Oven verwarmen met restwarmte

S Raak

Hallo,

Ik ben bezig om uit te rekenen of het mogelijk is om met een buis (aluminium) waar rookgassen doorheen lopen (van een andere oven), een oven op een constante temperatuur van 60C te houden.

In de huidige situatie staat achter de oven een gasbrander met een vermogen van 20kW die de oven om 60C houdt/verwarmt. Nu wil ik proberen deze brander weg te halen en de oven alleen door de aluminium buis op temperatuur te houden.

Ik heb al berekend dat de buis een vermogen van 2,73kW afgeeft.

(mrookgas = 0,116kg/s, c rookgas = 1,068 j/KgK, ΔT = (82-60) = 22K)

Om de oven van 25C (in stilstand) naar 60 graden te brengen is 588kJ nodig.

(mlucht = 23,68 kg, c lucht = 710 j/kgK, ΔT = 35K)

De oven heeft een inhoud van 20m3

Afbeelding

Kan de buis de oven op 60C houden/verwarmen?

Alvast bedant voor de reacties!

klazon

Volgens mij vergeet je iets. Wat je berekent aan energie om de lucht op te warmen klopt wel. Maar de ovenwand, die neemt toch ook warmte op? En ik denk dat dat veel meer is dan wat de lucht opneemt.

Er zit waarschijnlijk niet voor niks een brander van 20kW in.

S Raak

De oven is een container die goed geisoleerd is. (zelfs met thermocamera bekeken)

De wand bestaat uit eerst het staal van de contaner daarna 5cm lucht, daarna 5cm isolatie en vervolgens een aluminium plaat van 2mm)

Ik weet niet of deze isolatie veel meer opneemt dan de lucht.

Het hoeft geen diepgaande berekening te worden, maar welke vervolgstappen zou ik moeten nemen?

klazon

Alles wat voorbij de isolatie zit kun je in eerste instantie vergeten. Maar de stalen binnenwand zal zonder twijfel ook opwarmen naar 60 graden, dus die warmteopname moet je ook in je berekening meenemen.

Vervolgens moet je de isolatiewaarde van de totale wandconstructie bepalen om te kunnen berekenen hoeveel warmte er verloren gaat vanuit de oven naar de buitenwereld. En dat levert je dan weer het vermogen op dat je nodig hebt om de oven op temperatuur te houden.

S Raak

Dag klazon,

Ik heb berekent dat de k waarde van mijn oven 0,29 W/m2K is.

Met de formule Q = k * ΔT kan ik dus nu dit vermogen berekenen

Q = 0,29 * 35 (60-25) = 10,2 kW

Ik kan dus veronderstellen dat het afgegeven vermogen van de buis (2,73kW) lang niet het benodigde vermogen heeft om de oven op temperatuur te houden?

klazon

De berekening van Q kan ik niet volgen.

Waar zit de totale wandoppervlakte van de oven? En hoe kom je ineens aan kW's?

S Raak

Pardon, had de verkeerde formule

Q= k*A*∆T

k = 0,29 W/m2K

A = 48 m2 (lxbxh = 5x2x2)

ΔT = (60-25) = 35K

Q = 0,29 * 48 * 35 = 487,2 W

487,2 W = 487,2 J/s = 0,487 kJ/s

Volgens mij moet het zo kloppen, de buis door de oven heeft dus voldoende vermogen (2,73 kW) om de oven op temperatuur te houden

Fred F.

Je kunt niet zo maar zeggen dat de buis een vermogen van 2,73 kW heeft.

Dat hangt af van lengte en diameter van die buis en de warmteoverdrachtscoefficient.

S Raak

Dag Fred F, bedankt voor je reactie!

moet ik dan ook hiervoor de formule nemen:

Q= k * A * ΔT ?

De buitendiameter van de alu buis is 100mm en is 2mm dik en lengte is 4meter

lamda alu = 237

R = 0.002/237 = 0.0000084 m2 K/W k = 1/0.0000084 = 119047,6 W/m2K

A = (pi*d*l) = 3,14*0,1*4

ΔT = (82-60) = 22K

Is deze formule goed of moet ik een andere formule nemen? neem aan dat de stroming door de buis 440m3/h ook van belang is?

Fred F.

moet ik dan ook hiervoor de formule nemen:

Q= k * A * ΔT ?

Ja, maar noem die k beter U, en die ΔT moet in dit geval het logaritmisch gemiddelde temperatuursverschil tussen rookgas en ovenlucht zijn.

lamda alu = 237

R = 0.002/237 = 0.0000084 m2 K/W k = 1/0.0000084 = 119047,6 W/m2K

Nee, de aluminium wand speelt vrijwel geen rol bij berekening van R en dus U. Het gaat om de warmteoverdrachtscoefficient van rookgas naar buiswand en de warmteoverdrachtscoefficient van buiswand naar ovenlucht. Vooral de warmteoverdrachtscoefficient van buiswand naar ovenlucht is slecht want dat is alleen natuurlijke convectie plus wat straling.

Ik vermoed dat de U ruwweg 5 W/m2.K zal zijn, dus dat stukje pijp van jou zal dan een vermogen hebben van ruwweg:

Q = 5 W/m2.K * 1,26 m2 * 20 K = 126 W.

Nogmaals: dit is voorlopig een zeer ruwe schatting. Om het precies uit te rekenen kost tijd maar om zeker te zijn dat het werkt is zeker véél meer dan 4 meter buis nodig.

Ook denk ik dat je de buis best horizontaal kunt plaatsen, want dat is beter voor de natuurlijke convectie. Bovendien kun je de buis dan uitrusten met verticale lamellen. En plaats de buis zo laag mogelijk in de oven omdat warme lucht nu eenmaal opstijgt en de koudste lucht zich dus aan de vloer bevindt.

S Raak

Fred in ieder geval bedankt voor je uitleg!

Toch lijkt het me wel raar, het is een ruwe schatting, maar dat die buis van 4m met behoorlijk wat m3 per uur net iets meer vermogen afgeeft dan een gloeilamp van 100W??

Fred F.

Hoeveel rookgas er doorheen stroomt speelt hier nauwelijks een rol. De warmteweerstand zit voor meer dan 90 % aan de buitenzijde van de buis: de natuurlijke convectie van de ovenlucht langs de buis en het stralingsverschil tussen een buis van ongeveer 80 oC en een oven van 60 oC.

Ik schat dat de U in de orde van 5 W/m2.K zal zijn. Maar mischien zit mijn gevoel er totaal naast en is het maar liefst 8 W/m2.K. Dan doet die 4 meter buis even veel als 2 gloeilampen.

Fred F.

Ik heb berekent dat de k waarde van mijn oven 0,29 W/m2K is.

Dat is niet juist. Zie mijn reactie in dat andere topic. De U-waarde van de ovenwand zal ongeveer 0,58 W/m².K zijn.

Waar wordt die oven trouwens voor gebruikt? Zitten er openingen (deuren) in die altijd open staan om de te behandelen produkten in en uit de oven te halen?

S Raak

Dag Fred,

Bedankt voor de correctie,

De oven is een grote geisoleerde container, waarin producten worden uitgehard. Er zitten 2 grote deuren in.

Ik ben met de berekening bezig maar het hoeft geen diepgaand onderzoek te worden.

Wel 1 vraagje, hoe kom je aan de luchtfilm van die materialen uit die andere topic?

Fred F.

Wanneer je een luchtlaag van 50 mm hebt met een Lambda van 0,024 W/m.K dan is het niet zo dat de R-waarde 2,08 m².K/W is. Dat zou anders immers betekenen dat je die 50 mm isolatie met een Lambda van 0,038 W/m.K, en dus een R-waarde van maar 1,32 m².K/W, maar beter door lucht zou kunnen vervangen.

De R-waarde van die luchtlaag wordt bepaald door de partiële warmteoverdrachtscoefficient (ook wel filmcoefficient genoemd) tussen staalplaat en lucht, plus die tussen isolatie en lucht. Dus in feite alleen door de (stilstaande) luchtfilm op de staalplaat en de (stilstaande) luchtfilm op de isolatie. De beweeglijke lucht die daartussen zit doet vrijwel niet terzake want levert vrijwel geen weerstand voor warmteoverdracht.

Als ik met een heel natte vinger stel dat die beide partiële warmteoverdrachtscoefficienten elk 5 W/m².K zijn, dan is de R-waarde van elke luchtfilm dus 1/5 = 0,2 m².K/W (beiden samen 0,4 m².K/W). In feite suggereert dit dat het is alsof er een stilstaande luchtfilm langs elk van beide wanden is met een dikte van 4,8 mm, zodat inderdaad voor elke luchtfilm geldt dat R = 0,0048/0,024 = 0,2 m².K/W.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Oven verwarmen met restwarmte

Oven verwarmen met restwarmte

Re: Oven verwarmen met restwarmte

Re: Oven verwarmen met restwarmte

Re: Oven verwarmen met restwarmte

Re: Oven verwarmen met restwarmte

Re: Oven verwarmen met restwarmte

Re: Oven verwarmen met restwarmte

Re: Oven verwarmen met restwarmte

Re: Oven verwarmen met restwarmte

Re: Oven verwarmen met restwarmte

Re: Oven verwarmen met restwarmte

Re: Oven verwarmen met restwarmte

Re: Oven verwarmen met restwarmte

Re: Oven verwarmen met restwarmte

Re: Oven verwarmen met restwarmte