[Natuurkunde] Afkoeling van een koperen lichaam in lucht.

Shapeshifter

Ik ben voor een project een spoel aan het doorrekenen om te kijken of de hitte die gegenereert wordt door de spoel af te voeren valt met (vrijwel stilstaande) lucht.

Mijn eerste keus was om te kijken of Newtons Law of Cooling toevallig van toepassing was.

$Afbeelding$

$Afbeelding$

Alleen heb ik geen idee waar ik de constante r vandaan zou moeten halen. Ik kan niet in het lab 2 verschillende waarden van t en T gaan meten want het geheel is een theoretisch model en ik denk dat dit de enige methode is. (deze lijkt me namelijk een extensieve grootheid)

Ik heb ook gekeken naar de verschillende waarden van thermische geleidbaarheid, voor koper is deze ongeveer 385 W/mK en voor lucht ongeveer 0.025 W/mK. Ik kan helaas geen relatie vinden voor 2 lichamen die warmte met elkaar uitwisselen, waarop de thermische geleidbaarheid van toepassing is. Dit is jammer want ik vermoed dat hier de oplossing ligt.

Ik staar me nu al een tijdje dood op dit probleem en ik hoop dat jullie wat inzicht kunnen bieden.

Jan van de Velde

Volgens mij zit je helemaal op de verkeerde weg. Je spoel genereert een bepaalde hoeveelheid warmte Q per seconde, en dit zal dan ook per seconde moeten worden afgevoerd van koper naar lucht over een bepaald oppervlak A bij een bepaald (maximum neem ik aan) temperatuurverschil T

Zoek naar een warmteoverdrachtscoëfficient λ voor koper-lucht en je bent heel wat beter op pad volgens mij.

Shapeshifter

Jan van de Velde schreef:Volgens mij zit je helemaal op de verkeerde weg. Je spoel genereert een bepaalde hoeveelheid warmte Q per seconde, en dit zal dan ook per seconde moeten worden afgevoerd van koper naar lucht over een bepaald oppervlak A bij een bepaald (maximum neem ik aan) temperatuurverschil T

Zoek naar een warmteoverdrachtscoëfficient λ voor koper-lucht en je bent heel wat beter op pad volgens mij.

Je hebt gelijk, ik had warmte moeten gebruiken... En je verdere verhaal klopt ook.

Ik heb een eerdere berekening uitgevoerd met:

Q/t=k*A*ΔT/L

Maar volgens mij heb ik daar de interne geleiding berekend. Wat ik nu graag wil wete is de geleiding naar lucht toe, maar van een warmteoverdrachtscoefficient had ik nog nooit eerder gehoord... (Kan het ook zo snel even niet vinden, heb je toevallig de Engelse term hiervoor?) Was onder de indruk dat ik de 2 verschillende waarden van geleiding moest gebruiken in een of andere formule...

/edit:

Lees nu voor het eerst op NL wiki en daar staat hij dus

$Afbeelding$

λ = k

Dus ik zat in de buurt met geleidingscoefficienten van beide materialen, kan er helaas geen vinden voor een materialenpaar...

Jan van de Velde

warmteoverdrachtscoefficienten zijn ten allen tijde empirisch bepaald en zeker geen exacte waarden.

deze link geeft in elk geval al enig idee van de orde van grootte die je kunt verwachten. Het gaat hierbij over de overdracht van een medium naar het andere via metalen tussenwanden. De warmtegeleidingscoefficiënt van de betrokken metalen zijn zó groot dat de dikte van de wanden in deze waarden buiten beschouwing wordt gelaten. Overdracht moet dus op twee oppervlakken plaatsvinden (zowel in als uit) Als je daarom het dubbele neemt van de lucht-metaal-luchtwaarde voor jouw geval zou je wel eens aardig in de buurt kunnen zitten.

http://www.engineeringtoolbox.com/overall-...ents-d_284.html

misschien is er nog wel wat beters te vinden, maar ik weet ook niet genoeg van de materie af om dat eenvoudig te vinden.

Shapeshifter

Jan van de Velde schreef:warmteoverdrachtscoefficienten zijn ten allen tijde empirisch bepaald en zeker geen exacte waarden.

deze link geeft in elk geval al enig idee van de orde van grootte die je kunt verwachten. Het gaat hierbij over de overdracht van een medium naar het andere via metalen tussenwanden. De warmtegeleidingscoefficiënt van de betrokken metalen zijn zó groot dat de dikte van de wanden in deze waarden buiten beschouwing wordt gelaten. Overdracht moet dus op twee oppervlakken plaatsvinden (zowel in als uit) Als je daarom het dubbele neemt van de lucht-metaal-luchtwaarde voor jouw geval zou je wel eens aardig in de buurt kunnen zitten.

http://www.engineeringtoolbox.com/overall-...ents-d_284.html

misschien is er nog wel wat beters te vinden, maar ik weet ook niet genoeg van de materie af om dat eenvoudig te vinden.

Dus, wat jij zegt is, neem de waarde voor lucht (steam?) door metaal, dan weer lucht

Steam -> Copper -> Air = 17 W/m2 K

Deze waarde moet verdubbeld worden, vanwege in- en uitgang. Vervolgens, kan ik in weze eerdergenoemde formule: Q/t=k*A*ΔT/L gebruiken om een idee te krijgen van de overdracht.

Dus in mijn geval:

Q/t = 34 * 0.007853982 * 3.297881696 / 0.02 = 44.03255386 K/s

(na 1 s) - (Heb het in K uitgedrukt voor het gemak)

Als dat zo is, dan hoef ik niet in te zitten over warmteproblemen aangezien de afdracht een factor 13 hoger is dan de aandracht.

Gosse

WAt betreft de geleidscoefficient heb ik altijd geleerd dat je in de overall formule uitgaat van een waar de u. Dus Q/t = U.A*dT.

Deze U komt dan voor geleiding voort uit de warmtegeleidingscoefficient en de dikte. Als hij maar door 1 materiaal gaat. bijvoorbeeld een laag koper. dan wordt de U = lambda / D (w/m.k) / (m) = W/m2.K

De overdracht van de plaat naar de lucht is geen geleiding maar vrij convenctie, of gedwongen convectie hiervoor gelden weer hele andere relaties.

Voor convectie wordt de U anders bepaald, veel ingewikkelder. Voor meer info zie boek van den AKker / Mudde :

mail.vssd.nl/hlf/c014inhenh01.pdf

Jan van de Velde

@Gosse: lees aub de boel hierboven nog eens goed door: daar zijn we nou precies over bezig, warmte-OVERDRACHT ipv warmte-GELEIDING.

Gosse

Volgens mij heb je in de beschreven situatie te maken met vrije convectie. In de link die ik heb gegeven staat dit beschreven op bladzijde 139.

De overdrachtsconstante U volgt dan uit een Nusselt relatie (Nu)

U = Nu*lambda/D

waarin Nu afhankelijk is van de situatie en een functie is van Grashof en Prandtl hoe het allemaal precies werkt weet ik ook niet (meer) maar ik hoop dat je aan de hand van het boek iets verder kunt komen.

Jan van de Velde

Dat mag fysisch waar zijn, in de ingenieurspraktijk zijn daarvoor ook simpele coëfficienten gegeven die de conclusie zijn van die ingewikkelder oplossing die je hier aandraagt. De waarden in het lijstje uit de link die ik gaf zijn typisch dat soort waarden.

Aan de hand van vergelijkbare lijstjes wordt in de bouw ook gewerkt met simpele U-waardes voor het warmteverlies door diverse soorten muren, glas etc. Zelfs BINAS geeft zo'n lijstje in tabel 28C. Moet je er eventueel nog wel windtoeslagen e.d. opzetten, want dat spul geldt bij windsnelheid 0 m/s.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[Natuurkunde] Afkoeling van een koperen lichaam in lucht.

[Natuurkunde] Afkoeling van een koperen lichaam in lucht.

Re: [Natuurkunde] Afkoeling van een koperen lichaam in lucht.

Re: [Natuurkunde] Afkoeling van een koperen lichaam in lucht.

Re: [Natuurkunde] Afkoeling van een koperen lichaam in lucht.

Re: [Natuurkunde] Afkoeling van een koperen lichaam in lucht.

Re: [Natuurkunde] Afkoeling van een koperen lichaam in lucht.

Re: [Natuurkunde] Afkoeling van een koperen lichaam in lucht.

Re: [Natuurkunde] Afkoeling van een koperen lichaam in lucht.

Re: [Natuurkunde] Afkoeling van een koperen lichaam in lucht.