Springen naar inhoud

Stijgsnelheid warme lucht


  • Log in om te kunnen reageren

#1

rdohmen

    rdohmen


  • 0 - 25 berichten
  • 14 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 20 februari 2008 - 22:24

Kijkend naar een rokende schoorsteen vroeg ik me af hoe snel de rook (warme lucht) stijgt?

Hoe zou je dat kunnen berekenen? Er zijn natuurlijk heel veel factoren die deze eenvoudige vraag kunnen compliceren (warmte-uitwisseling met de omgeving, uitzetting van de warmere lucht nadat die de schoorsteen verlaten heeft, turbulentie rond de warme lucht, wind).

ik ben dus op zoek naar een eenvoudig model dat de stijgsnelheid van warme lucht uit een schoorsteen redelijk kan benaderen.

Rene

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44849 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 21 februari 2008 - 23:47

Dat kan héél snel gaan. Op mijn bedrijfje vroeger stond er een 12 m hoge bakstenen schoorsteen met een diameter van een ruime meter, ooit bedoeld als rookgasafvoer van een oliegestookte Schotse ledenketel. De verwarming niet meer nodig, het "ketelhuis" werd verbouwd tot pomphuis, opslagplaats en werkplaatsje. Bij reparatie en verbouwing van de rest van het bedrijf kwamen grotere hoeveelheden oud en vrij proper hout vrij, dat ik de eerste keer argeloos onderaan in het rookkanaal stapelde en er vervolgens de brand in stak. Ik wist niet wat me overkwam :D . Toen het een keer goed ging branden begon het ding een lawaai te maken als een startende straaljager en werden stukjes hout mee de schoorsteen ingezogen. Ik wist niet hoe snel ik daar de slang op moest zetten. :D Volgende malen heb ik in véél beschaafdere hoeveelheden gelijk gevoerd.

De basistheorie is simpel: Bij toenemende temperatuur heeft lucht een geringere dichtheid. Zeg nou eens dat je je rookgastemperatuur naar 300 °C krijgt, dan betekent dat ruwweg dat de dichtheid van de lucht in je schoorsteen halveert.

Laten we eens een schoorsteentje nemen met een doorsnede van 1 dm² en 8 m hoog. In die schoorsteen bevindt zich dan 80 L lucht aan 0,65 g/L . Dichtheid van normale buitenlucht is ongeveer 1,3 g/L. In de schoorsteen zit dus 52 g minder lucht dan in een vergelijkbare luchtkolom buiten. da's dus ongeveer een halve newton minder die op die dm² doorsnee drukt. Een drukverschil tussen boven- en onderkant van de schoorsteen van 50 Pa dus, of als je het anders wil benaderen, een kracht van 0,5 N op een massa van 0,05 kg, da's voldoende voor een versnelling van 10 m/s².

De vraag wordt dan, bij welke stroomsnelheid wordt de leidingweerstand van je 8 m schoorsteen ook 0,5 N? Da's goed te berekenen, maar daar komen al heel wat heftiger formules bij kijken.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#3

Doffer

    Doffer


  • >100 berichten
  • 232 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 08 januari 2013 - 20:18

Beste Jan,

Als ik het goed begrijp gebruik je de volgende forume om de drukwinst te bepalen:
^P= I x ^rho x 10 / A [Pa]
^P= drukverschil in Pa
I= inhoud in m3
^rho = verschil in dichtheid in kg/m3
A= oppervlak in m2

Ik zit met de onderstaande situatie, een gesloten system met een buffervat met water.
Het water aan de bovenkant van het vat is 30*C en aan de onderkant is 35*C.
Het vat heeft een diameter van 1 meter en is 2 meter hoog.

Nu wil ik de stijgsnelheid van het warme water onder bepalen.

Inhoud = 1.57 m3
Dichtheid water van 30*C = 995.71 kg/m3
Dichtheid water van 35*C = 994.08 kg/m3
Oppervlak = 0.785m2

Drukverschil wordt dan
1.57 x (995.71-994.08) x 10 / 0.785 = 32,6 Pa

Uitgaande van een laminaire stroming kan het drukverlies bepaald worden met het Moodydiagram.
^h=f x v^2 x L / (D x 2G)
Waarbij
f= 64/Re
Waarbij
Re= D x V x rho / dyn

V is snelheid in m/s
^h is drukverschil in m
L is lengte in m
D is diameter in m
G is valversnelling 9,8 m/s^2
Dyn = dynamische viscositeid in kg/m.s

De dynamische viscositeid van water is temperatuur afhankelijk
Dyn 30*C = 0.000798 kg/m.s
Dyn 35*C = 0.000720 kg/m.s

^h = ^p / 10000 = 0,0032 m waterkolom

Uit de bovenstaande 3 formules kan de snelheid gehaald worden:
V= D^2 x ^h x rho x G / (32 x L x Dyn)
De snelheid wordt dan:
1^2 x 0.0032 x 994,08 x 9,8 / (32 x 2 x 0,00072)= 676m/s

Mijn vragen:

Dien ik bij de eerste berekening niet de halve inhoud van het vat te nemen omdat de onderste helft 35*C is en de bovenste helft 30*C?

Dien ik bij de eerste berekening niet het halve oppervlak van het vat te nemen omdat 35*C water omhoog zal stromen en 30*C water omlaag zal zakken?

Is de berekende snelheid van 676 m/s niet extreem snel, wat is hier verkeerd gegaan?

Bijgevoegde miniaturen

  • Buffervat met warmtepomp en koelmachine in een.jpg





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures