Kjemi

Varmebølge

Varmebølge


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Vibrasjonene av partikler overføres til nabopartikler. Denne prosessen kalles varmeoverføring ved ledning. Ingen varmeledning er derfor mulig i vakuum. Hvis en kropp ikke har et helt jevnt temperaturnivå, blir det uunngåelig transportert varme. Transportretningen bestemmes av temperaturgradienten og varmestrømmens intensitet av størrelsen på temperaturforskjellen. Mengden varme som transporteres i x-retningen i en tidsenhet kalles varmestrømmen Q˙ utpekt. I fysikalsk kjemi brukes også begrepet varmestrøm om dette.

Læringsenheter der begrepet behandles

Varmeledning gjennom vegger30 min.

Kjemiteknisk kjemiGrunnleggende operasjoner

Denne læringsenheten dekker varmeledning gjennom flate ettlags og flate flerlags vegger samt varmeledning gjennom sylindriske enkeltlags og sylindriske flerlags vegger.


Struktur og funksjon av en termos

Lær mer om strukturen og funksjonen til en termos i denne artikkelen.

Grunnen til at varm te eller kaffe holder seg varm i termos så lenge er på grunn av den spesielle utformingen av kannen. Denne strukturen begrenser de ulike mekanismene for varmeoverføring og reduserer dermed varmetapet til et minimum.

Figur: Struktur og funksjon av en termoskolbe

Det første tiltaket og samtidig det enkleste tiltaket for å begrense varmetapene tar sikte på varmestrømmen (konveksjon). En enkel skrukork hindrer den varme dampen i å strømme ut eller den tilhørende varmeoverføringen til omgivelsene.

Det andre tiltaket er å begrense ledning av varme gjennom termoskolben. Til dette formålet er termosen ofte dobbeltvegget. Det er da luft eller annet varmeisolasjonsmateriale mellom de to veggene.

Merk at på grunn av sin lave partikkeltetthet virker luft relativt godt som varmeisolasjon mot varmeledning. I dyre termosflasker er det til og med et vakuum i rommet mellom dem. Tross alt, uten partikler, er ingen varmeoverføring fra partikkel til partikkel mulig, slik det skjer med varmeledning.

Termosens innervegg kan selvsagt ikke skilles helt fra den ytre holderen med et vakuum eller annet isolasjonsmateriale. Tross alt må de forskjellige veggene være forbundet med hverandre på en eller annen måte. På denne måten kan imidlertid den varmeisolerende effekten ved disse koblingspunktene bygges bro og varme kan strømme til utsiden. Slik stort sett uønsket brobygging av varmeisolasjonen blir derfor også referert til som såkalte Varmebroer (også samtale). Kuldebroer kalt).

Det tredje varmeisolasjonstiltaket tar sikte på å forhindre termisk stråling. For dette formålet er innsiden av termoskolben speilvendt. I likhet med synlig stråling er også termisk stråling som er usynlig for oss underlagt fysikkens lover, spesielt refleksjonsloven. Varmestrålingen reflekteres permanent av speilingen inne i kannen og forblir i kannen så å si fanget og vises dermed knapt utenfor.

merknad: Prinsippet om termisk isolasjon gjennom bruk av isolasjonsmateriale og reflekterende folie brukes også for eksempel til varmtvannsrør i husholdninger.

Illustrasjon: Varmeisolering av varmtvannsrør med reflekterende duk

De ovennevnte tiltakene sikrer ikke bare at varme drikker holder seg varme lenge, men også at kalde drikker holder seg kjølige om sommeren. I dette tilfellet sikrer tiltakene at ingen varme trenger inn i kannen. For å hindre inntrengning av varmestråling fra utsiden, speiles vanligvis en termoskolbe også utenfra! Den typiske metallglansen til termosflasken har ikke bare en visuell årsak, men også en fysisk fordel.

Produsentene oppgir vanligvis hvor lenge en termos holder en drink varm eller kald. Det merkes at termosflasker vanligvis holder kalde drikker kalde lenger enn varme drikker varme. Dette har med temperaturforskjellen mellom drikken og miljøet å gjøre. Før du heller en varm drikke, er temperaturen vanligvis maksimalt 100 ° C. Om vinteren med omgivelsestemperaturer på 0 ° C, er temperaturforskjellen 100 ° C. Denne temperaturforskjellen er til syvende og sist det som driver varmestrømmen. I dette tilfellet er det relativt stort og det samme er varmetapet.

Når en drink holdes kjølig, er temperaturforskjellen mellom drikken og omgivelsene betydelig mindre. I flytende tilstand er lavest mulig temperatur for vann 0 ° C. Om sommeren med omgivelsestemperaturer på 30 ° C, er temperaturforskjellen mellom drikken og miljøet bare 30 ° C. Med denne temperaturforskjellen blir varmestrømmen og dermed varmetapene betydelig lavere. Av denne grunn holder kalde drikker seg kalde lenger enn varme drikker varme.


Temperaturprofiler

Temperaturprofil innenfor en flat vegg

Ved flat vegg er arealet A i varmestrømmens retning alltid konstant og derfor ikke en funksjon av variabelen r. Varmestrømmen Q * betegner varmestrømmen som overføres til innsiden av veggen og føres gjennom veggen. På grunn av bevaring av energi, skjer denne varmestrømmen også i steady state i samme grad gjennom alle imaginære Mellomnivå.

Hvis dette ikke var tilfelle, ville veggen enten varmes opp på grunn av & # 8222 akkumulering & # 8220 av varme eller avkjøles på grunn av & # 8222 fjerning & # 8220 av varme. Vi vil imidlertid kun vurdere det stasjonære tilfellet der temperaturprofilen ikke endres over tid. På grunn av den konstante varmestrømmen og den konstante overflaten den passerer gjennom, oppnås en konstant varmestrømstetthet q *. I følge ligningen ( ref) at temperaturen per rutestrekning dr alltid endres med like mye dT. Som et resultat er det en lineær temperaturendring for en flat vegg.

Figur: Forløp av temperaturen gjennom en flat vegg

Det nøyaktige forløpet til temperaturen T (r) kan bestemmes ved å integrere ligningen ( ref), hvorved den termiske ledningsevnen antas å være konstant. T angirJeg temperaturen på innsiden av veggen ved r = 0:

Temperaturen endres lineært gjennom en flat vegg!

Temperaturprofil i et sylindrisk rør

Selv når det gjelder en sylindrisk vegg, forekommer hver imaginær vegg i stasjonær tilstand Mellomnivå i samme grad overføres varmestrømmen fra innsiden til veggen. Ellers ville røret varmes opp eller kjøles ned igjen. Varmestrømmen Q * gjennom den sylindriske veggen er derfor igjen ikke en funksjon av koordinaten r, men alltid konstant.

Figur: Varmestrøm gjennom veggen til et sylindrisk rør

I motsetning til den flate veggen er imidlertid området (den Mellomnivå) som varmestrømmen passerer gjennom. Med en større radius r øker arealet lineært. Dette betyr igjen at varmestrømmen fordeles over et stadig større område, det vil si at varmestrømtettheten avtar med økende avstand r. I følge ligningen ( ref) dette betyr at temperaturen endres mindre og mindre ettersom avstanden fra innerveggen øker. Temperaturkurven flater ut.

Figur: Temperaturkurve gjennom veggen til et sylindrisk rør

Det nøyaktige forløpet til temperaturen T (r) kan oppnås ved å integrere ligningen ( ref), hvorved den termiske ledningsevnen igjen antas å være konstant. Det må imidlertid bemerkes at området nå er en funksjon av radius. Med l som lengden på det sylindriske røret, kan arealet A i en avstand r bestemmes som følger:

begynne
& amp A (r) = 2 pi cdot l cdot r [5px]
slutt

Denne funksjonen i ligningen ( ref) brukes og deretter integrert, og gir til slutt følgende temperaturprofil inne i røret:

Temperaturen gjennom en sylindrisk vegg endres logaritmisk!

Temperaturprofil i en hul kule

Hvis det for eksempel er en varm væske inne i et sfærisk kar, trenger varme gjennom kuleveggen til utsiden. For det stasjonære tilfellet er det igjen sant at varmestrømmen som avgis av væsken passerer gjennom hvert tenkt mellomnivå i samme grad og går deretter over til omgivelsene. Imidlertid øker området som varmestrømmen passerer gjennom med økende radius, slik at varmestrømmens tetthet avtar tilsvarende.

Figur: Varmestrøm gjennom veggen til en hul kule

Som med et sylindrisk rør kan det i dette tilfellet antas at temperaturen endres mindre og mindre med økende radius (utflating av temperaturkurven). Imidlertid er påvirkningen av radius på et område som vurderes ikke lenger en lineær, men en kvadratisk:

Etter integrering av ligning ( ref) til slutt til en hyperbolsk temperaturprofil:

Temperaturen gjennom en sfærisk vegg endres hyperbolsk!

Figur: Forløp av temperaturen gjennom veggen til en hul kule


Varmestrøm - kjemi og fysikk

Kjemi og fysikk av tre

Professorat for kjemi og fysikk av tre samt kjemisk prosessteknikk

Innehaver av professoratet

Professoratet "Kjemi og fysikk av tre også
Kjemisk prosessteknikk"

Det vi forsker på

Vi ønsker å gjøre bruken av tre mer bærekraftig. Vårt mål er å gi treet spesielle egenskaper og dermed gjøre det enda bedre anvendelig til nye og fremfor alt spesielle bruksområder. Vår forskning gjør det mulig å utvide bruksområdene for tre og forlenge levetiden til produktene. I praksis betyr dette at det trengs mindre ved til samme formål. For oss betyr ressursbevaring at vi fokuserer vår forskning på sirkulære prosesser for å bruke materialet igjen og igjen og ikke bare brenne det eller kaste det på annen måte. Bruken av tre i praksis blir mer økonomisk, mer bærekraftig og viser sitt høye innovasjonspotensial. Det er derfor vi forsker.

For å nå våre mål driver vi materialforskning og materialutvikling for bruk av tre sammen med våre samarbeidspartnere fra næringsliv og vitenskap. Vi forsker på kjemiske og fysiske modifikasjonsprosesser og kombinasjoner av disse, for eksempel for å erstatte tropiske tresorter. For å finne nye måter å bruke tre på, tar vi for oss fysikken til det naturlige og modifiserte råstoffet tre. Vi ser etter forbedrede målemetoder innen trefysikk fordi enda finere, mer detaljerte måleresultater kan avsløre nye utviklinger i for eksempel tretørkeprosesser eller i akustikken til tre. For at fordelaktige og bærekraftige applikasjoner skal kunne finnes i «det virkelige liv», utvikler vi nye prosedyrer, prosesser og nye produkter basert på tre, og støtter dermed en bærekraftig og voksende bioøkonomi.

Vi driver ikke med «rakettvitenskap» og vi vil trolig aldri motta en Nobelpris for vår forskning. Men vi forsker med lidenskap og moro, og vi er fast overbevist om at vår anvendelsesorienterte forskning er økonomisk relevant og samtidig oppfyller våre standarder for godt vitenskapelig arbeid. Vi formidler kunnskapen vår i våre internasjonale nettverk, vi publiserer om forskningen vår og vi underviser og trener våre studenter og forskere.


Varmestrøm - kjemi og fysikk

Termisk transmittans

A: tverrsnittsareal som varmestrømmen strømmer gjennom

k, U: varmeoverføringskoeffisient

Δ T: temperaturforskjell mellom kantoverflatene til laget med tykkelsen ℓ

Hvor stor er varmestrømmen PQ gjennom et 1 m 2 vindu med enkle, 4 mm tykke glass (varmeledningsevne λ = 1 W / (mK)) hvis temperaturen på innsiden er 20 ° C og på utsiden 5 ° C?

Merk: varmeoverføringskoeffisient ikke tatt i betraktning

Varmestrømmen PQ gjennom enkeltglassvinduet er det mulig å beregne direkte ved hjelp av varmeledningsformelen. Med A = 1 m 2, λ = 1 W / (mK), l = 4 mm og ΔT = 20 ° C -5 ° C = 15 K følger det: PQ = 3750 W

Varmestrømmen er veldig høy ved 3750 W. En like høy varmeeffekt ville være nødvendig for å kompensere for varmetapet, ellers ville temperaturen i rommet synke.

Hvor stor er varmestrømmen PQ gjennom et A = 2 m 2 vindu med doble glass (tykkelse på rutene 4 mm hver, varmeledningsevne λ = 1 W / (mK)), mellom hvilke det er en 1 cm bred luftspalte med en varmeledningsevne på λ = 0,025 W / (mK) ? Temperaturen på innsiden er igjen 20 °C og på utsiden 5 °C.

Merk: varmeoverføringskoeffisient ikke tatt i betraktning

Når varme strømmer gjennom et dobbeltvindu, er de enkelte varmemotstandene koblet i serie, slik at de individuelle varmemotstandene summerer seg. Alle motstander har samme tverrsnittsareal A.1 = A ₂ = A ₃ = 2 m & sup2, i tillegg er lagtykkelsene ℓ ₁ = ℓ ₃ = 4 mm og varmeledningsevnen λ = λ ₁ = λ ₂ = 1 W / (mK) til de to glassrutene identiske . Med lagtykkelsen ℓ ₂ = 1 cm av luftgapet og dens varmeledningsevne λ ₂ = 0,025 W / (mK) følger det for den totale motstanden:

De samme formlene gjelder for termisk motstand som for elektrisk motstand.

For varmestrømmen gjelder følgende:

Selv om vinduet har et areal A dobbelt så stort som enkeltglassvinduet i siste eksempel, er varmestrømmen i dette tilfellet betydelig lavere. Av denne grunn er det nå nesten bare doble (eller til og med trippel) vinduer installert i hus.

Ytterveggen til et hus består av to lag murstein, hver 10 cm tykk, og et isolerende lag av glassull 3 cm tykt.

Hvor stor er varmestrømmen gjennom et veggareal på 16 m 2 ved 20°C inne og 0°C utetemperatur?

Verdier for varmeledningsevne: Murstein: 0,76 W / (K m) Glassull: 0,046 W / (K m)

R.z = 0.1/0.76 16 = 0,008223684210526 =

R.w = 0.03/0.046 16 = 0,04076086956521739=

R.død = 0,008223684210 + 0,04076086956521+0,00822368421 = 0,0572

P =? T? DivideRth = 20 / 0,0572 = 349,650349650349 = 350 W.

En solid kobberstang med et tverrsnitt på 1,8 cm 2 varmes opp i den øvre enden og holdes ved en konstant temperatur på 600 K. Den nedre enden er nedsenket i smeltende is. Fri stanglengde mellom varmeapparat og is er 10 cm.

Hvor mye energi strømmer gjennom stangen i dette arrangementet på 15 minutter?

Løsning: 0 ° C = 273 K kobber med høy renhet: λ = 400 W / (mK)

Innsiden av en husvegg består av en 6 cm tykk isolerende plate med varmeledningsevne λ ₁ = 0,071 W / (m & middotK), utsiden av den 12 cm tykke, bærende betongveggen med λ₂ = 1,17 W / (m & middotK).

a) Hvilken temperatur er det på kontaktflaten til isolasjons- og betongplaten når overflatetemperaturen til innerveggen er + 18 °C og ytterveggens overflatetemperatur er -12 °C?

b) Hvilken energi går ut gjennom 1 m & sup2 av denne veggen hvert sekund?

c) Hvilken tykkelse ville en tilsvarende murvegg med & lambda 2 = 0,70 W / (m & middotK) ved samme overflatetemperaturer?

a) Elektrisitetsserie: dvs. -8,75 °C

Dampsperre på grunn av duggpunktet.

Hvilken termisk effekt må en naken person generere som er i et rom ved 20 °C for å kompensere for konveksjonsvarmetapet? Overflaten til mennesket er ca 1,5 m 2, varmeoverføringskoeffisienten γ = 6

Løsning: Hos mennesker er overflatetemperaturen rundt 33 °C

I varmeveksleren til et kjernekraftverk strømmer flytende natrium med en temperatur på 677,4 ° C rundt rør med en veggtykkelse på 1 mm, der helium ved 600 ° C sirkulerer. Hvor store er varmeoverføringstallene ute og inne samt varmeoverføringskoeffisienten hvis veggtemperaturene ute er 675,8°, inne 669,8°C og varmestrømmen er 134,16 kW/m & sup2 (115 000 kcal/m & sup2 h) ?

γ = 134610 / 1,6 = 84131,25 natrium

y = 134610 / 69,8 = 1928,5 hydrogen

En fritt hengende metallkule med en diameter på 10 cm mottar 2 kcal i timen fra solstråling. Hvilken temperatur når den når utetemperaturen t1 = 15 ° og varmeoverføringstallet α = 5,25 W /(m & sup2 & middot K) er det?

I en testanordning for å bestemme den termiske ledningsevnen til et 50 cm x 50 cm stort og 6 cm tykt byggematerialpanel, produseres en konstant overflatetemperatur på 85 ° C på den ene siden ved hjelp av elektrisk oppvarming. Den andre overflaten avkjøles ved å renne 5 liter vann ved 18 °C gjennom en kjøleplate hvert minutt. Hva er varmeledningskoeffisienten λ hvis vannet varmes opp til 20 °C?

& lambda = P ℓ / A & Delta T = 700 0,06 /0,25 66 = 2,54545454545454545454545454545 W / (K m)

uten overgangstemperaturer etc.

a) Hva er verdien av varmeoverføringskoeffisienten k for en 25 cm tykk murvegg hvis varmeoverføringskoeffisienten inne α ₁ = 5,56 W /(m & sup2 & middot K) eller utenfor? ₂ = 6,33 W /(m & sup2 & middot K) og varmeledningskoeffisienten & lambda = 0,583 W /(m & midtpunkt K) er?

b) Hva er veggtemperaturene når romtemperaturen er & thetasym ₁ = 19 ° C og utetemperaturen & thetasym ₂ = 4 ° C?

Ved hvilken utetemperatur & thetasym ₂ skygger et 3 mm tykt enkelt vindu opp hvis romtemperaturen & thetasym ₁ = 18 ° C og den relative luftfuktigheten er 70 %? Varmeoverføringstallene inne i α1 = 8,33333 W /(m & sup2 & middot K) , utenfor?2 = 4 W /(m & sup2 & middot K) og varmeledningskoeffisienten & lambda = 0,816 W /(m & midtpunkt K) akseptert.

Hvilket varmeoverføringstall α gir en fritt lagt, 1,5 mm tykk kobberledning, som ved belastning med maksimalt tillatt strøm på 25 A varmes opp i kontinuerlig drift med 35 °C over utetemperaturen på 25? (Resistivitet? = 0,02? Mm?/M>

Hvor stor er varmetapsstrømmen gjennom det 20 mm tykke sylinderdekselet til en vannkjølt forbrenningsmotor med en indre diameter på 200 mm dersom dekselet antas å være en halvkule?


Varmestrøm - kjemi og fysikk

Stefan Pietrusky, Læringsnivå opp

Hvis tilgangen din til Learning Level Up System har blitt aktivert etter kjøp av en lisens, er Interactive Dynamic Learning Content (IDL) tilgjengelig for nedlasting som en animasjon (.ppt-presentasjon) og grafisk fil (.png-format).

Uten en lisens, som kan kjøpes på Learning Level Up-hovedsiden, kan ikke innholdet i Learning Level Up brukes!

Med tilgang til dette interaktive dynamiske læringsinnholdet (IDL) får du én enkelt lisens og en enkel bruksrett. Ytterligere informasjon finner du i vilkårene.

Animasjonen til IDL kan konverteres til en egen læringsvideo ved hjelp av PowerPoint.

Har du spørsmål angående innholdet eller systemet for læringsnivå opp generelt? Skriv oss en melding på [email protected]

Hva er det arkimedeiske prinsippet? Hva er ordlyden av prinsippet? I hvilke væsker gjelder det arkimedeiske prinsippet? Hva er oppdrift? Når svømmer en kropp på vannoverflaten? Hva avhenger vekten av den fortrengte væsken av? Hva påvirker størrelsen på oppdriftskraften? Hva er årsaken til oppdriftskraften? Hva er funksjonen til vannsøylen? Hvilke krefter er irrelevante for oppdrift? Hvordan beregnes oppdriften til en kropp? Hvordan kan oppdriftskraften beregnes ved å bruke det arkimedeske prinsippet? Hva avgjør om en kropp synker, flyter, reiser seg eller svømmer? Alt du trenger å vite om det arkimedeiske prinsippet er forklart i dette innholdet.


Vannundervisningsmateriell for videregående trinn I og II

Vannforum

"Vårt klima"

Egnet for geografitimer.

(Kilde: wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH)

Vannforum

"Fra brønnen til kranen"

Egnet for fysikk- og historietimer.

(Kilde: wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH)

Vannforum

"Fra avløpet til renseanlegget"

Egnet for kjemi- og biologitimer.

(Kilde: wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH)

Vannforum

"Mat vann"

Egnet for kjemi- og biologitimer.

(Kilde: wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH)

Vannforum

"Egenskaper til vann"

Egnet for fysikk- og kjemitimer.

(Kilde: wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH)

Vannforum

"Betydningen av vann for bosetninger"

Egnet for geografi- og historietimer.

(Kilde: wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH)

Vann i det 21. århundre

- Studenthefte -

(Kilde: Det føderale departementet for miljø, naturvern og atomsikkerhet)

Vann i det 21. århundre

- Lærerhefte -

(Kilde: Det føderale departementet for miljø, naturvern og atomsikkerhet)


TANK-modulpakke prøveutskrift

1 Innholdsfortegnelse Innholdsfortegnelse. 1 Oppgave. 2 Bestemmelse av varmetap i tanker. 3 Materialverdier av lagringsmedium. 6 Gasskammeregenskaper. 7 Varmeoverføring utvendig, tak. 8 Varmeoverføring utvendig, mantelvarmeoverføring inne, gulvvarmeoverføring inne, fuktet kappevarmeoverføring inne, tørr mantelvarmeoverføring inne, takvarmeoverføring, taktemperatur eller beregningsverdier: Strålingsverdier eller beregningsverdier:

2 Oppgave: Schwer & oumll HFO 180 bør oppbevares i en rund lagertank ved en minimumstemperatur på 50 C. Utvendig diameter på tanken er 12 m, høyden på tanken 15 m og bunnhøyden 14 m. Tanken har en 8 mm tykk stålkappe λ = 52 W / (m K) og er 100 mm mineralull λ = 0,04 W / (m K) isolert på skall- og takside. Tanken står på en 250 mm tykk betongplate med λ = 2,5 W / (m K) Hvor høye er varmetapene til tanken om vinteren med en lufttemperatur på -20 C og en vindhastighet på 10 m / s? Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH

3 Bestemmelse av varmetap i tanker Grensebetingelser Produkttemperatur tp 50 C Tank innvendig trykk pi 1 bar Lufttemperatur tl -20 C Vindhastighet Wv 10 m / s Gulvtemperatur tb -20 C Tankgeometri Planform Rund plan Diameter DT 12 m Omkrets 37,7 m Grunnflate m & sup2 Tankhøyde HT 15 m F & uumlllh & oumlhe HF 14 m Materialegenskaper Væske HFO 180 Densitet & rho kg / m & sup3 Spesifikk varmekapasitet & aumlt cp 1930 J / (kg K) Dynamisk & auml & auml & auml & s & auml & s & auml & s & auml & auml & auml & auml & aumlt & auml & s & aumlt & a Ekspansjonskoeffisient & szlig / K Gassplass over væsken Middels beskrivelse Lufttetthet & rho kg / m & sup3 Spesifikk varmekapasitet cp 1008 J / (kg K) Dynamisk viskositet & eta mpa s Kinematisk / termisk ekspansjon / termisk ekspansjon / termisk ekspansjon og termisk ledningsevne for beholderen og isolasjonen B oden jacket takbeholder veggtykkelse 8 mm 8 mm 8 mm varmeledningsevne 52 W / (m K) 52 W / (m K) 52 W / (m K) isolasjonstykkelse 250 mm 100 mm 100 mm varmeledningsevne 2,5 W / (m K) 0,04 W / (m K) 0,04 W / (m K) varmetap gulvmantel våt mantel tørt tak kw kw kw kw Totalt varmetap Qges kw Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH

4 Gulv Tykkelse på veggen sib 8 mm varmeledningsevne på veggen λ ib 52 W / (m K) Termisk motstand av veggen s / λ & szligiB m 2 K / W Tykkelse på isolasjonen fra 250 mm varmeledningsevne (fra termisk motstand av isolasjonen 2,5 & lambda av isolasjonen s / lambda & szligaB 0,1 m & sup2 K / W varmeoverføringskoeffisient utvendig α fra 5 W / (m & sup2 K) varmeoverføringskoeffisient innvendig & alpha ib W / (m & sup2 K) temperaturutvekslingsareal = C & sup2; vegg m & sup2 Temperatur utvendig flik = C varmeeffekt QhB 0 kw varmestrøm fra innsiden QiB = kw varmestrøm til utsiden QaB = kw kappetykkelse på veggen sim 8 mm varmeledningsevne til vegg λ i 52 W / (m & s2) motstand av veggen W tykkelse på isolasjonen sam 100 mm termisk ledningsevne av isolasjonen λ ved 0,04 W / (m K) termisk motstand av isolasjonen s / λ & szligaM 2,5 m 2 K / W varmeoverføring ytre koeffisient α ved W / (m & sup2 K) fuktet del varmeoverføringskoeffisient innvendig & alpha imb W / (m & sup2 K) utvekslingsområde AMb = m & sup2 temperatur innvendig timb = C temperatur (veggisolasjon) tgmbl = C temperatur utsiden kww tambum = C fra innsiden QiMb = kw varmestrøm til utsiden QaMb = kw tørr del varmeoverføringskoeffisient inne α imt W / (m & sup2 K) utvekslingsområde AMt = 37,7 m & sup2 temperatur inne timt = 41,5 C temperatur = 41,5 C temperatur (veggisolasjon) tgmt QhMt 0 kw varmestrøm fra innsiden QiMt = kw varmestrøm til utsiden QaMt = kw Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH

5 taktykkelse på veggen sid 8 mm varmeledningsevne av veggen λ id 52 W / (m K) termisk motstand av veggen s / λ / λ & szligiD m 2 K / W tykkelse på isolasjonen sad 100 mm varmeledningsevne av isolasjonen λ ad 0,04 W / a av isolasjonen s / λ & szligaD 2,5 m & sup2 K / W Emissivitet av taket & epsilon D Emissivitet av produktet & epsilon P Ekstern varmeoverføringskoeffisient & alfa ad W / (m & sup2 K) Varme & sup2; varmeoverføringskoeffisient & m & sup2 K & sup2 K & sup2 C temperatur (veggisolasjon) tgd = C temperatur ute tad = C varmeeffekt QhD 0 kw varmestrøm fra innsiden QiD = kw varmestrøm til utsiden QaD = kw balanse varmeeffekt Qh_ges = 0 kw varmestrøm innenfra Qi_ges = 0 kw varmestrøm innenfra Qi_ges Process engineering GmbH

6 Materialegenskaper til lagringsmedium Materialegenskaper til tunge varmeelementer Valgt: HFO 180 & Oumll utvalg 7 Materialegenskaper til tunge varmeelementer (HFO) Tilstand 1: Tilstand 2: Temperatur & thetasym 50 C & thetasym C densitet & rho kg / m & sup3 & rho kg / m & a3 Spesifikk vannkapasitet 1930 (kg K) cp J / (kg K) Dynamisk viskositet & aumlt & eta 171 mpa s & eta mpa s Kinematisk viskositet & aumlt & num m & sup2 / s & num m & sup2 / s Termisk ledningsevne & lambda W / (m K) & lambda W / (m K) Term. Ekspansjonskoeffisient β / K β 1 / K Prandtl tall Pr Pr - termisk ledningsevne a 7.155E-8 m 2 / sa ​​m 2 / s Pr = & nu / a = & eta cp / λ a = λ / (ρ rho cp) Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH

7 Materialegenskaper Gassrom Materialegenskaper til luft Materialegenskaper til luft Tilstand 1 Tilstand 2 Temperatur & thetasym 1 50 C & thetasym 2 C Trykk p Pa p 2 Pa Densitet & rho kg / m & sup3 & rho kg / m & sup3 Spesifikk varme kapasitet & aumlt cp 1008 J / (kg K) cp J / (kg K) Termisk ledningsevne & lambda W / (m K) & lambda W / (m K) Dynamisk viskositet & eta mpa s & eta mpa s Kinematisk viskositet & aumlt & num m & sup2 / s & num m & sup2 / s Prandtl tall sa & sup2 Pr - temperatur ledningsevne s Reell gassfaktor ZZ - spesifikk entalpi h J / kg h J / kg spesifikk entropi s 84,9 J / (kg K) s J / (kg K) koeffisient for termisk utvidelse. β / K β 1 / K lydhastighet wm / swm / s molar masse M g / mol gasskonstant RJ / (kg K) standardtetthet ρ N kg / m 3 kritiske data kritisk temperatur T c C kritisk trykk pc Pa kritisk tetthet ρ kg / m 3 gyldighetsområder : -150 C & thetasym 1000 C 1 bar p 1000 bar Luftens sammensetning: Mol-% vekt-% N 2: O 2: Ar: normalisering av entalpi og entropi: h = 0 kj / kg, s = 0 kj / (kg K) ved T = K = 25 C, p = bar for de rene komponentene Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH

8 Varmeoverføring ute, tak Varmeoverføring med strømmen langs en flat vegg Geometri: Oppvarmet platelengde l mm Strømningshastighet w 10 m / s Materialverdier: Gjennomsnittlig trykk p & a3 kg / Cp K) Spesifikk varmeledningsevne & lambda W / ( m K) Dynamisk viskositet & aumlt & eta mpa s Kinematisk viskositet & nu = m & sup2 / s Prandtl tall Pr = gjennomsnittlig veggtemperatur & thetasym WC Prandtl tall ved veggtemperatur Pr W = 2 / gassformig væske = 2 / 1um Eksponent for væsker n F Eksponent for gasser n G 0 - varmeoverføring: Reynolds tall Re = Nusselt tall laminær Nu lam = (1) Nusselt tall turbulent Nu turb = (2) Nusselt tall gjennomsnitt Nu l, 0 = (5 ) Nusselt tall med veggkorreksjon Nu = (6) Varmeoverføringskoeffisient α = W / (m 2 K) Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH

9 ligninger: α l Nu = 8449 = λ wl Re = = & nu Nu = Nu 0 K 8449 = (6) 2 2 Nu l, 0 = Nu lam + Nu turb (5) 8449 = Nu lam = Re Pr (1 ) = Re 0,8 Pr Nu turb = (2) Re -0,1 (Pr 2 / 3-1) 8312 = (/ 3-1) Påvirkning av temperaturavhengigheten til de fysiske egenskapene: Væsker: n F 0,25 KF = (Pr / Pr W) 1 = (/) Gasser: n G 0 KG = (T / TW) 1 = (/) Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH

10 Wärmeübergang aussen, Mantel Wärmeverlust von Wänden und Rohrleitungen Wärmeverlust von isolierten Rohrleitungen (freiliegend) Parameter: Temperatur Medium innen &thetasym i 50 C Lufttemperatur &thetasym a -20 C Innendurchmesser des Rohres d mm Innerer Wärmeübergangskoeffizient &alpha i W/(m² K) Windgeschwindigkeit w 10 m/s Wärmedurchgang: Wanddicke Wärmeleitfähigkeit Rohr s 1 8 mm &lambda 1 52 W/(m K) Isolation 1 s mm &lambda W/(m K) Isolation 2 s 3 0 mm &lambda 3 1 W/(m K) Berechnung: Schichtdurchmesser d mm Schichtdurchmesser d mm Außendurchmesser des Rohres d mm Temperaturdifferenz &thetasym i -&thetasym a 70 C Hilfsvariable D m² K/W Äußerer Wärmeübergangskoeffizient &alpha a W/(m² K) Wärmeverlust pro Längeneinheit Q/l W/m Rohrlänge l mm Wärmeverlust gesamt Q kw Temperaturen: Temperatur Medium innen &thetasym i 50 C Rohrwandtemperatur innen &thetasym Wi C Rohrwandtemperatur aussen &thetasym Wa C Isolation &thetasym Iso C Oberflächentemperatur &thetasym O C Lufttemperatur &thetasym a -20 C Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH

11 Gleichungen: 1 1 d 2 1 d 3 1 d 4 D = d 4 + ln + ln + ln &alpha i d 1 2 &lambda 1 d 1 2 &lambda 2 d 2 2 &lambda 3 d = ln ln + ln = m² K/W Für ruhende Luft (w=0) gilt: &alpha a = &thetasym O - &thetasym a = = W/(m² K) Für Wind folgt : 1/ &alpha a = = f( 10 ) Q/l = d 4 &pi ( &thetasym i - &thetasym a ) D + 1 / &alpha a &pi ( ) = = W/m / Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH

12 Wärmeübergang innen, Boden Wärmeübertragung durch freie Konvektion an umströmten Körpern 4. Horizontale ebene Flächen Wärmeabgabe auf der Oberseite, Kühlung auf der Unterseite Randbedingungen: Oberfläche des umströmten Körpers A m² Umfang der Projektionsfläche U mm Anströmlänge l 3000 mm (11) Erdbeschleunigung g 9.81 m/s² Temperatur an der Oberfläche &thetasym C Temp. des Fluids außerhalb der Grenzschicht &thetasym 50 C Temperaturdifferenz ( &thetasym 0 - &thetasym ) &thetasym K Stoffwerte: Mittlere Temperatur ( &thetasym 0 + &thetasym ) / 2 &thetasym m C Dichte &rho kg/m³ Spezifische Wärmekapazität c p 1930 J/(kg K) Dynamische Viskosität &eta 171 mpa s Kinematische Viskosität &nu m²/s Wärmeleitfähigkeit &lambda W/(m K) Thermischer Ausdehnungskoeffizient ß /K Kennzahlen: Prandtl-Zahl Pr Grashof-Zahl Gr 3.765E+7 - (3) Rayleigh-Zahl Ra 1.00E+11 - (4) Prandtl-Funktion f 2 (Pr) (20) Nusselt-Zahl laminar Nu l (18) Nusselt-Zahl turbulent Nu t (19) Nusselt-Zahl Nu Wärmeübergang: Wärmeübergangskoeffizient &alpha a W/(m² K) (2) Austauschfläche A m² Konvektiver Wärmestrom Q kw Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH

13 Gleichungen: &alpha a = Nu &lambda / l (2) = / 3 = W/(m² K) g l 3 Gr = ß &thetasym (3) &nu = = 3.765E Ra = Gr Pr = 3.765E = 1.00E+11 - (4) l = A / U = / 37.7 = 3000 mm (11) 1/5 Nu l = Ra f 2 (Pr) (18) 1/5 = E = /3 Nu t = 0.15 Ra f 2 (Pr) (19) 1/3 = E = /20-20/11 f 2 (Pr) = / Pr (20) 11/20-20/11 = / 2661 = Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH

14 Wärmeübergang innen, benetzter Mantel Wärmeübertragung durch freie Konvektion an umströmten Körpern 2. Vertikale Flächen (Zylinder) Randbedingungen: Höhe des Zylinders h mm Durchmesser des Zylinders D mm Anströmlänge l mm Erdbeschleunigung g 9.81 m/s² Temperatur an der Oberfläche &thetasym C Temp. des Fluids außerhalb der Grenzschicht &thetasym 50 C Temperaturdifferenz ( &thetasym 0 - &thetasym ) &thetasym K Stoffwerte: Mittlere Temperatur ( &thetasym 0 + &thetasym ) / 2 &thetasym m C Dichte &rho kg/m³ Spezifische Wärmekapazität c p 1930 J/(kg K) Dynamische Viskosität &eta 171 mpa s Kinematische Viskosität &nu m²/s Wärmeleitfähigkeit &lambda W/(m K) Thermischer Ausdehnungskoeffizient ß /K Kennzahlen: Prandtl-Zahl Pr Grashof-Zahl Gr 8.057E+8 - (3) Rayleigh-Zahl Ra 2.14E+12 - (4) Prandtl-Funktion f 1 (Pr) (13) Nusselt-Zahl für Platte Nu_P (12) Nusselt-Zahl Nu (14) Wärmeübergang: Wärmeübergangskoeffizient &alpha W/(m² K) (2) Austauschfläche A m² Konvektiver Wärmestrom Q kw Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH

15 Gleichungen: &alpha = Nu &lambda / l (2) = / 14 = W/(m² K) g l 3 Gr = ß &thetasym (3) &nu = = 8.057E Ra = Gr Pr = = 8.057E = 2.14E+12 - (4) 1/6 2 Nu_P = Ra f 1 (Pr) (12) 1/6 2 = E = /16-16/9 f 1 (Pr) = / Pr (13) 9/16-16/9 = / 2661 = Nu = Nu_P h / D (14) = / 12 = Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH

16 Wärmeübergang innen, trockener Mantel Wärmeübertragung durch freie Konvektion an umströmten Körpern 2. Vertikale Flächen (Zylinder) Randbedingungen: Höhe des Zylinders h 1000 mm Durchmesser des Zylinders D mm Anströmlänge l 1000 mm Erdbeschleunigung g 9.81 m/s² Temperatur an der Oberfläche &thetasym C Temp. des Fluids außerhalb der Grenzschicht &thetasym 50 C Temperaturdifferenz ( &thetasym 0 - &thetasym ) &thetasym K Stoffwerte: Mittlere Temperatur ( &thetasym 0 + &thetasym ) / 2 &thetasym m C Dichte &rho kg/m³ Spezifische Wärmekapazität c p 1008 J/(kg K) Dynamische Viskosität &eta mpa s Kinematische Viskosität &nu m²/s Wärmeleitfähigkeit &lambda W/(m K) Thermischer Ausdehnungskoeffizient ß /K Kennzahlen: Prandtl-Zahl Pr Grashof-Zahl Gr 7.789E+8 - (3) Rayleigh-Zahl Ra 5.488E+8 - (4) Prandtl-Funktion f 1 (Pr) (13) Nusselt-Zahl für Platte Nu_P (12) Nusselt-Zahl Nu (14) Wärmeübergang: Wärmeübergangskoeffizient &alpha W/(m² K) (2) Austauschfläche A 37.7 m² Konvektiver Wärmestrom Q kw Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH

17 Gleichungen: &alpha = Nu &lambda / l (2) = / 1 = W/(m² K) g l 3 Gr = ß &thetasym (3) &nu = = 7.789E Ra = Gr Pr = = 7.789E = 5.488E+8 - (4) 1/6 2 Nu_P = Ra f 1 (Pr) (12) 1/6 2 = E = /16-16/9 f 1 (Pr) = / Pr (13) 9/16-16/9 = / = Nu = Nu_P h / D (14) = / 12 = Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH

18 Wärmeübergang innen, Dach Wärmeübertragung durch freie Konvektion an umströmten Körpern 4. Horizontale ebene Flächen Wärmeabgabe auf der Unterseite, Kühlung auf der Oberseite Randbedingungen: Oberfläche des umströmten Körpers A m² Umfang der Projektionsfläche U mm Anströmlänge l 3000 mm (11) Erdbeschleunigung g 9.81 m/s² Temperatur an der Oberfläche &thetasym C Temp. des Fluids außerhalb der Grenzschicht &thetasym 50 C Temperaturdifferenz ( &thetasym 0 - &thetasym ) &thetasym K Stoffwerte: Mittlere Temperatur ( &thetasym 0 + &thetasym ) / 2 &thetasym m C Dichte &rho kg/m³ Spezifische Wärmekapazität c p 1008 J/(kg K) Dynamische Viskosität &eta mpa s Kinematische Viskosität &nu m²/s Wärmeleitfähigkeit &lambda W/(m K) Thermischer Ausdehnungskoeffizient ß /K Kennzahlen: Prandtl-Zahl Pr Grashof-Zahl Gr 1.24E+10 - (3) Rayleigh-Zahl Ra 8.768E+9 - (4) Prandtl-Funktion f 1 (Pr) (13) Nusselt-Zahl Nu (21) Wärmeübergang: Wärmeübergangskoeffizient &alpha a W/(m² K) (2) Austauschfläche A m² Konvektiver Wärmestrom Q kw Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH

19 Gleichungen: &alpha a = Nu &lambda / l (2) = / W/(m² K) g l 3 Gr = ß &thetasym (3) &nu = = 1.24E Ra = Gr Pr = 1.24E = 8.768E+9 - (4) l = A / U = / 37.7 = 3000 mm (11) 9/16-16/9 f 1 (Pr) = / Pr (13) 9/16-16/9 = / = /5 Nu = 0.6 Ra f 1 (Pr) (21) 1/5 = E = Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH

20 Wärmeübergang durch Strahlung innen, Dach Strahlung technischer Oberflächen Berechnung des Wärmestromes durch Strahlung Fläche Emissionsgrad Temperatur A m² &epsilon T 1 50 C (= 50 C ) A m² &epsilon T C (= C ) Einstrahlzahlen: ϕ ϕ ϕ 21 = A 1 /A 2 ϕ 12 Berechnung der Strahlungsleistung: E i = &sigma &epsilon i T i 4 &sigma = W/(m 2 K 4 ) E 1 = W/m² E 2 = W/m² Berechnung des Wärmestromes:. &sigma &epsilon 1 &epsilon 2 A 1 ϕ 12 Q 12 = (T T 2 4 ) 1 - (1 - &epsilon 1 ) (1 - &epsilon 2 ) ϕ 12 ϕ 21. Q 12 = kw Q 21 = kw Äquivalenter Wärmeübergangskoeffizient. Q &alpha = A (T 1 - T 2 ) &alpha 12 = W/(m² K) Lauterbach Verfahrenstechnik GmbH


Wärmestrom - Chemie und Physik

matheraum.de:
matux

Der volumenstrom v = 100 l/h , habe ich umgerechnet in l/s 0,278
t_zulauf = 60,2 und t_ablauf=54,7, da habe ich schon die erste Schwierigkeit, muss ich die Differenz der beiden Temperaturen nehmen oder den Mittelwert?
c = wird dann durch ein Diagramm bestimmt und rho wird auch durch ein diagramm bestimmt.
Rechne ich dann mit der Temperatur in Kelvin oder °C?

beide Fragen kannst Du Dir mit ein wenig Nachdenken beantworten.

1. Wovon wird der Wärmestrom wohl eher abhängen? Vom Temperaturunterschied zwischen beiden Medien? Oder (unabhängig von der Temperaturdifferenz!) davon, bei welche mittleren Temperatur das Ganze stattfindet?

2. a) (kleine Ablenkung) Kelvin und Grad Celsius unterscheiden sich nur durch die Lage des Nullpunktes, der bei Celsius (willkürlich) auf den Gefrierpunkt des Wassers gelegt ist. Sollte es von Gefrierpunkt des Wassers abhängen? Sollten unterhalb von 0°C negative Werte auftreten, womoglich gar Umkehrung (=negativ) des Wärmestroms?

2. b) Wenn wir aber bei 1. ohnehin von der Differenz ausgehen, ist's ohnehin egal, ob wir Kelvin oder Grad Celsius verwenden. Da der Maßstab der Skalen ja der gleiche ist, hat es auf die Differenz zwischen zwei Temperaturen keine Auswirkung.


Video: Hittegolf (Juli 2022).


Kommentarer:

  1. Ealdian

    It is impossible to discuss endlessly

  2. Raylen

    Everything is buttered.

  3. Bendision

    Jeg må bare bare være stille

  4. Kam

    I would like to say a few words.

  5. Samugami

    Let's try to be sensible.

  6. Heortwiella

    Det er synd at jeg nå ikke kan uttrykke - jeg er sen på et møte. But I will be released - I will necessarily write that I think.



Skrive en melding