Fischbecken: Wärmedurchgangszahl über Abkühlkurve bestimmen?

Ärni · Anmeldungsdatum: 11.10.2014 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo miteinander

Ich soll eine Wärmebilanz für ein beheiztes Aquaponic System erstellen. Nun gibt es verschiedene Komponenten (Fischbecken, Biofilter, Trommelfilter) von welchen ich herausfinden will, was sie für eine Wärmedurchgangszahl haben (also in welchem Masse das beheizte Wasser in den einzelnen Komponenten durch deren Aussenwände Wärme an die Umgebung verliert).

Leider ist es meiner Meinung nach nicht möglich oder in diesem Fall auch nicht sinnvoll anhand der Wandschichten respektive der Materialien einen U- Wert zu errechnen. Ich muss es irgendwie schaffen anhand von Temperaturmessungen der Innen und Aussentemperatur sowie der Aussenflächen zu einem Ergebnis zu gelangen.

Meine Ideen:
Ich habe mir folgenden Messversuch am Beispiel des Fischbeckens überlegt:

1. Das Wasser im Tank wird auf die Solltemperatur aufgeheizt (26°C) -->vs. Umgebungsluft (zB 17°C)

2. Die Heizung und der Kreislauf welcher das Fischwasser durch die anderen Komponenten zirkulieren lässt wird ausgeschaltet (eine Lüftung im Fischbecken sorgt aber weiterhin für Umwälzung)

3. Die Temperaturangleichung des Wassers im Tank an die Umgebungsluft wird mit einem Temperaturmessgerät aufgezeichnet woraus sich eine Temperatur- Zeit Kurve ergibt. Aus welcher dann eine Wärmedurchgangszahl in (W/(m^2*K) der Wärme im Wasser an die Aussenluft abgeleitet werden soll.

Folgende Punkte machen mir nun aber Sorgen:

a) Da es Fische in dem Tank hat kann Heizung nur für eine gewisse Zeit (vermutlich ca 2h) ausgeschaltet werden damit es denen nicht zu kalt wird.

b) Die Umgebungstemperatur wird nicht exakt dieselbe bleiben während der Abkühlungsphase.

Woraus sich mir wiederum folgende Fragen ergeben:

i)Angenommen die Aussenlufttemperatur würde für eine halbe Stunde konstant bei zB 17°C bleiben, und die Wassertemperatur würde in dieser Zeit um 0.5°C sinken: Wäre es dann möglich daraus einen allgemein gültigen Koeffizienten für den Wärmeabfluss zu errechnen welcher bei beliebigen Wasser und Aussentemperaturen angewandt werden kann?

ii)wäre es möglich diese Temperatur- Zeit Kurve bis zur Temperaturangleichung zu extrapolieren? Falls ja wie ginge das? Mit einem Tool? Oder rechnerisch von Hand?

Folgende Formel habe ich gefunden, bin mir aber nicht sicher ob und wie
ich diese in dieser speziellen Situation anwenden kann.

Wärmedurchgangszahl= U = Q/(A*deltaT)
--> A und deltaT sind mir ja bekannt (Wobei sich deltaT ja während dem abkühlen verändert. aber kann ich dann auch Q berechnen?
Könnte ich in der Art vorgehen?:
Die 2000 Liter Wasser mit spez. Wärmekapazität xy J/(kg*K) (die ist ja auch Temperaturabhängig:S)haben sich in einer halben Stunde um 1/2 Kelvin abgekühlt.
Also ist Q = (xy J/(kg*K) * 2000kg* 0.5K)/ 1800s oder?
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Falls dieser Weg ungefähr stimmt habe ich immer noch das Problem, dass
sich das deltaT sowie die spez. Wärmekapazität vom Wasser während der Abkühlung verändert. Heisst dies ich muss eine Formel mit Integralen finden? Wie muss ich da vorgehen?

Ich wäre froh, könnte ich den Versuch so durchführen habe aber das Gefühl, dass ich rechnerisch etwas auf dem Holzweg bin:/
Für Hilfe wäre ich sehr Dankbar

Liebgruss
Arne

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Vorschlag: Newtonsches Abkühlungsgesetz

Temperatur des Körpers (Flüssigkeit)

konstante Umgebungstemperatur

Abkühlungskoeffizient

... Meßreihe

PS / OT Wie kriegt man in Latex bei linksbündiger Schreibung die Gleichheitszeichen übereinander? (Bitte keine arrays :-( )