Springen naar inhoud

[fysica] warmteverlies stromend water berekenen


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Grilis

    Grilis


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 26 december 2008 - 19:17

Hallo allemaal,

Ik heb voor mijn profielwerkstuk een proef gebouwd om verschillende isolatiematerialen voor een 2m lange buis te testen bij verschillende stroomsnelheden water. De buis is cirkelvormig en het water wordt dus rondgepompt. De temperatuur van het water kan aflezen op een computer verbonden met de thermometer die in de buis is aangebracht.
Ik meet hoe lang het duurt voordat het water van 70 graden tot 60 graden is afgekoeld.
Nu is het ook de bedoeling dat ik uitreken hoeveel de temperatuur in theorie in die tijd is afgekoeld.

Zijn hier bepaalde formules voor die ik hiervoor kan gebruiken, het enige wat ik kan vinden is voor stilstaand water maar ik doe de proeven bij 0,8 m/s en 1,2m/s stroomsnelheid en ik zie al duidelijke verschillen in afkoelsnelheid.

De volgende gegevens heb ik uit een van de proeven:
stroomsnelheid: 0,8 m/s
isolatiemateriaal: noppenfolie
buitentemperatuur: 15 graden C
materiaal buis: koper
diameter buis: 1,2 cm
dikte isolatie: 1cm
tijd om van 70 naar 60 graden te komen: 6 minuut 40 seconden

Bij een stroomsnelheid van 1,2 m/s duurde het afkoelen 7 minuut 12 seconden


Ik hoop dat iemand mij kan helpen met uit te rekenen hoeveel het water in theorie in die 6 min 40 en die 7 min 12 bij respectievelijk 0,8 en 1,2 m/s stroomsnelheid.

Alvast bedankt,

Ruud

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

#2

stoker

    stoker


  • >1k berichten
  • 2746 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 26 december 2008 - 19:27

Ja dat kan, maar het is niet eenvoudig, je hebt niet zomaar een kant en klaar formule.
Het kost redelijk wat tijd om het allemaal uit te rekenen, en het eindresultaat zal maar een benadering zijn.
En hetzelfde water rondpompen in een cirkelvormige buis is niet echt een klassieke situatie, wat het geheel nog moeilijker maakt.

#3

TD

    TD


  • >5k berichten
  • 24052 berichten
  • VIP

Geplaatst op 26 december 2008 - 19:31

Welkom op het forum Huiswerk en Practica.

Jij wilt vlot hulp. Dat is alleen goed mogelijk als je daar zelf wat voor doet.

Naast de algemene regels van dit forum hebben we voor dit huiswerkforum een paar speciale regels en tips.
Die vind je in de huiswerkbijsluiter

In die huiswerkbijsluiter staat bijvoorbeeld:

Quote

VAKGEBIED-TAGS
Plaats het vakgebied waarop je vraag betrekking heeft tussen rechte haken in de titel.
bijv: [biologie] of [frans]. Zo blijft dit huiswerkforum overzichtelijk.

Hebben we even voor je gedaan. Denk je er de volgende keer zelf aan?
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

#4

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 26 december 2008 - 19:56

Het warmteverlies van het water in die buis wordt vrijwel geheel bepaald door de isolatie. Tweede factor is de warmteoverdracht aan de stilstaande lucht (natuurlijke convectie). En dan is er ook nog een piepklein effekt van de warmteoverdracht van het water aan de binnenzijde van de pijp. Op het totaal is dit laatste effekt verwaarloosbaar en zal nauwelijks te meten zijn, zo klein. Dit is dus een heel slecht onderwerp voor een profielwerkstuk.

Zou je überhaupt hieraan willen rekenen dan dien je bekend te zijn met: Reynolds, Prandtl, Nusselt en Grashof. Zegt dit je niets dan zul je eerst de theorie van warmteoverdracht moeten doornemen.

Echter: als er al een merkbaar effekt van de watersnelheid is dan zal het zo zijn dat bij hogere watersnelheid de warmteoverdracht beter is en het water bij 1,2 m/s dus iets sneller afkoelt van 70 naar 60 oC dan bij 0,8 m/s. Maar nogmaals: dit effekt van watersnelheid zal miniem zijn. Het effekt van de luchtsnelheid aan de buitenkant van de isolatie zal véél groter zijn.

Jij meet blijkbaar dat bij 1,2 m/s het juist langer duurt dan bij 0,8 m/s en de afkoeling bij hogere watersnelheid dus juist langzamer is. Theoretisch is dit onmogelijk te berekenen of te verklaren.

Maar wellicht dat jouw rare meting komt doordat de gebruikte pomp bij 1,2 m/s meer vermogen verbuikt dan bij 0,8 m/s en dit vermogen wordt uiteindelijk als warmte door het circulerende water opgenomen waardoor het lijkt dat het afkoelen langer duurt.
Hydrogen economy is a Hype.

#5

stoker

    stoker


  • >1k berichten
  • 2746 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 26 december 2008 - 20:24

Dit is een mooie kans om te schrijven: "De theoretische berekeningen vallen buiten het kader van dit werk" :D
klinkt altijd stoer, het wordt in elke cursus gedaan. En je hebt een redelijke kans dat je leraar hier ook niet alle details van kent.

Als je echt wil kan je een beetje foefelen met sterke benaderingen (in de aard van wat Fred F. hierboven zei) maar je zal niets bevredigends uitkomen denk ik.

#6

Grilis

    Grilis


  • 0 - 25 berichten
  • 3 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 27 december 2008 - 09:46

Allereerst wil ik jullie bedanken voor de snelle reactie, en sorry voor de fout in de titel ik zal er in de toekomst op letten.

Dat het ingewikkeld zou worden was ik al bang voor...Maar ik was nog in de hoop dat ik over een kant en klare formule heen had gelezen maar dat is helaas niet zo :D
Over Reynolds, Nusselt etc heb ik wel een en ander gelezen bij het verzamelen van informatie voor mijn profielwerkstuk maar het ging toch best veel verder dan de middelbare school stof.

Ik was zelf ook erg verrast dat bij een hogere snelheid het water zoveel langzamer afkoelde. Het gebeurde ook niet alleen bij de noppenfolie test maar ook bij glaswol en bij tempex. De pomp zal inderdaad meer arbeid leveren waardoor hij meer warmte afgeeft aan het water.

De luchtsnelheid aan de buitenkant van de buis is bij iedere proef nagenoeg constant gehouden, we zaten telkens op dezelfde slaapkamer.

Ik denk dat ik nog een meting ga doen met stilstaand water aangezien dit iets gemakkelijker te berekenen zou zijn, dan stop ik deze gegevens in het verslag en vrees ik dat ik de berekeningen voor het stromende water er uit moet laten.
Mijn docent had al aangegeven dat als de berekening niet zou lukken het niet erg was het draaide voornamelijk om de proef die we deden en het leuk was als we het konden berekenen.

Ruud





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures