte van warmte van de rand van de ondergrond naar de "aarde" heb ik geen gebruik gemaakt van een alfa waarde, aangezien deze normaal groot genoeg is dat je ze kunt verwaarlozen om het verlies te berekenen. Maar als je de tank nu laat opwarmen, dan zal de bodem toch ook beginnen opwarmen, waardoor het verlies naar de bodem kleiner wordt, aangezien de temperatuur stijgt. Hierbij zou ik graag weten hoe ik het best dit verlies bereken, en of het opwarmen van de bodem hierbij veel invloed heeft.
mvg, Wouter
Laatste berichten
-
00:15
[scheikunde] Kan chloorgas de geleiding van elektriciteit belemmeren? 9
-
22:27
positie 1
-
21:15
Weerfrustratie 9
-
18:24
Schroefdraad berekening 5
-
18:08
geen minkowski-ruimte toch? Doe ik dit nou fout? 15
-
14:16
do-re-mi-fa-so vliegtuigen 7
-
14:16
Kunnen quantum Zonnecellen 190% quantum efficiënt zijn 3
-
13:57
De Euro Nederlandse 100 qubit computer komt eraan
-
10:42
projectiel 8
-
10:37
Verschil tussen deze 2 vragen 5
-
09:25
[scheikunde] berekeningen labo vitamine c bepaling 1
-
22 apr
[wiskunde] rode en witte ballen verdelen 8
-
22 apr
Rotatie van het heelal 41
-
22 apr
Muntje opgooien 14
-
21 apr
Reactiviteit silyl enol ethers 1
-
21 apr
Criterium voor vochtretentie
-
21 apr
speciale rel. theorie 5
-
21 apr
Vogels in de stad zijn goede klussers
-
21 apr
Ervaringen met "herontdekkingen" 15
-
20 apr
Herleiden afmetingen vanaf een foto 19
Nieuwsberichten
-
04 mar
Een nieuw soort magnetisme: altermagnetisme
-
31 okt
AI kan via stem diabetes vaststellen 11
-
21 okt
Einstein krijgt wéér gelijk 45
-
07 feb
witter dan wit 20
-
19 jun
irrigatie en de aardas
Warmteverliezen opslagtank
Moderator: physicalattraction
Re: Warmteverliezen opslagtank
Nog geen antwoorden, wat volgens mij duidt op onduidelijkheid (in elk geval bij mij).
Je zegt dat de tank op een temperatuur wordt gebracht. Hoe, met de wisselaar of van buitenaf? Is de temperatuur hoger dan die van de omgeving? Wat zit er in de tank?
Je zegt dat de bodem warmer wordt. Hoe, door geleiding van de tank, door warmtestromen binnenin, of alleen door het warmer worden van de inhoud. Ik neem tenminste aan dat de gewenste temperatuur hoger is dan de omgeving heeft.
Mijn algemene beeld is een metalen tank, bovenop een betonnen ondergrond, medium erin, wisselaar erbij in, warmtetoevoer via de wisselaar. Klopt dat dan? Kun je een kleine samenvatting geven van je rekenmodel?
Je zegt dat de tank op een temperatuur wordt gebracht. Hoe, met de wisselaar of van buitenaf? Is de temperatuur hoger dan die van de omgeving? Wat zit er in de tank?
Je zegt dat de bodem warmer wordt. Hoe, door geleiding van de tank, door warmtestromen binnenin, of alleen door het warmer worden van de inhoud. Ik neem tenminste aan dat de gewenste temperatuur hoger is dan de omgeving heeft.
Mijn algemene beeld is een metalen tank, bovenop een betonnen ondergrond, medium erin, wisselaar erbij in, warmtetoevoer via de wisselaar. Klopt dat dan? Kun je een kleine samenvatting geven van je rekenmodel?
-
- Berichten: 11
Re: Warmteverliezen opslagtank
idd, je veronderstelling klopt,
Q ̇=(T_i-T_u)/(1/(α_olie*A)+e_staal/(λ_staal*A)+e_beton/(λ_beton*A))
hierbij is e de dikte
a de alfawaarde, overdrachtscoëficiënt
en lambda de geleidingscoëficiënt
dit is berekening van verlies via bodem
Q ̇=(T_i-T_u)/(1/(α_olie*A)+e_staal/(λ_staal*A)+e_beton/(λ_beton*A))
hierbij is e de dikte
a de alfawaarde, overdrachtscoëficiënt
en lambda de geleidingscoëficiënt
dit is berekening van verlies via bodem
Re: Warmteverliezen opslagtank
En nu is de vraag misschien, of je opwarming van de verschillende onderdelen mee moet tellen of niet. Volgens mij niet. Je schrijft de warmtestroom als temperatuur gedeeld door 'warmteweerstand', dan is het normaal dat tussen de verschillende media / lagen een temperatuurverschil is. De aarde vat je op als constante temperatuur, de betonlaag daarop geef je zo'n dikte dat de dissipatie naar de aarde toe klopt.
Punt van twijfel is verder, of je geen randeffecten mee hoeft te rekenen. Het beton rond de tankbodem wordt ook warm en geleidt dus warmte. Volgens mij is er voor die situatie een vereenvoudigde formule, waarbij je op één punt warmte toevoert, die zich vervolgens radiaal verspreidt. Ik zal even met je meezoeken naar die formule, als je aangeeft dat dat inderdaad is wat je bedoelt.
Punt van twijfel is verder, of je geen randeffecten mee hoeft te rekenen. Het beton rond de tankbodem wordt ook warm en geleidt dus warmte. Volgens mij is er voor die situatie een vereenvoudigde formule, waarbij je op één punt warmte toevoert, die zich vervolgens radiaal verspreidt. Ik zal even met je meezoeken naar die formule, als je aangeeft dat dat inderdaad is wat je bedoelt.
-
- Berichten: 11
Re: Warmteverliezen opslagtank
het is zo dat het verlies gelijk is aan het temperatuursverschil
maar door het warmteverlies in de bodem, zal deze bodem toch opwarmen?
waardoor het verschil kleiner wordt, dus kleinere warmtestroom naar de bodem toe
maar door het warmteverlies in de bodem, zal deze bodem toch opwarmen?
waardoor het verschil kleiner wordt, dus kleinere warmtestroom naar de bodem toe
Re: Warmteverliezen opslagtank
Maar dan ga je toch een paar zaken doorelkaar halen. Ten eerste, warmte en temperatuur zijn niet het zelfde. Temperatuur is een toestand, warmte en energie zijn hoeveelheden.
Stel ik heb een metalen staaf, die ik aan één kant verwarm, ik houd de temperatuur daar op 400 graden C. De andere kant staat in ijswater met een constante temperatuur van nul. De geleiding van het metaal noem ik even lambda, dan is de weerstand te berekenen als R=1/lambda. Nu is de warmtestroom door de staaf gelijk aan Q=400/R. Om de situatie te behouden moet ik voortdurend die Q toe blijven voeren, dan blijft de temperatuur 400 graden aan mijn eind, en de eerste tijd (tot het ijs gesmolten is) 0 graden aan de andere kant. De temperatuur verloopt nu dus van 400 tot nul, middenin 200 dus. Dat door het toevoeren van warmte aan mijn kant de staaf in het midden heter wordt is niet van invloed op de warmtestroom! Sterker nog, zonder die opwarming zou de energie niet verder kunnen stromen naar het koude eind van de staaf.
Lees hierover vooral even op wikipedia en hier in het forum.
Stel ik heb een metalen staaf, die ik aan één kant verwarm, ik houd de temperatuur daar op 400 graden C. De andere kant staat in ijswater met een constante temperatuur van nul. De geleiding van het metaal noem ik even lambda, dan is de weerstand te berekenen als R=1/lambda. Nu is de warmtestroom door de staaf gelijk aan Q=400/R. Om de situatie te behouden moet ik voortdurend die Q toe blijven voeren, dan blijft de temperatuur 400 graden aan mijn eind, en de eerste tijd (tot het ijs gesmolten is) 0 graden aan de andere kant. De temperatuur verloopt nu dus van 400 tot nul, middenin 200 dus. Dat door het toevoeren van warmte aan mijn kant de staaf in het midden heter wordt is niet van invloed op de warmtestroom! Sterker nog, zonder die opwarming zou de energie niet verder kunnen stromen naar het koude eind van de staaf.
Lees hierover vooral even op wikipedia en hier in het forum.
-
- Berichten: 11
Re: Warmteverliezen opslagtank
ja, maar de gehele staaf, dus ook het midden van de staaf reken je als warmteweerstand, dus kun je niet zeggen dat de opwarming van dat stuk in de bodem niet belangrijk is, want als ik met de constante temperatuur van de ondergrond zou werken, dan zou ik toch moeten een bepaalde diepte van de bodem als warmteweerstand rekenen?
dus zou ik minder verlies krijgen naar het andere stuk van de bodem?
dus zou ik minder verlies krijgen naar het andere stuk van de bodem?
Re: Warmteverliezen opslagtank
Ja dat heb je toch gedaan? Je hebt lamda en e beton in je formule.ja, maar de gehele staaf, dus ook het midden van de staaf reken je als warmteweerstand, dus kun je niet zeggen dat de opwarming van dat stuk in de bodem niet belangrijk is, want als ik met de constante temperatuur van de ondergrond zou werken, dan zou ik toch moeten een bepaalde diepte van de bodem als warmteweerstand rekenen?
Dat begrijp ik niet. Kun je een schetsje maken?dus zou ik minder verlies krijgen naar het andere stuk van de bodem?
-
- Berichten: 11
Re: Warmteverliezen opslagtank
jij zegt dat de opwarming van de bodem geen invloed heeft op je verlies.
maar als je nu die staaf bekijkt en je 0° niet continu 0° is, maar opwarmt naar 15°, dan zal je verlies toch kleiner zijn?
dit is wat bij dit onderwerp zo is volgens mij, de tank staat op een betonlaag die op de aarde ligt, maar de aarde onder de beton zal opwarmen, waardoor de Tuit groter wordt en dus ook het temperatuursverschil kleiner wordt, waardoor er minder verlies is, of is deze veronderstelling verkeerd ?
maar als je nu die staaf bekijkt en je 0° niet continu 0° is, maar opwarmt naar 15°, dan zal je verlies toch kleiner zijn?
dit is wat bij dit onderwerp zo is volgens mij, de tank staat op een betonlaag die op de aarde ligt, maar de aarde onder de beton zal opwarmen, waardoor de Tuit groter wordt en dus ook het temperatuursverschil kleiner wordt, waardoor er minder verlies is, of is deze veronderstelling verkeerd ?
Re: Warmteverliezen opslagtank
Uit je formule blijkt, dat je een warmtegeleiding hebt door beton. Dat lijkt me juist, want de warmte zal via tankbodem en betonlaag in de aarde gaan. Maar de aarde onder gebouwen heeft een constante temperatuur van 7 graden.
Dit is (voor een beperkte tijd, want er zijn geen voorwerpen op aarde die groter zijn dan de aarde) te vergelijken met ijswater. Dat zal de eerste x minuten zeker 0 graden blijven, nl. zolang er nog ijs is. De ijswaterbak is dus een warmtereservoir van beperkte grootte, de aarde daarentegen heeft voor practische berekeningen een onbeperkte grootte.
Wat jouw taak is bij het beton, is het volgende: je moet uitvinden hoe diep en hoe ver vanaf de tank de warmte doordringt. Je weet de geleidingscoefficient van beton, er zijn differentiaalvergelijkingen voor de verspreiding van warmte door een blok materiaal (3-dimensionaal). http://nl.wikipedia.org/wiki/Eindige-elementenmethode
Bij het puntvormig toedienen van warmte in een blok waarvan de randen op een vaste temperatuur worden gehouden kun je de vergelijkingen vereenvoudigen. Ik zal proberen dit voor je af te leiden als je daar wat aan hebt.
Dit is (voor een beperkte tijd, want er zijn geen voorwerpen op aarde die groter zijn dan de aarde) te vergelijken met ijswater. Dat zal de eerste x minuten zeker 0 graden blijven, nl. zolang er nog ijs is. De ijswaterbak is dus een warmtereservoir van beperkte grootte, de aarde daarentegen heeft voor practische berekeningen een onbeperkte grootte.
Wat jouw taak is bij het beton, is het volgende: je moet uitvinden hoe diep en hoe ver vanaf de tank de warmte doordringt. Je weet de geleidingscoefficient van beton, er zijn differentiaalvergelijkingen voor de verspreiding van warmte door een blok materiaal (3-dimensionaal). http://nl.wikipedia.org/wiki/Eindige-elementenmethode
Bij het puntvormig toedienen van warmte in een blok waarvan de randen op een vaste temperatuur worden gehouden kun je de vergelijkingen vereenvoudigen. Ik zal proberen dit voor je af te leiden als je daar wat aan hebt.
-
- Berichten: 11
Re: Warmteverliezen opslagtank
ik denk dat voor wat ik deze verliezen nodig heb, het voldoende is met de algemene formule te werken, zodat het beton werkt als een extra laag warmteweerstand. Mijn enigste reden van twijfel was de opwarming van de aarde of niet, maar aangezien u beweerd dat ik deze mag aannemen als 7 graden onder de tank, zal ik dit ook zo gebruiken.
Bedankt voor de hulp.
Ook zit ik nog met een probleem aan de dakberekeningen, het dak loopt in een kegelvorm met als hoek 11.2 graden tussen schuine zijde en de horizontale. maar in het dak zit er altijd een luchtlaag, mag ik deze luchtlaag rekenen als een puur isolator, dus met zijn lambda waarde, of moet ik rekenen dat er natuurlijke beweging zal zijn van de lucht en dat deze warmte zal laten verliezen naar het dak?
Als ik namelijk reken dat het een puur isolator is, heb ik maar 900W verlies, maar als ik reken dat er beweging is door de lucht en hier een alfa waarde uit haal, kom ik een verlies uit van 12kW
mvg
Bedankt voor de hulp.
Ook zit ik nog met een probleem aan de dakberekeningen, het dak loopt in een kegelvorm met als hoek 11.2 graden tussen schuine zijde en de horizontale. maar in het dak zit er altijd een luchtlaag, mag ik deze luchtlaag rekenen als een puur isolator, dus met zijn lambda waarde, of moet ik rekenen dat er natuurlijke beweging zal zijn van de lucht en dat deze warmte zal laten verliezen naar het dak?
Als ik namelijk reken dat het een puur isolator is, heb ik maar 900W verlies, maar als ik reken dat er beweging is door de lucht en hier een alfa waarde uit haal, kom ik een verlies uit van 12kW
mvg
