Springen naar inhoud

Warmteverlies leidingdeel [warmteleer]


  • Log in om te kunnen reageren

#1

GIR

    GIR


  • 0 - 25 berichten
  • 13 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 mei 2008 - 15:28

hallo allemaal,

ik zou graag de temperatuurdaling van water weten over een bepaalde leiding lengte.
de snelheid van het water is bekend
de warmtegeleidingscoefficient van de leiding is bekend.
de begintemperatuur van het water is bekend
de buitentemperatuur is bekend
en de leiding lengte is bekend.
de leidingdiameters zijn bekend.

ik zoek eigenlijk de benadering waarmee ik zo'n vraagstuk zou kunnen tackelen.

bvd

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

#2

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 28 mei 2008 - 17:20

Ook van belang is wat er aan de buitenkant van de pijp zit. Stilstaande lucht? Is de leiding geisoleerd?

Ben je bekend met Reynolds, Nusselt, Prandtl en Grashof kengetallen?
Zo ja dan zul je die theorie weer even door moeten nemen.

Zo nee dan wordt het moeilijk, maar waarom wil je het warmteverlies dan uitrekenen?
Hydrogen economy is a Hype.

#3

GIR

    GIR


  • 0 - 25 berichten
  • 13 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 mei 2008 - 17:47

nou, je mag er wel van uit gaan dat het gewoon stilstaande lucht is die zich om de leiding bevind.
verder is er geen isolatie.
ik wil dit uitrekenen om te zien of mijn ontworpen leidingsysteem zoals ik het nu gemaakt heb, het water wel warm genoeg laat voordat het bij zijn uiteindelijke tappunt aankomt

#4

dirkwb

    dirkwb


  • >1k berichten
  • 4173 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 28 mei 2008 - 17:48

Ben je bekend met Reynolds, Nusselt, Prandtl en Grashof kengetallen?
Zo ja dan zul je die theorie weer even door moeten nemen.

Nu nog dit beantwoorden want dit heb je nodig.
Quitters never win and winners never quit.

#5

GIR

    GIR


  • 0 - 25 berichten
  • 13 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 mei 2008 - 17:51

met reynolds ben ik bekend. die andere zal ik even induiken kijken of ik er dan uit kom.
alvast bedankt en ik laat wel horen of ik eruit kom of niet :D

#6

GIR

    GIR


  • 0 - 25 berichten
  • 13 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 mei 2008 - 18:01

oke heb het intrnet even afgestruind naar de grashof, nusselt en prandtl. en ik begrijp de getallen wel maar het is veel te specifiek voor wat ik eigenlijk uit wil rekenen. ik moet ik graden celcius weten hoe de temperatuur daalt. het hoeft niet op de 2e decimaal achter de komma. en het maakt ook niet uit of er een graad verschil in zit met de werkelijke situatie. het moet een grove benadering worden.
is hier geen allesomvattende formule voor.

#7

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 28 mei 2008 - 18:41

We kunnen in dit geval voor het gemak wel even aannemen dat de warmteoverdracht van het water naar de pijp, en de warmteoverdracht door de pijpwand heel erg beter zijn dan de warmteoverdracht van de pijp naar de stilstaande lucht (natuurlijke convectie).

De warmteoverdrachtscoefficient door natuurlijke convectie van een pijp naar stilstaande lucht is dan bij benadering:

h = 1,18 * (dT/D)0,25

waarin h = warmteoverdrachtscoefficient, W/m2.K
dT = temperatuursverschil tussen pijp en lucht, oC
D = uitwendige diameter van de pijp, meter

Bijvoorbeeld: 0,2 kg/seconde water in pijp van 50 oC, lucht = 15 oC en D = 25 mm = 0,025 m, dan is dT = 35 oC en h = 7,2 W/m2.K
Dan is warmteverlies Q = h.A.dT
Als de pijp 50 meter lang is dan is z'n oppervlak A= 3,9 m2 en is het warmteverlies Q = 983 W
Temperatuurverlies van het water is dan: Q/(c.m) = 983W /(4186 J/kg.K * 0,2 kg/s) = ~ 1 oC

Dat is niet veel maar dat is dan ook voor stilstaande lucht. Als het een beetje waait wordt dat al snel veel meer.

Veranderd door Fred F., 28 mei 2008 - 18:43

Hydrogen economy is a Hype.

#8

GIR

    GIR


  • 0 - 25 berichten
  • 13 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 mei 2008 - 19:51

Oke, ik heb je formule’s deels benut omdat ik al enkele waarden bezat.
Bekenden:
Leidinglengte= 2 meter
Leidingdiameter[buiten]= 15mm
Watersnelheid= 1.16 m/s
Watertemperatuur= 80 graden celsius
Luchttemperatuur= 20 graden celsius

Gegeven warmtegeleidingscoefficient fabrikant= 0.22 W/(m.K)


warmteoverdrachtscoefficient = 1.18*(60/0,015)^0.25 = 9.38
Warmteverlies = 9.38*0.047*60 = 26.46 W
Temperatuurverlies= 26.46/(4200*1.16) = 0.005 graden celsius



dit antwoord zou moeten kloppen maar het lijkt mij vrij laag, klopt de wijze waarop ik het heb opgelost of doe ik iets heel stoms fout...

nog een vraag, waar dient de warmtegeleidingscoefficient voor.. want die is wel gegeven door de fabrikant maar de warmte overdrachtscoefficient niet, of zijn dit gelijke termen met een andere benaming ??

Verdere hulp graag.

Veranderd door GIR, 28 mei 2008 - 19:59


#9

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 28 mei 2008 - 20:40

Warmteverlies = 9.38*0.047*60 = 26.46 W

A = 0,094 m2 , niet 0,047

Temperatuurverlies= 26.46/(4200*1.16) = 0.005 graden celsius

Je deelt door 1,16 wat de snelheid in m/s is. Je moet echter delen door het debiet in kg/s en dat is in dit geval 0,21 kg/s

Dus Q = 53 W en temperatuurverlies = 0,06 oC in stilstaande lucht.

Met de warmtegeleiding en de dikte (zeg 1,5 mm) van de pijp kun je berekenen wat de warmtegeleiding tussen de binnen- en de buitenzijde van de pijp is, namelijk: (0,22 W/m.K) / (0,0015 m) = 147 W/m2.K

Dat is vele malen groter dan die van de lucht. Ook de warmteoverdrachtscoefficient van het stromende water naar de pijpwand zal enige honderden W/m2.K zijn en daarom doen beiden in dit geval nauwelijks terzake.
Hydrogen economy is a Hype.

#10

GIR

    GIR


  • 0 - 25 berichten
  • 13 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 29 mei 2008 - 13:26

:D heel erg bedankt voor jullie hulp, mijn problemen hierover zijn bij deze opgelost.
bedankt voor jullie snelle antwoorden.

#11

CDN911

    CDN911


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 01 juni 2008 - 15:58

We kunnen in dit geval voor het gemak wel even aannemen dat de warmteoverdracht van het water naar de pijp, en de warmteoverdracht door de pijpwand heel erg beter zijn dan de warmteoverdracht van de pijp naar de stilstaande lucht (natuurlijke convectie).

De warmteoverdrachtscoefficient door natuurlijke convectie van een pijp naar stilstaande lucht is dan bij benadering:

h = 1,18 * (dT/D)0,25

waarin h = warmteoverdrachtscoefficient, W/m2.K
dT = temperatuursverschil tussen pijp en lucht, oC
D = uitwendige diameter van de pijp, meter

Bijvoorbeeld: 0,2 kg/seconde water in pijp van 50 oC, lucht = 15 oC en D = 25 mm = 0,025 m, dan is dT = 35 oC en h = 7,2 W/m2.K
Dan is warmteverlies Q = h.A.dT
Als de pijp 50 meter lang is dan is z'n oppervlak A= 3,9 m2 en is het warmteverlies Q = 983 W
Temperatuurverlies van het water is dan: Q/(c.m) = 983W /(4186 J/kg.K * 0,2 kg/s) = ~ 1 oC

Dat is niet veel maar dat is dan ook voor stilstaande lucht. Als het een beetje waait wordt dat al snel veel meer.



vermits de snelheid gegeven is denk ik toch dat je moet van gedwongen convectie uitgaan...
Dan moet je nog kijken of de stroming laminair is of turbulent met de gegevens die hij geeft.
D=15mm
U=1,12m/s
kinematische viscositeit van water 80°C = 3,62E-7

Re= 46409>2300 dus turbulent

Nusselt = 0,023 x Re^(0,8) x Pr^(0,4)

h = Nu x (k/D)

#12

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 01 juni 2008 - 16:12

Water aan de binnenzijde van de pijp is gedwongen convectie maar stilstaande lucht aan de buitenzijde van de pijp is vrije convectie.

De h aan de (water)binnenzijde is ruwweg 100 keer groter dan die aan de (lucht)buitenzijde en speelt dus, net als die over het metaal van de pijp zelf, slechts een verwaarloosbare rol in de totale (overall) warmteoverdrachtscoefficient.
Hydrogen economy is a Hype.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures