Springen naar inhoud

[Natuurkunde] Opwarming van water stromend in een buis


  • Log in om te kunnen reageren

#1

supern0va

    supern0va


  • 0 - 25 berichten
  • 14 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 21 februari 2008 - 13:50

Ik probeer uit te zoeken wat er allemaal in welke mate van invloed is op het opwarmen van water dat door een buis stroomt, met een vlam. Ik heb een aantal formules gevonden die iets zeggen over warmtestroom, afhankelijk van oppervlakte / diameter / wanddikte etcetera. Echter voor zover ik kan overzien blijkt daaruit dat er twee keer zoveel energie aan het water wordt overgedragen als de warmtegeleidingscoefficient van het buismateriaal twee keer zo hoog is.

Gevoelsmatig denk ik dat dat niet klopt. Immers de warmtegeleidingscoefficient van koper is ongeveer 20 keer zo hoog als die van RVS. Moeilijk voor te stellen dat het water door een RVS buis met 1 graad stijgt als het water onder gelijke omstandigheden door een koperen buis met 20 graden stijgt. Of mag ik dat niet zo letterlijk overnemen?

Ook de winkler prins technische encyclopedie is hier niet duidelijk over. Zij zeggen dat de warmteoverdrachtsfactor afhankelijk is van het product van

(afstand tot het begin van de buis * temperatuurverschil * dichtheid * warmtegeleidingscoefficient * soortelijke warmte * dynamische viscositeit * uitzettingscoefficient * dynamische viscositeit van het fluidum behorende bij de wandtemperatuur * gemiddelde snelheid van het fluidum * zwaarteveldsterkte * inwendige diameter van de buis)

Maar hieruit blijkt ook een lineair verband tussen bv wanddikte of warmtegeleidingscoefficient, en de eindtemperatuur.

Ik heb een voorstel gemaakt voor een onderzoek. Ik heb het idee dat hier geen waardes uit gaan komen die stroken met bovenstaande theorie.

Geplaatste afbeelding

Wie weet hoe bovenstaande situatie wel theoretisch benaderd kan worden?

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

#2

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8808 berichten
  • VIP

Geplaatst op 21 februari 2008 - 14:17

Ik vermoed dat in de praktijk de beperkende factor niet de geleiding door de wand van de buis is.. als dat wel zo is dan zou het temperatuurverschil idd proportioneel zijn aan de geleidingscoefficient en omgekeerd aan de wanddikte.

In de situatie van je schets denk ik echter dat de beperking zit in de snelheid waarmee warmte van de vlam naar de buis gaat - het meeste gaat er naast, zogezegd. Je zou dat eventueel kunnen staven door bijv een buis te gebruiken die 2x zo groot is in diameter, maar ook een 2x zo dikke wand heeft - als de beperking in de vlam-buis overdracht zit dan zou dat een grotere verwarming moeten opleveren.
Victory through technology

#3

supern0va

    supern0va


  • 0 - 25 berichten
  • 14 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 21 februari 2008 - 14:42

Hallo Benm,

ik snap wat je bedoelt maar mijn doel is juist om na te gaan wat er gebeurt als de buisdiameter gelijk blijft. (Als ik de wanddikte varieer, bedoel ik de binnendiameter. Buiten blijft ie dus gewoon even dik.) Zolang de buitendiameter gelijk blijft kan je gewoon _of de binnendiameter _of de warmtegeleidingscoefficient aanpassen, de meetresultaten moeten dan iets zeggen over die term die je verandert.

Zou het niet zo kunnen zijn dat de warmtegeleiding door straling hier ook een grote rol speelt? Ik bedoel, bovenstaand verhaal gaat alleen over convectieoverdracht. Straling trekt zich niet zoveel aan van materiaal dacht ik, maar meer van de buitenste laag. (warmteopname van reflecterend vs. dof aluminium?)
Ik ga even op wikipedia neuzen. Zou er een manier zijn om dit mee te nemen in het theoretische model?

#4

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8808 berichten
  • VIP

Geplaatst op 21 februari 2008 - 16:49

Ik denk niet dat straling hier belangrijk is, warmte straalt tenslotte niet door een metalen buis heen. Het voornaamste effect zal conductie door het buismateriaal en van buis naar water zijn, en covectie binnen het water een 2e.

Voor de proef zoals geschetst wil best speculeren dat de dikte van de wand van de buis helemaal niets gaat uitmaken, tenminste als het niet zo gek wordt dat het contactoppervlak met het water veel kleiner wordt. Het zou me verbazen als je een fors verschil zou vinden als je zou meten met bijv koperen buizen van 2 cm buitendiameter en 1 resp 2 mm wanddikte.
Victory through technology





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures