Kalorimetrische Verlustleistungsbestimmung und Magnusformel

Dummfrager · Anmeldungsdatum: 22.02.2012 Beiträge: 7

Hi,

eigentlich möchte ich die Verlustleistung eines Verbrauchers bestimmen. Dieser befindet sich in einer Box mit Eingangs- und Ausgangsöffnung.

An beiden messe ich die Temperatur und den Volumenstrom.

Über

starte ich und stelle fest, das die Dichte und die Wärmekapazität in Abhängigkeit zu verschiedenen Größen stehen.

Die Dichte

steht nun aber in Abhängigkeit zur Gaskonstanten welche wiederum abhängig vom Sättigungsdampfdruck ist. Um diesen zu bestimmen würde ich nun die Magnusformel nutzen. Stellt sich nun die Frage welche Konstanten für a und b?

Meine Luft befindet sich weder über einer ebenen Wasseroberfläche noch über einer ebenen Eisfläche. Meine Luft befindet sich quasi über normalem Boden geht dann durch die Box und kommt wieder raus grübelnd

Wenn ich dieses Problem gelöst hätte würde ich noch die spez. Gaskonstanten für trockene Luft und für Dampf berechnen (287 und 461) und aus diesen dann die Gaskonstante für feuchte Luft berechnen:

Somit wäre die Berechnung der Dichte dann möglich, vorausgesetzt ich messe nun noch zusätzlich die relative Feuchte am Eingang (Ausgang kann ichz mir sparen, da in der Box keine Feuchte hinzu bzw. weggenommen wird--> ich kann sie berechnen)
Wenn dies so ist müsste ich mir noch Gedanken über die Wärmekapazität und deren Abhängigkeiten machen...

Habe ich bisher eigentlich Denkfehler gemacht oder ist das zunächst recht banal wirkende Vorhaben doch so komplex?

Dummfrager · Anmeldungsdatum: 22.02.2012 Beiträge: 7

Da noch kein Kommentar vorliegt habe ich mich mal auf die Suche nach der spez. Wärmekapazität feuchter Luft gemacht.

Für mich stellt sich die Sache so dar, das ich den Isentropenexponenten bestimmen muss. Hier scheitere ich schon:

Wie muss ich nun Z ansetzen für feuchte Luft?

Sollte ich für mein Vorhaben zu viel Aufwand betreiben, dann schreibt mir das bitte. Bin auch zufrieden wenn mir jemand sagt, ich soll einfach Temperaturen und Volumenströme messen und daraus die Verlustleistung bestimmen und die Abhängigkeiten von Dichte, Wärmekapazität als Mittelwerte für einen Temperaturbereich zwischen 20°C und 60°C annehmen bzw. diese von Fall zu Fall aus Tabellen ermitteln.

J1 · Gast

Du brauchst die Enthalpiedifferenz
cp von Luft und Wasser getrennt ermitteln (ergibt Feuchte)
dann noch den Massestrom
Der müßte konstant sei,wenn die "Box" nichts abzieht

Dummfrager · Anmeldungsdatum: 22.02.2012 Beiträge: 7

Sorry,

irgendwie verstehe ich nicht worauf du hinaus möchtest. Denn da bleibt ja immer noch die Frage nach dem Sättigungsdampfdruck bzw. der Konstanten in der Magnusformel.

Evtl. verstehe auch ich was falsch.

Dummfrager · Anmeldungsdatum: 22.02.2012 Beiträge: 7

Ok,

mal angenommen ich hätte ein Messgerät zur Bestimmung des Massenstroms am Ein- und Ausgang.

Dann müsste der Massenstrom konstant sein, der Volumenstrom jedoch temperaturabhängig steigen/fallen.

Eingang: 23°C / Massenstrom X
Ausgang: 40°C / Massenstrom ebenfalls X

Hier müsste der Volumenstrom der Luft wohl gestiegen sein, da die Luft sich ja bei Erwärmung ausbreitet, der Druck aber nicht steigen kann da es ja ein offens System ist. Somit würde die Leistungsbestimmung tatsächlich nur noch von der spez. Wärmekapazität der Luft abhängen, welche wiederum von der Luftfeuchte abhängt, oder?

Da die absolute Feuchte aber ebenfalls konstant sein müsste, dürfte das Ganz dann wohl doch wieder unabhängig von der Feuchte sein, oder?

Gibt es überhaupt Massenstrommessgeräte und wenn ja benötigen diese doch bestimmt die Angabe der Wärmekapazität des Stoffes. Dieser wäre dann wieder abhängig von...

Ich glaube ich dreh mich im Kreis Hammer

J1 · Gast

Der Massestrom ist konstant,wenn die Box nicht aufnimmt ober zuführt
Es gibt zB Luftbefeuchter,die einen Luftstrom mit Wasser anreichern

Bei Erhöhung von T erhöht sich auch der Volumenstrom,wenn alles andere konstant bleibt

Die sp. Wärmekapazität ist von dem Stoff und von der Temperatur abhängig
Normalerweise spielt bei Luft die Luftfeuchtigkeit kaum eine Rolle
Bei hohen Temperaturen mit hoher Lufteuchtigkeit steigt cp deutlich an

Jetzt noch diese Frage
Da die absolute Feuchte aber ebenfalls konstant sein müsste, dürfte das Ganze dann wohl doch wieder unabhängig von der Feuchte sein, oder?

Jein
Beim Abkühlen kann es bei hoher Lutfeuchtigkeit sein,daß der Dampf kondensiert was wiederum zu einer Erhöhung von cp führt

Dummfrager · Anmeldungsdatum: 22.02.2012 Beiträge: 7

Danke schonmal für die Antwort. Da ich bisher nichts mit dieser Thematik zu tun hatte hiflt es mir sehr wenn meine Überlegungen bestätigt/korrigiert werden. Somit fische ich nicht allein im Trüben Willkommen

Wenn ich nun alles mal zusammenfasse, kann ich also über folgende Messdaten die Verlustleistung bestimmen:

Eingang: Massenstrom, Temperatur
Ausgang: Massenstrom; Temperatur

Annahme 1: Über Massenstrommessung dürfte Druck und Temperatur keine Auswirkung haben und muss somit nicht korrigiert werden.

Annahme 2: Die Auswirkung der Luftfeuchte auf die Wärmekapazität ist sehr gering, da die Prozesstemperaturen zwischen +20 - +60 °C liegen und der Massenstrom immer erwärmt wird (Somit keine Kondensation).

Somit:

Irgendwie finde ich diese Lösung aber noch imnmer nicht ganz befriedigend da ich letztlich noch immer einen Fehler mache den ich nicht bezifferen kann und somit die Messdaten nicht bewertbar sind in Bezug auf Messfehler/Messgenauigkeit.

Bezahlbare Messgeräte liefern mir folgende Genauigkeiten:
Massenstrommessgeräte gibt es wohl mit 2% Fehler
Temperatur kann ich mit +/- 0,5K messen

Welchen Fehler muss ich aber für die Wärmekapazität der Luft veranschlagen?

J1 · Gast

Du hast oben geschrieben,daß du die Verlustleistung einer Box bestimmen willst
Jetzt aber schreibst du,daß die Temperatur erhöht wird
Dann ist es doch so,daß der Kasten Energie zuführt

Schreibe doch mal die Bernoulli-Gleichung in Energieform hin.Erweitert durch dieiInnere Energie U1 links und U2 rechts

Dummfrager · Anmeldungsdatum: 22.02.2012 Beiträge: 7

Natürlich erhöht sich die Temperatur in der Box, da die Verlustleistung welche in der Box anfällt ja in Form von Wärme an die Luft abgegeben wird.

Man stelle sich eine isolierte Box vor in der ein Heizwiderstand ist.
Dieser Heizwiderstand wird nun mit 1kW elektrischer Leistung beaufschlagt.
Die in die Box eintretende Luft erwärmt sich und kommt als wärme Luft am Ausgang raus.

Als Randbedingung sei die Forderung, das die Boxentemperatur ca. 40°C beträgt. Somit muss so viel Luft durch die Box gesaugt werden, das sich die 40°C einstellen bzw. diese nicht überschritten werden.

Der Unterschied zwischen Eingangsmassenstrom*WärmekapazitätLUFT und Ausgangsmassenstrom*WärmekapazitätLUFT ist die zugeführte Leistung von 1kW.

Dieser Aufbau wird natürlich nicht mit bekannter Verlustleistung durchgeführt. Diese soll ermittelt werden.