temperatuursgradient berekenen

Moderator: physicalattraction

Berichten: 203

temperatuursgradient berekenen

Hoi,
 
ik heb een probleem met een reactor. Ik weet namelijk niet zeker of de temperatuur die ik meet goed is. De reactor is een hoole buis van 50 cm hoog en er wordt gas gevoed aan de bovenkant. In het midden zit een holle buis van onder naar boven toe. Alles is gemaakt van metaal (rvs). De holle buis dient om een thermokoppel te kunnen plaatsen op willekeurige hoogte en zo de temperatuur te meten. Naar onder toe koelt de buis sterk af.
Mijn vraag is: Komt dit doordat de buis iets naar buiten steekt en zo via geleiding koeling plaatsvindt? Zoja, kan ik dit berekenen? Ik zou een proefje met stikstofgas kunnen doen om een en ander te staven.
 
mvg
 
Tom    

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: temperatuursgradient berekenen

De vraagstelling is veel te vaag.
 
Zonder een tekening van het hele gebeuren is hier geen zinnig antwoord op te geven.
 
En over welke temperaturen hebben we het hier?
Is de reactie exotherm of endotherm?
 
Bovendien moet je je realiseren dat een thermometer of thermokoppel zijn eigen temperatuur meet. In het ideale geval is die gelijk aan het medium waarin hij zich bevindt, dat is in dit geval de temperatuur van het gas in de binnenste holle buis. Maar dat is niet noodzakelijkerwijs dezelfde temperatuur als het reactiemedium op de zelfde hoogte. Ik zie althans niet hoe je met de door jou genoemde opzet daadwerkelijk het temperatuursprofiel in de reactor zou kunnen meten simpelweg door het thermokoppel vertikaal te bewegen door de binnenste buis. Het klinkt allemaal nogal naïef.
Maar zonder tekening blijft het voor buitenstaanders zoals ik natuurlijk maar gokken welke temperatuur de thermokoppel nou werkelijk zal meten.

Berichten: 203

Re: temperatuursgradient berekenen

Tekening kan ik niet geven, de reactor is een holle buis met daarin een veel kleinere holle buis gestoken waarin het thermokoppel geplaatst is.
Temperatuur reactor inwendig is ca 250°C.
Wanddikte van de reactor inclusief isolatie is 4-5 cm.
 
Reactie is nauwelijks endotherm of exotherm, dat effect kan verwaarloosd worden.
 
Je kunt het naïef noemen of 'niet weten' of 'onkunde' van de bedenkers/bouwers. Daarom stel ik mijn vraag hier.
 
Ik hoef het niet exact te weten, ik wil een indruk krijgen. Stel je hebt een vat met daarin stikstofgas van 250°C en je steekt daarin een holle buis met uitwendige diameter van 6 mm en inwendig 3 mm. Deze buis is van RVS en steekt 5 cm uit de reactor. Wat heb je nog meer nodig? Welke formules zijn hier van toepassing?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: temperatuursgradient berekenen

Zoals ik al eerder zei: de thermokoppel meet zijn eigen temperatuur, en dat is op z'n best die van het medium waarin die zich bevindt.
 
Bijvoorbeeld: als die 6/3 mm holle buis zowel aan de bovenzijde als aan de onderzijde gedeeltelijk open is dan is die buis een soort van schoorsteen, en zal er wat koude lucht van onderaf de buis instromen, langs de thermokoppel stromen,  en daarna als verwarmde lucht aan de bovenkant uitstromen. De op en neer bewegende thermokoppel meet dan in feite het temperatuursprofiel van de schoorsteenlucht en die lucht zal onderaan aanmerkelijk kouder zijn dan 250 oC.
 
Deze buis is van RVS en steekt 5 cm uit de reactor.
Is die 5 cm geisoleerd? Zo nee, waarom niet?

Berichten: 203

Re: temperatuursgradient berekenen

De holle buis is van de bovenkant gesloten zodat de gassen uit de reactor niet vrij naar buiten kunnen stromen.  Omdat de onderkant het koudst is neem ik aan dat er bijna geen luchtstroming plaatsvindt.
 
Die 5 cm is geisoleerd tot de laatste 3 mm.

Berichten: 203

Re: temperatuursgradient berekenen

Zou ik dit kunnen aanpakken alsof het een warmtewisselaar is?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: temperatuursgradient berekenen

De holle buis is van de bovenkant gesloten zodat de gassen uit de reactor niet vrij naar buiten kunnen stromen.
Zonder tekening had ik de indruk dat de binnenste buis volledig door de reactor liep, dus zowel van onder als van boven open naar de buitenlucht.
Als ik het nu goed begrijp loopt de binnenste buis niet helemaal door tot de topwand van de reactor en is daarom van boven gesloten.
Er zit dus stilstaande lucht in de buis?
Omdat de onderkant het koudst is neem ik aan dat er bijna geen luchtstroming plaatsvindt.
Deze redenering is me niet duidelijk.

Berichten: 203

Re: temperatuursgradient berekenen

koude lucht daalt. Maar het koudste punt is het laagst en ik verwacht daarom weinig luchtstroming (convectie).

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: temperatuursgradient berekenen

De reactor is maar 50 cm hoog, dus ik kan me niet voorstellen dat er een groot luchttemperatuursverschil tussen boven en onder kan zijn als die lucht in feite stil staat.
Een 3 mm gaatje (met daarin de thermokoppel) aan de onderzijde afsluiten, om convectie met de buitenlucht te vermijden, lijkt me niet zo moeilijk
 
Als de reactor op 250 oC opereert, welke temperturen heb je dan met de thermokoppel boven en onder in de binnenste buis gemeten?

Berichten: 203

Re: temperatuursgradient berekenen

Ik heb een tijd geleden de temperatuursgradient opgenomen en wat ik zag dat helemaal bovenin (waar het gas wordt ingeleid dat bijna op temperatuur is) de temperatuur iets lager was. Logisch resulteert dit in een delta T van zo'n 10°C. Nadat het gas 10 cm in de reactor heeft afgelegd is gedurende de volgende 20 cm de temperatuur 250°C plus/min 2°C. Vervolgens daalt de temperatuur in de onderste helft met circa 70 graden tot 180°C. Na extra isoleren aan de onderzijde waardoor de onderkant en de thermokoppelbuis minder warmte konden afgeven, werd de gradient minder zo'n 50 graden en heb ik dus nu een temperatuur van circa 200°C van het gas dat de reactor uitkomt. Ik zal morgen of overmorgen eens met een hotgun de onderkant verwarmen tot 100-150°C en kijken wat de temperatuur doet.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: temperatuursgradient berekenen

.... en heb ik dus nu een temperatuur van circa 200°C van het gas dat de reactor uitkomt.
Je bedoelt dat de thermokoppel onderin de buis circa 200 oC aangeeft?
 
Wordt de temperatuur van het procesgas ná de reactor nog ergens gemeten? Bijvoorbeeld in de leiding? Of in een vat na de reactor?
 
Zonder processchema en reactortekening blijft het allemaal nogal vaag.
Wat en hoeveel stroomt er eigenlijk door die reactor, en welke reacties gebeuren daar?
Of is dat allemaal geheim?
 
Bedenk ook dat het feit dat de reactie-enthalpie nihil is, niet betekent dat de temperatuur van het procesmedium dus constant is. Het product heeft gewoonlijk een andere soortelijke warmtecapaciteit dan de voeding, dus dezelfde enthalpie kan een andere temperatuur geven.
Dus wie weet: misschien is het procesmedium echt maar 200 oC aan de reactoruitlaat?

Berichten: 203

Re: temperatuursgradient berekenen

Ik kan helaas niet veel meer details geven, dus het zal hierbij moeten blijven. Ik zal wel laten weten of de hotgun geholpen heeft, dan weet ik of in ieder geval een deel van de temperatuursdaling te wijten is aan warmteverlies via de holle buis.
 
Het temperatuursprofiel is bij verschillende processen ruwweg hetzelfde. Dus verandering van het reactiemedium is het niet.

Berichten: 203

Re: temperatuursgradient berekenen

afgelopen week de buis van de buitenkant verwarmd met een hotgun. Hierdoor neemt de temperatuur binnen toe met meer dan 20°C. Warmteverlies of een verkeerde interpretatie van de temperatuur is hier vrijwel zeker het geval. Lastig geval van een verkeerde constructie om de correcte temperatuur te achterhalen.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 2.386

Re: temperatuursgradient berekenen

afgelopen week de buis van de buitenkant verwarmd met een hotgun.
Het is me niet duidelijk wat je nou precies opgewarmd hebt.
Het stukje binnenste buis wat onder uit de reactor steekt en al geisoleerd is?
Hierdoor neemt de temperatuur binnen toe met meer dan 20°C.
Was de reactor toen in gebruik op 250 oC ?
Of buiten gebruik en gevuld met koud gas?
In het laatste geval zegt de meting in feite niets.

Berichten: 203

Re: temperatuursgradient berekenen

Ik heb een gedeelte van de isolatie verwijderd en de reactor aangezet. Vervolgens de temperatuur bij de uitgang gemeten. Daarna met een hotgun verwarmd om te zien of er substantiële verwarming plaats zou vinden. Dat vond er mijns inziens plaats >20°C. Ik denk dat de onderkant die niet verwarmd wordt samen met het uitsteeksel teveel warmteverlies geven. Misschien tracing tussen de isolatie en reactor plaatsen om het warmteverlies te beperken.

Reageer