[Natuurkunde] Warmteafgifte van een vat

bessie

Ik ben bezig met wat proefjes op het gebied van verwarmen en meten.

Ik wil weten hoeveel warmte door de wanden van een gesloten vat naar buiten wordt getransporteerd, gegeven een binnen- en buitentemperatuur (Ti en To). Het vat is gemaakt van een materiaal met warmtegeleidingscoefficient lambda, ik zal hiervoor noteren L. Het oppervlak van het vat is A, waarbij de dikte zodanig klein is dat binnen- en buitenoppervlak voldoende gelijk zijn (ofwel hoogte en doorsnee van het vat zijn veel groter dan de dikte).

Ik stuit nu op het volgende probleem: BINAS, blz. 20, geeft als eenheid van L W/mK. Dus de gevraagde warmte is per seconde gelijk aan L x een lengte x temperatuurverschil. Die lengte kan niet de vatdikte zijn, want dan laat een dikkere wand meer warmte door (net als het geval dat het temperatuurverschil groter is).

Mijn vraag is nu: hoe bereken ik uit L, A en Ti en To de warmte afgifte. Ook in bouwvoorschriften (isolatie) wordt dit niet uitgelegd, men beperkt zich tot de opmerking dat voor goed isolatie de L minimaal zo en zoveel moet zijn. Leuk detail is dat ook natuurkundeleraren mij dit niet kunnen vertellen.

Brinx

De Engelstalige wikipedia site heeft het antwoord:

http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_conductivity

"hermal conductivity is the quantity of heat, Q, transmitted through a thickness L, in a direction normal to a surface of area A, due to a temperature difference ΔT, under steady state conditions and when the heat transfer is dependent only on the temperature gradient.

thermal conductivity = heat flow rate × distance / (area × temperature difference)

λ = Q × L / (A × ΔT)"

Als je de eenheden omschrijft heeft labda dus de eenheid W/(m * K). Dus die labda is niets anders dan de energieflux door een wand met dikte L en oppervlak A bij een temperatuurverschil van ΔT Kelvin. Als je even achteruit rekent kun je uit de labda-waarde en de geometrie van je vat, plus het temperatuurverschil tussen binnen- en buitenkant, zo het warmtetransport in Watt berekenen.

bessie

Bedankt voor je snelle antwoord.

Het probleem is dat ik dit wel eens nagerekend heb voor een van mijn proefjes en dat bleek een factor 100 fout te zijn. Ik ga het narekenen, nogmaals bedankt.

Brinx

Ha, die factor 100 zou misschien te maken kunnen hebben met het feit dat er soms centimeters worden gebruikt voor de lengte-eenheid in die formule in plaats van meters. Kwestie van goed je gegevens controleren - dan moet het wel goed gaan denk ik.

bessie

Zo simpel ist ook weer niet, het probleem was waarschijnlijk dat ik in plaats van een constant temperatuurverschil in stand te houden, een beker met kokend water in het 'vat' zette. Als je dan het afgegeven vermogen wilt berekenen, moet je bepalen hoeveel verdampingswarmte er wordt afgegeven, hoeveel directe opwarming, hoeveel er in de vorm van condens neerslaat op de wand etc. Met alle vereenvoudigingen die dan nodig zijn is een fout heel gauw gemaakt. Hoe dan ook, met een nieuwe serie proefjes ga ik proberen eea. te bepalen.

Hou je op de hoogte, groeten Bessie

Jan van de Velde

Als ik dit zo lees zit Bessie te rekenen aan een zeer ingewikkeld systeem:

bekertje heet water dat warmte verliest aan de inhoud van het vat door middel van straling, convectie en verdamping.

een inhoud van het vat dat opgewarmd wordt door straling en convectie

een wand van een vat die opgewarmd wordt door straling, convectie en condensatie

en een wand van een vat die warmte verliest naar buiten door straling en convectie.

En dat in de tijd genomen.....

bessie

Haha! Jan refereert aan onze discussie over de aardse atmosfeer! Je maakt het nu iets te bont, want hoewel er zeer veel factoren meespelen, heb ik het noch over straling, noch over convectie gehad.

De proef omhelst op dit moment het verwarmen van water binnen een 'vat' nou ja een houten kist. Inderdaad wordt er een tijdregistratie gemaakt van de temperatuur binnen de kist, dat kan met een NTC aangesloten op een PC erg eenvoudig. Ik zou erg graag de vochtigheidsgraad meten maar dat lukt me nog niet.

Ik ga nu openingen maken met een eenvoudige vorm, eerst 1, later wat meer, om de effectiviteit van ventilatie openingen te bepalen. Na ongeveer twee uur is de toestand stabiel genoeg om de temperatuur te gebruiken als indicatie van de effectiviteit van de opening(en).

Deze nieuwe opzet is nog jong, de eerste methode (een beker met 100 g kokend water inbrengen) bleek erg onbetrouwbare resultaten te geven.

Als je suggesties hebt om eea te verbeteren dan houd ik me aanbevolen.

Jan van de Velde

Ik refereerde eigenlijk niet aan die aardatmosfeer, had die link met jouw naam nog niet gelegd.

Maar dat was wat ik begreep van het systeem waaraan je aan het rekenen was. Ik vond dat een nogal ingewikkeld systeem om aan te gaan rekenen, vooral omdat het dynamisch is en de warmteoverdracht dus eigenlijk in 4 dynamische en van elkaar afhankelijke stappen verloopt.

En ik vind het nog steeds een te ingewikkeld systeem voor rekenwerk, althans met mijn wiskunde-niveau.

Voor wat de opmerking waard is, computer-geregistreerde luchtvochtigheidsmetingen zijn aan de orde van de dag, en zeer belangrijk in de klimaatbeheersing in tuinbouwkassen.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[Natuurkunde] Warmteafgifte van een vat

[Natuurkunde] Warmteafgifte van een vat

Re: [Natuurkunde] Warmteafgifte van een vat

Re: [Natuurkunde] Warmteafgifte van een vat

Re: [Natuurkunde] Warmteafgifte van een vat

Re: [Natuurkunde] Warmteafgifte van een vat

Re: [Natuurkunde] Warmteafgifte van een vat

Re: [Natuurkunde] Warmteafgifte van een vat

Re: [Natuurkunde] Warmteafgifte van een vat