Single stream tube heat exchanger

Mtinus

Hoi,

Ik heb het volgende probleem:

door een stalen buis met wanddikte 1 mm en binnendiameter 15 mm stroomt water met een temperatuur van 70 graden C en een snelheid van 2 m/s. De buis heeft een lengte van 10 meter en is omringd door stilstaande lucht met een temperatuur van 10 graden C. Ik neem aan dat de starttemperatuur van de buis gelijk is aan de temperatuur van de omringende lucht (=10 graden C)

Ik kan met de eindtemperatuur van het water berekenen met:

(Tb,out-Tb,in) / (Tw-Tb,in) = 1 - exp ( - (U/(rho*Uav*Cp)*(4L/Dh))

(aangepast van eq. 7.59a van "a heat transfer textbook' uit de download sectie)

waarbij U=1/( 1/αh + Δxw/λw + Δxi/λi + 1/αc )

Echter, als ik heet water door een koude buis laat stromen zal deze buis gaan opwarmen, tot het moment dat de buis een zekere temperatuur bereikt heeft (aangevoerde energie door water = afgevoerde energie door buitenlucht) wat niet beschreven wordt door de formules. De vraag is nu: hoe bereken ik hoe lang het duurt voordat dit evenwicht bereikt is, en wat de eindtemperatuur van het water is bij dit evenwicht.

Mvg, Tinus

Fred F.

Je hebt het over Δxi/λi , betekent dat dat de buis geisoleerd is?

Als de buis niet geisoleerd is zal de U vrijwel alleen bepaald worden door natuurlijke convectie (hoofdstuk 8 in dat boek) en straling (hoofdstuk 10) aan de luchtzijde, de alfa aan de waterzijde is zo enorm groot dat die weerstand verwaarloosbaar is.

Als de buis wel geisoleerd is zal de isolatie de U bepalen en kun je de rest verwaarlozen.

De vraag is nu: hoe bereken ik hoe lang het duurt voordat dit evenwicht bereikt is,

De wand van de buis zal zeer snel de temperatuur van het water aannemen. Je enorm moeilijke berekeningen maken om te bepalen hoeveel seconden dat duurt, maar is dat werkelijk de moeite waard?

en wat de eindtemperatuur van het water is bij dit evenwicht.

Dat bereken je door U te bepalen en daarna Tb,out op te lossen uit formule 7.57 waarbij je P baseert is op de uitwendige diameter van de buis want het gaat in dit geval om het buitenoppervlak P.L van de buis want de luchtoverdracht is allesbepalend.

Fred F.

en daarna Tb,out op te lossen uit formule 7.57

Waarin je Tlucht moet gebruiken in plaats van Tw

Mtinus

Fred, bedankt voor je reactie! Het gaat in 1e instantie om een niet-geisoleerde buis; Δxi/λi kunnen we vooralsnog dus vergeten.

Kan je misschien toelichten hoe de moeilijke berekeningen er uit zouden zien? De formules die ik ken bevatten namelijk geen tijdscomponent..

Mvg, Tinus

Fred F.

Ik ken daar geen bruikbare formules voor. Je zult dan met finite elements of zoiets moeten werken. Je zou ook het in een spreadsheet kunnen proberen in een tabel met hele kleine tijdstapjes en de lengte opdelen in vele kleine stukjes.

Maar wat is de zin daarvan? Wat kan het jou schelen of het nou 5 of 10 of 15 seconden duurt voor het water uit de leiding de evenwichtstemperatuur bereikt heeft?

Mtinus

het is inderdaad geen issue, ik was alleen benieuwd... Bedankt voor de hulp!

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Single stream tube heat exchanger

Single stream tube heat exchanger

Re: Single stream tube heat exchanger

Re: Single stream tube heat exchanger

Re: Single stream tube heat exchanger

Re: Single stream tube heat exchanger

Re: Single stream tube heat exchanger