Opwarming oven

Moderator: physicalattraction

Reageer
Berichten: 12

Opwarming oven

Hallo

Voor mijn masterproef onderzoek ik een betonoven van 17 x 19,3 x 8,85 meter.
Deze oven wordt gebruikt om breedplaten op te warmen op 50°C.

Er staat nu een gasbrander van 460 kW, deze schiet momenteel tekort om de gewenste productietijd te behalen.
Volgens mijn berekeningen met de gewenste tijd is er minimum 853 kW nodig.

Mijn vraag is nu: wat is het verschil tussen de oude brander wegdoen en een nieuwe brander van 853 kW zetten OF een tweede brander bijzetten van ( 853 - 460 kW = 393 kW) .
Behaalt een brander van 853 kW dus hetzelfde resultaat als twee branders van 460 kW en 393 kW?

Alvast bedankt

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.
Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 3.161

Re: Opwarming oven

Een bekende oven, ondertussen.
Ik neem aan dat het gasbranders zijn? Dan kun je het vermogen optellen, als alle gas volledig verbrand wordt, en dat is natuurlijk wel aan te raden.

Het probleem is dat de breedplaten niet snel genoeg op de gewenste 50 graden komen?

Ik ga er van uit dat de wanden op 50° blijven. Die 460 kW kan de lucht in minder dan 5 minuten van 20° op 50° brengen, daar ligt het probleem niet, lijkt me.

De enige manier om die platen zelf dan snel opgewarmd te krijgen is het temperatuurverschil met de omgeving van die platen (lucht en ovenwanden) groter te maken. De vraag is dan, welke temperatuur kunnen de platen nog aan, welke temperatuurgradiënt binnen de platen is toelaatbaar.

Berichten: 12

Re: Opwarming oven

Beste
Inderdaad, om het u wat even te verduidelijken: het zijn stalen tafel gevuld met beton en bij 50°C in de oven duurt het ongeveer 15 minuten om deze op te warmen.

Het probleem doet zich ook enkel in de winter voor omdat de tafels dan een starttemperatuur hebben van rond de 5 a 10 °C.

Elke 8 minuten gaat een deur open, wat dus inhoudt dat de vorige tafel nog niet volledig opgewarmd is en dit leidt tot problemen.

De oven is berekend op 16 uur, dus de tafels 16 uur in de oven laten liggen vooraleer ze eruit te halen.
Ze hebben deze tijd nu gereduceerd naar 8 uur waardoor de 460 kW tekort schiet.
Uit mijn berekeningen is er dan 853 kW om een volle tafel in 8 minuten op te warmen zodat deze warm heeft tegen dat de volgende deur geopend wordt.

U zegt dus dat er geen verschil is tussen een brander van 853 kw of twee kleinere branders waarvan het opgetelde vermogen 853 kw is?

Gebruikersavatar
Berichten: 806

Re: Opwarming oven

Ja ik zou ook met de beste wil van de wereld niet kunnen inbeelden waarom je die vermogens niet zou mogen optellen.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 3.161

Re: Opwarming oven

De tijd reduceren van 16 naar 8 uur is nogal wat. Ik neem aan dat eerder niet van een opwarmtijd van acht uur werd uitgegaan?

Pas op met die berekening. Je kunt wel berekenen hoeveel vermogen je nodig hebt om zo'n plaat in een bepaalde tijd op te warmen maar of dat ook werkelijk kan is maar de vraag.
Het opwarmen is afhankelijk van de dikte, soortelijke warmte en warmtegeleidingscoëfficiënt van de plaat.
Je kunt dat wel versnellen maar dan moet je de temperatuur aan de buitenzijde verhogen. Hoe hoog mag die worden?
Ook wordt de temperatuurgradiënt binnen de plaat dan groter. Wat voor consequenties heeft dat?

Berichten: 12

Re: Opwarming oven

Inderdaad, ik heb het opwarmen berekend met dikte, soortelijke warmte etc. kortom met alles rekening gehouden (zelfs exothermie van de beton) komt het er op neer dat de tafel 15 minuten nodig heeft ( met 460 kW) om op te warmen.

De temperatuur in de oven mag max 55 °C zijn , anders heeft dit nefaste gevolgen voor het uitdrogen van de beton.

Indien ik dus het vermogen verhoog naar 853 kW kunnen de tafels wel in 8 minuten warm hebben waardoor ik geen diepe temperatuursdalingen in de oven zal krijgen.

Het was mij even onduidelijk of ik die vermogens mocht optellen, bedankt!

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 3.161

Re: Opwarming oven

Jarne Titeca schreef:
ma 17 feb 2020, 10:43
Inderdaad, ik heb het opwarmen berekend met dikte, soortelijke warmte etc. kortom met alles rekening gehouden (zelfs exothermie van de beton) komt het er op neer dat de tafel 15 minuten nodig heeft ( met 460 kW) om op te warmen.
Weet je het zeker? Welke warmtegeleidingscoëfficiënt, welke soortelijke warmte, welke dichtheid gebruik je?
De dikte was 10 cm, dacht ik.

Berichten: 12

Re: Opwarming oven

Q=m*Cp* ∆T ( 1)
Waarbij Q: warmte uitgedrukt in kiloJoule
m: massa van een lege tafel in kilogram
Cp: soortelijke warmtecapaciteit in kJ/(kg °C)
ΔT: verschil tussen begin- en eindtemperatuur in °C
De tafels zijn gemaakt uit constructiestaal waardoor Cp = 0,48 kJ/(kg °C). De massa van een lege tafel is ongeveer 8000 kilogram.
Er wordt verondersteld dat de tafels een begintemperatuur hebben van 10°C en de gewenste temperatuur in de oven is 50°C zodat ΔT= 40°C.
Hiermee kan berekend worden dat:
Q=m*Cp* ∆T=8000kg*0,48 kJ/(kg °C)*40°C=153600 kJ
Via de formule voor vermogen P= Q/t ,met P = 460kW, kan berekend worden dat de tijd, nodig om één tafel op te warmen in de droogoven, gelijk is aan 5,57 minuten. Als er dus 60 koude tafels tegelijkertijd in de droogoven geschoven worden, duurt het 5,57 uur vooraleer deze tafels de oventemperatuur van 50°C aangenomen hebben.
Er worden veel breedplaten geproduceerd in veel verschillende afmetingen en vormen. Gemiddeld genomen nemen de breedplaten 2/3 van het gietoppervlak van de tafel in. Dit is dus ongeveer een oppervlak van 32 m². Predallen hebben een massa van ongeveer 200 kg per vierkante meter ( (Belgische BetonGroepering, 2015).
Q=m*Cp* ∆T=6400kg*1 kJ/(kg °C)*40°C=256000 kJ
Via de formule voor vermogen (zie hierboven) kan berekend worden dat de tijd, nodig om een volle tafel op te warmen in de droogoven, gelijk is aan 14,84 minuten. Dit is dus iets meer of het dubbele van de tijd om een lege tafel op te warmen.

Dit is mijn berekening gekopieerd uit mijn verslag, al na gelezen door mijn professor.
Voor het beton mocht gerekend worden met een Cp van 1 ( verkregen via het bedrijf).


Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 3.161

Re: Opwarming oven

Ik ben bang dat die opzet wat te simpel is.

Ik vergeet de tafel even en kijk alleen naar het beton.

Dikte 0,1 m, 200 kg/m2, geeft een dichtheid van 2000 kg/m3
Neem aan dat de warmtegeleidingscoëfficiënt λ van het beton 0,5 W/m/K is, zie 'concrete medium':
https://www.engineeringtoolbox.com/ther ... d_429.html

en de soortelijke warmte, zoals je zelf al vermeldt, 1000 J/kg.K.

De warmtevereffeningscoëfficiënt a=λ/ρ.cp wordt dan 2,5E-7 m2/s. Zie blz. 5:
https://www.studeersnel.nl/nl/document/ ... 68540/view

Na 15 minuten, t=900 s, is de indringdiepte ∨π.a.t = 0,027 meter.
Dit aan beide zijden van een 10 cm dikke plaat betekent dat het midden nog nauwelijks met opwarmen begonnen is.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 3.161

Re: Opwarming oven

Hier het temperatuurverloop in de betonplaat.
beton.jpg
Begintemperatuur 10°
Vanaf t=0 worden beide zijdes op 50° C gehouden.
Blauw: verloop na 8 minuten, rood: na 15 minuten.

Berichten: 12

Re: Opwarming oven

Het klopt inderdaad wat je zegt

echter mag ik de opzet simpel zien :p
Waarschijnlijk is ergens een misverstand is geslopen, de betonplaten zijn 50 mm dik wat dus inhoudt een indringdiepte van 13 mm aan elke kant dus valt het op zich wel allemaal mee.

De binnenkant van de beton is veel onderheviger aan exothermie waardoor deze al snel warm krijgt en het beton dus uniform opwarmt.

Ik ben masterstudent elektromechanica en men wou niet dat ik te diep op de beton zelf inging en daarom mocht ik dit ' simpeler' berekenen dus vandaar.

Bedankt voor uw antwoorden, ik weet al heel wat meer!

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 3.161

Re: Opwarming oven

Jarne Titeca schreef:
ma 17 feb 2020, 12:11
Waarschijnlijk is ergens een misverstand is geslopen, de betonplaten zijn 50 mm dik wat dus inhoudt een indringdiepte van 13 mm aan elke kant dus valt het op zich wel allemaal mee.
Je schreef inderdaad eerder dat de dikte 50 mm was. Betekent wel dat de dichtheid 4000 kg/m3 wordt (2000 leek me al erg laag).

De indringdiepte wordt dan na 15 minuten 19 mm per zijde.
Een exotherme reactie in het beton zal zeker helpen.

Succes verder!

Reageer