[Warmte - Thermodynamica] Bol valt in de lucht

[almir saric]

Mijn vraag staat op dit website:

http://bagyman.topcities.com/

ik heb alles bijna opgelost alleeen nog dit is over...

de 1ste vraag is warmteoverdrachtcoefficient. staat niet goed op..

TNX

[Jan van de Velde]

De warmteoverdrachtscoefficient is bij mijn weten gedefinieerd als het aantal joules energie dat per seconde door een oppervlak van 1 m2 wordt getransporteerd onder invloed van een temperatuursverschil van 1 K.

oppervlak van het bolletje ken je, het temperatuursverschil ken je. Maar ik zie zou gauw niet waar ik die warmtestroom (J/s) vandaan zou moeten halen. Volgens mij mis ik gegevens, en die zitten misschien in dat deel van de opgave dat je al opgelost had?

Hebben we dat opgelost, dan volgen de andere twee automatisch.

[almir saric]

Nou op zich heeft dat niet hiermee te maken zo was de vraag:

Een bolvormige druppel lood valt met een constante snelheid 30 m/s van een hoogte H door lucht met een temp van 298 K, de diameter van de bol is 3 mm. de temp van de bol is 601 K. smeltwarnmte is 23500 J/kg. warmteovredracht ten gevolge van vrije val verwarlozen...

Hoe groot is warmtecoefficient

hoe groot is de warmtestroom van de druppel naar de lucht

Indien druppel geheel gestold op de grond komt, hoe groot is dan de minimale valhoogte

[almir saric]

en als je die J/s weet heb je vrg 2 al opgelost...hmmm

[Jan van de Velde]

dan wil ik toch even eigenwijs zijn, en als dat onterecht is moet een ander dat maar "afstraffen".... ..

per seconde zal je bolletje een bepaalde hoeveelheid warmte overdragen aan de lucht waardoorheen het valt. Ik zie nergens een gegeven dat me zegt hoeveel warmte het bolletje over een gegeven valafstand (=gegeven tijd) kwijtraakt. Dat is een stofeigenschap, die in een tabel opgezocht moet worden, of die gegeven wordt door bijvoorbeeld te zeggen dat in 10 seconden 25 % van het volume van het bolletje gestold zal zijn, of misschien in een nog andere vorm.

En dat soort gegevens vind ik niet in je opgave. En daarom zit je volgens mij vast.

[almir saric]

Ik denk dat dit volgens Nusselt gaat:

Nu=2= alfa.gif *d/ labda

ik heb het opgezocht dan us labda 35.5 W/mK

dus: alfa.gif=2*labda/d

= 2*35.5/0.003=23666

zout het zoveel zijn???

[Jan van de Velde]

Te zien aan de eenheid die je gebruikt niet. Je gebruikt volgens mij nu niet de warmte-overdrachtscoefficient die aangeeft hoe goed of slecht een stof zijn warmte overdraagt aan aangrenzende lucht, maar de warmtegeleidingscoefficient, en dat is de maat voor het warmtetransport door een doorsnede van 1 m2 door een stof als over een meter afstand (haaks op die doorsnede) een temperatuursverschil van 1 K bestaat.

Andere tabel dus..... W.m^-2.K^-1

[Jan van de Velde]

Die Nusselt heeft er zeker mee te maken, dat is een dimensieloos getal dat voor een vallende kogel best vrij groot zal zijn, omdat dat veel warmte-overdracht door convectie mogelijk maakt. Dan moeten we dus eerst de warmte-overdrachtscoefficient kennen in stilstaande lucht, en deze coefficient vermenigvuldigen met het Nusselt-getal dat hoort bij een kogel die bij de gegeven snelheid valt.

Twee tabellen dus? Warmte-overdrachtscoefficient lood-lucht, en het Nusselt getal voor een kogel die bij 30 m/s door lucht beweegt.....

[almir saric]

ik heb een en het ander uitgevogeld...

Met Re (reynoldsgetal) kun je bepalen welk formule nodig is voor Nusselt...

Re=rho*v*d/viscositeit

maar nu weet ik de viscositeit van lood niet... als ik dat weet dan los is alles eigenlijk al opgelost...

hm ?!?!?!

[Jan van de Velde]

Onder vele voorbehouden, want ik ken zelf het fijne van deze materie niet. In de hoop dan ook je niet in de war te brengen, maar te helpen ( en daar zelf ook wat van te leren)

Ik ken het Reynoldsgetal alleen maar van berekeningen voor de weerstand die een voorwerp ondervindt als het zich door een gas of vloeistof beweegt, of voor vloeistoffen of gassen die zich bijvoorbeeld door leidingen bewegen en door wrijving langs de wand van de leiding worden afgeremd.

Ik kan me zo'n berekening met een reynoldsgetal dus wel voorstellen als je vloeibaar lood door een leiding zou willen verpompen of zo, of zelfs om de eindsnelheid van mijn bolletje, immers afgeremd door lucht, uit te rekenen met behulp van het reynoldsgetal (van lucht in dat geval!!).

Maar in dit geval van een bolletje lood dat door de lucht valt en daarbij afkoelt en stolt ben ik het verband helemaal kwijt.

Ik zie echt niet wat de viscositeit en dichtheid van je lood met dit probleem te maken hebben. Toch al helemaal niet omdat die twee gegevens tijdens het stollen continu aan verandering onderhevig zijn.

Volgens mij ben je heel vreemd bezig. Maar nogmaals, als je het me uit kan leggen, graag!

[almir saric]

opgelost.....

tnx

[Jan van de Velde]

quote mezelf

Maar nogmaals, als je het me uit kan leggen, graag!

[almir saric]

Ja sorry ik heb het laat gelezen... was effe druk...

nou het zit zo:

"Het Getal van Reynolds is het belangrijkste dimensieloze getal uit de vloeistofdynamica. Het wordt gebruikt om te bepalen of een stroming laminair is of turbulent"

En zo kon ik dus de stroming bepalen:

Re = rho*v*d/visco

rho en visco van de lucht en v en d van de bol

Nu bekend is hoe groot Re is moet ook gekeken worden naar de hoeveelheid warmte die getransporteerd wordt door het oppervlak van de bol.

en dat is met de formule van Nusselt:

Nu=2+0.58(Re^0.5) x Pr^0.33

Hierbij is Pr het "getal" van Prandtl en die geeft verhouding tussen impulsoverdracht en warmteoverdracht weergeeft

Nu die wett bekend zijn is de Nusselt forumule waarbij relatie is tussen bol en lucht:

Nu=alpha*d/labda --> waarbij labda het warmtegeleidcoeffiecent van delucht

nu kan alpha bepaaldt worden...

vraag b)

Om warmtestroom te bepalen --> q=alpha*A*dT

alles is bekend dus kan het zo gezet worden --> [J/s]

nu is bekend dat Smeltwarmte lood: 23,5 x 10^3 J/kg

alleen massa van bol is onbekend met rho=m/V dus kg/m^3

waaruit volgt m=rho*V nu massa bekend is kan aantal J bepaald worden wat nodig is om te smelten:

23,5 x 10^3 J/kg x de massa nad de bol = J

hieruit volgt t = J/J/s=J*s/J=s

H=V*t snelheid is 30 t is berekend en de hoogte is nu ook bekend...

Ik hoop dat je wat aan hebt ...

[almir saric]

oh ja alles heeft zo'n beetje met bernoullie te maken...

[Jan van de Velde]

Ik zie eigenlijk geen voor de warmte-overdracht van belang zijnde eigenschappen van lood langskomen in je verhaal. Is dat omdat warmte-overdracht weinig te maken heeft met de aard van het materiaal?