Berekenen lengte buis

Moderator: physicalattraction

Reageer

Bericht 12-09-'08, 14:35

rogier .

Berichten: 12

Berekenen lengte buis

Ik heb de volgende opgave:

De gemiddelde temperatuur van water in een gladde pijp (D = 2 inch = 0,0508 m) wordt verhoogd van 283 K tot 309 K bij een constante wandtemperatuur van 373 K. Verder is gegeven dat:

<v> = 3,05 m/s cp = 4190 J kg-1 K-1

dichtheid = 1000 kg/m3 gel. coefficient = 0,60 W m-1 K-1

viscositeit = 1,05 mPa s part. warmteoverdr. coeffic. w = 2,87 10-4 Pa s

Bereken de lengte van de pijp.

Nu ben ik zover gekomen:

Afbeelding

Nu de lengte nog maar deze kan ik volgens mij niet berkenen zondar dat ik de warmte-overdracht weet. Wie kan mij helpen?
Omhoog

Bericht 12-09-'08, 17:38

Fred F.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 4.167

Re: Berekenen lengte buis

De warmteoverdrachtscoefficient α reken je uit via Nusselt-getal. Echter moet je dan geen rekenfouten maken.

Die warmteoverdrachtscoefficient α zal overigens niet constant zijn maar veranderen naarmate de vloeistoftemperatuur toeneemt. Of mag je dat effect negeren?

En ben je bekend met het logaritmisch gemiddelde temperatuursverschil (Log Mean Temperature Difference, LMTD) ?

Q = α.A.LMTD

dus L = Q / .........

Q = overgedragen warmte, W

A = oppervlak pijp, m2
Hydrogen economy is a Hype.
Omhoog

Bericht 12-09-'08, 18:01

rogier .

Berichten: 12

Re: Berekenen lengte buis

Dag Fred,

Ok dat is duidelijk. Ik had de warmteoverdrachtscoefficient al berekend (zie afbeelding). En ik ben bekend met LMTD alleen hoe bepaal ik de overgedragen warmte als ik het oppervlak niet weet. En kan ik voor het toepassen van de LMTD rekenen met 3 temperaturen?

Alvast bedankt
Omhoog

Bericht 12-09-'08, 18:15

rogier .

Berichten: 12

Re: Berekenen lengte buis

Kan het op deze manier?

Afbeelding
Omhoog

Bericht 12-09-'08, 19:37

Fred F.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 4.167

Re: Berekenen lengte buis

Nee, dat heeft er absoluut niets mee te maken.

Je berekent A uit Q = α.A.LMTD

Want bovendien geldt Q = W.cp.(t2 - t1)

waarin W = massastroom vloeistof, kg/s = v.( :D /4).d2

En je berekent L uit A.
Ik had de warmteoverdrachtscoefficient al berekend (zie afbeelding)
Zoals ik al eerder zei: je moet geen rekenfouten maken. Zowel in de berekening van Re als van Nu zit een fout, en dus is α ook fout.
En kan ik voor het toepassen van de LMTD rekenen met 3 temperaturen?
Je hebt 4 temperaturen want de wandtemperatuur aan begin (T1) en aan eind van de pijp (T2) zijn twee temperaturen (die in dit geval toevallig gelijk zijn).
Hydrogen economy is a Hype.
Omhoog

Bericht 12-09-'08, 20:37

rogier .

Berichten: 12

Re: Berekenen lengte buis

Als eerst wil ik je even bedanken voor je hulp!

Ik had de fout in de Re gezien, had het ook op papier gezet en daar stond het wel goed. Daarom is volgens mij het antwoord voor Nu ook goed ongeacht dat er een verkeerd waarde voor Re stond. Beetje slordig van mij. De vorige opgave was voor een groot deel hetzelfde en om een beetje op te schieten had ik in mathtype de boel geknipt en geplakt. Daar is het niet helemaal goed gegaan.

Maargoed, ik heb de opgave volgens mij voor elkaar. Zou jij nog eens een blik kunnen werpen?

Afbeelding
Omhoog

Bericht 13-09-'08, 11:36

Fred F.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 4.167

Re: Berekenen lengte buis

Ik maakte een typefout die je helaas niet opgemerkt hebt.

Ik schreef eerder: W = massastroom vloeistof, kg/s = v.( :D /4).d2

maar dat is natuurlijk: W = massastroom vloeistof, kg/s = ρ.v.( :P /4).d2

Verder heb je een rekenfout gemaakt in de LMTD berekening.

En bovendien is L = A gedeeld door omtrek, niet A gedeeld door doorsnede zoals jij doet.
Hydrogen economy is a Hype.
Omhoog

Bericht 13-09-'08, 12:36

rogier .

Berichten: 12

Re: Berekenen lengte buis

Een opgave waar een foutje er zo in sluipt blijkt wel. Stom van mij om het oppervlak te nemen ipv de omtrek. Het warmtewissen hangt natuurlijk af van het binnenste oppervlak van de buis. Nu kom ik ook aan een meer acceptabele waarde.

Bedankt, dit is hem geworden:

Afbeelding
Omhoog

Bericht 13-09-'08, 14:21

Fred F.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 4.167

Re: Berekenen lengte buis

Antwoord en methode zijn juist.

Ik zie nu dat je in de noemer van Re een typefoutje gemaakt hebt: er staat 1,05-3 in plaats van 1,05 ·10-3

Zelfde typefoutje zit wellicht ook in de vorige opgave waarvan je delen gekopieerd had.
Hydrogen economy is a Hype.
Omhoog

Bericht 13-09-'08, 15:17

rogier .

Berichten: 12

Re: Berekenen lengte buis

Top, ga ik even veranderen.

Bedankt voor je hulp! :D
Omhoog

Bericht 13-09-'08, 15:55

rogier .

Berichten: 12

Re: Berekenen lengte buis

Ik heb er nog eentje, zou je hem eens snel kunnen doorkijken aangezien ik het antwoord zo klein vind. Het is mijn laatste opgave van de 8. Deze heeft betrekking op vrije convectie:

Bereken de energie die een kamer bij 25 C per uur krijgt van een verticale plaat van 1,2 m hoog en 0,90 m breed welke een temperatuur van 46 C heeft.

Gegevens: warmtegeleidingscoeff. = 0,027 W m-1 K-1 dichtheid = 1,14 kg/m3

viscositeit = 18,9 mPa s Betha = 2,0 10-3 K-1

cp = 1006 J kg-1 K-1

Afbeelding
Omhoog

Bericht 13-09-'08, 16:50

Fred F.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 4.167

Re: Berekenen lengte buis

Het is altijd handig om te weten dat Pr voor gassen ruwweg 0,7 is. Je ziet dan meteen dat je een factor 1000 fout zit.

Je viscositeit is namelijk een factor 1000 te hoog, het is 0,0189 mPa.s (cPoise) niet 18,9

Je beta klopt ook niet. Voor gassen geldt dat beta = 1/T waarin T = absolute temperatuur.

Verder is het ρ2 in Gr.

De a en b die jij gebruikt zijn empirische waarden die verschillen per boek (of website). Bovendien zijn ze afhankelijk van het product Pr.Gr. Die b lijkt me wel juist maar die a ken ik niet. Aangezien ik jouw boek niet ken kan ik niet beoordelen of je gebruikt wat je geacht wordt te gebruiken.

Verder gebruik je de ene keer x en de andere keer d voor wat in feite L , de karakteristieke lengte, is. Niet echt belangrijk maar cosmetisch is het mooier in ieder geval consistent te zijn.

Je moet toch wat aan je slordigheid doen want op een tentamen sta je er alleen voor.
Hydrogen economy is a Hype.
Omhoog

Bericht 13-09-'08, 17:31

rogier .

Berichten: 12

Re: Berekenen lengte buis

In de opgave staat toch echt 18,9 mPa s en dat is dan toch 0,0189 Pa s. Dit is dus eigenlijk een verkeerd gegeven? Deze heb ik aangepast en ik wist niet dat een gas altijd een Pr van rond de 0,7 had. Bedankt daarvoor.

Dan moet hij zo goed zijn incl jouw correctie (dan wijk ik maar even af van de gegevens):

Afbeelding
Omhoog

Bericht 13-09-'08, 18:09

Fred F.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 4.167

Re: Berekenen lengte buis

In de opgave staat toch echt 18,9 mPa s en dat is dan toch 0,0189 Pa s.
Dan deugt de opgave niet. Je hoort eigenlijk te weten dat de viscositeit van gassen in de orde van 0,01 tot 0,02 cPoise ligt, oftwel 0,01 - 0,02 mPa.s, oftewel 0,00001 - 0,00002 Pa.s. En in geval van twijfel kun je het altijd opzoeken in een boek of via google.

En zoals ik al zei: de beta van gassen is 1/T dus daarin deugt de opgave ook al niet.

Je gebruikt in de berekening van Gr nog steeds de veel te hoge waarde van Pr dus vanaf daar gaat je berekening weer de mist in.
Hydrogen economy is a Hype.
Omhoog

Bericht 13-09-'08, 18:37

rogier .

Berichten: 12

Re: Berekenen lengte buis

Nou inderdaad, weer een slordigheidsfoutje. Niet helemaal mijn ding aangezien ik normaal vrij pietje precies ben. Verbouwen en opdrachten voor school maken gaat niet helemaal met elkaar samen. Daarnaast doe ik het ook nog allemaal in deeltijd (2 avonden in de week naar school).

Ik heb hem aangepast en kom nu op een acceptabele waarde van 75,4 Watt. Erg bedankt voor je snelle feed back op deze twee opgaven. Ga die andere volgende week op mijn gemak nog even na rekenen.

Vriendelijke groet Rogier
Omhoog
Reageer

Terug naar “Thermodynamica en Stromingsleer”