Opwarming aluminium blok

Moderator: physicalattraction

Reageer
Berichten: 18

Opwarming aluminium blok

Gister plaatste ik een bericht waarin ik vermelde dat een aluminiumblok bij een temperatuurverschil tussen blok en omgeving van 60 gr Celsius een vermogen van 40 Watt dissipeerde. (Blok 80 gr. C en omgeving 20 gr. C)

Dit gedissipeerde vermogen berekende ik aan de hand van de convectie en de straling waar het blok onderhevig aan was. Toen ik later eens in de berekeningen ging kijken merkte ik op dat er in de formules van straling (behalve de emissiefactor) en convectie geen rekening wordt gehouden met het materiaal waarvan gedissipeerd wordt.

Kost het evenveel vermogen om een aluminiumblok (met een hoog warmtegeleidingscoëfficiënt) tot 80 gr. C op te warmen en te houden als een blok staal (lagere warmtegeleidingscoëfficiënt). De afmetingen van de zijn uiteraard hetzelfde...

Berichten: 1.007

Re: Opwarming aluminium blok

Staal heeft een andere warmtecapaciteit dan aluminium dus bij gelijke netto warmtetoevoer zal de temperatuurverandering bij beide objecten verschillend zijn. Als ik zuiver naar de afvoer kijk, dan zie ik in de formule voor de straling geen materiaalafhankelijke grootheden. In de formule voor de convectie wel (namelijk de warmteoverdrachtscoëfficiënt van materiaal naar lucht, althans dit lijkt me materiaalafhankelijk).

Wat er misschien nog wel bijkomt, is de verdeling van de warmte in het object zelf. Als het gaat om een groot temperatuurverschil tussen object en omgeving, dan kan ik me zo voorstellen dat de geleiding door het object zelf een rol gaat spelen. Een object wat intern makkelijk geleidt, zorgt voor een homogenere temperatuurverdeling en een groter effectief temperatuurverschil tussen buitenkant object en omgeving.

Berichten: 18

Re: Opwarming aluminium blok

In de formule van convectie wordt alleen rekening gehouden met de warmere lucht dichtbij het blok in vergelijking met de koudere lucht op een grotere afstand.

Is het dan zo dat in stationaire toestand, ongeacht de warmtecapaciteit en de warmtegeleiding van het materiaal, alleen het temperatuurverschil tussen blok en omgeving de warmtestroom bepaald?

Berichten: 1.007

Re: Opwarming aluminium blok

Ik heb mijn warmteleerboek eens opengeslagen en voor warmteoverdracht tussen een oppervlak en een langsstromende vloeistof/gas met een temperatuurverschil ΔT, geldt:
\(\dot{Q}=h_{c}A \Delta T\)
Voor de
\(h_{c}\)
staat er een tabelletje met

free convection, air

free convection, water

en zo ook met forced convection.

Als je dus het geleidingsverhaal in het materiaal zelf buiten beschouwing laat, lijkt me dus niet dat materiaal er toe doet.

Berichten: 18

Re: Opwarming aluminium blok

Resumerend kunnen we dus stellen dat de materiaaleigenschappen van een blok niet van invloed zijn op de dissipatie van warmte aan de omgeving in een stationaire geval.

Ik ben inderdaad wel van mening dat de geometrie en de warmtegeleiding van invloed zijn op de manier waarop de warmte zich door het blok voortbeweegd.

Gebruikersavatar
Berichten: 9.240

Re: Opwarming aluminium blok

De warmte geleiding in het blok aluminium doet er niet toe omdat het vele malen groter is, sneller is, dan de geleiding, straling, en convectie met de buitenlucht.

Anders moet je er inderdaad rekening mee houden, maar nu hoeft dat niet.

Reageer