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Energieverlust durch Aussparung im Schmelz-Tiegeldeckel?
 
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Jens80



Anmeldungsdatum: 20.04.2011
Beiträge: 6

Beitrag Jens80 Verfasst am: 20. Apr 2011 15:16    Titel: Energieverlust durch Aussparung im Schmelz-Tiegeldeckel? Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo Forum,

es soll der Energiebedarf eines Schmelztiegels gesenkt werden. Dafür wird ein Deckel auf den Tiegel gesetzt, der eine Aussparung für eine Kelle hat die regelmäßig in den Tiegel eintaucht.

Es ist bekannt, das der Tiegel mit einem Deckel ohne Aussparung 7 kWh benötigt, um die Al-Schmelze auf konstant 750°C zu halten. Ohne Deckel ist der Bedarf 15 kWh.

Wie groß ist der Energiebedarf nun, wenn der Deckel eine Aussparung für eine Kelle hat, die regelmäßig in den Tiegel eintaucht?

Ob das jemand beantworten kann???


Meine Ideen:
Gegeben:
- Energiebedarf, wenn Tiegeldeckel auf: 15 kWh
- Energiebedarf, wenn Tiegeldeckel zu: 7 kWh
- Fläche des Deckels (= der Fläche des Schmelzoberfläche) = 3848,45 cm²
- Fläche der Aussparung = 1050 cm²

Lösung:
Kann ich einfach das Verhältnis der Flächen nehmen?
3848,45 cm² = 100%
1050,00 cm² = rd 27 %

Demnach würden 63 % von 8 kWh = 5 kWh Energie eingespart.

Ich würde mich sehr freuen, wenn ihr mir mit Ideen zur Berechnung weiterhelfen könnt.


Zuletzt bearbeitet von Jens80 am 20. Apr 2011 21:01, insgesamt einmal bearbeitet
magician4



Anmeldungsdatum: 03.06.2010
Beiträge: 914

Beitrag magician4 Verfasst am: 20. Apr 2011 16:21    Titel: Antworten mit Zitat

nur sonn' "educated guess": das loch im tigeldeckel - immerhin ~ 30% der flaeche - wird dir deinen tag versauen.

du hast es hier haupts. mit 2 waerme-austragspfaden zu tun: thermik und strahlung
so wie du die dinge beschreibst (7/15 kW, das ist nicht wenig fuer standby) , scheint mir "oben" der zweite austragspfad der relevante zu sein

hier wirkt nun dein deckel hauptsaechlich dadurch, dass er die thermik massiv behindert

jedoch: bei einem loch in der beschriebenen groesse, relativ zur gesamtflaeche, sehe ich eine solche behinderung praktisch komplett zusammenbrechen: luft wird eben nicht direkt proportional zur flaeche am durchstroemen gehindert
--> du bekommst ein bisschen Bernoulli und das wars dann

ich erwarte also relevant weniger einsparung als von dir ueberschlaegig angenommen

gruss

ingo
Jens80



Anmeldungsdatum: 20.04.2011
Beiträge: 6

Beitrag Jens80 Verfasst am: 20. Apr 2011 21:09    Titel: Antworten mit Zitat

Hmm,

aber wie kann es berechnet werden? grübelnd
Mit dem Bauchgefühl ist das ja immer so eine Sache...

Es ist leicht, wenn man einen Wärmedurchgangskoeffizienten hat und einen geschlossenen Deckel. Aber jetzt ist da ja diese Öffnung drin!

Wer kennt dafür eine Formel oder zumindest einen Ansatz???
magician4



Anmeldungsdatum: 03.06.2010
Beiträge: 914

Beitrag magician4 Verfasst am: 20. Apr 2011 22:12    Titel: Antworten mit Zitat

ich will deine lust an theoretscher physik ja keinesfalls ausbremsen...


... aber fuer mich hoert es sich irgendwie danach an, als haettest du da ein reales problem an einer realen anlage, plus die moeglichkeit dort auch reale messungen durchzufuehren, und nicht wirklich die zeit und das budget um das aufwendig + unter erfassung aller relevanten effekte zu modellieren und durch den computer zu jagen: das wird naemlich, wenn es irgendwas taugen soll, doch recht umfassend + aufwendig

mein vorschlag: experimentalphysik ist es auch, ein experiment durchzufuehren
leg den deckel den es ja offensichtlich schon gibt so auf, dass er nicht voll deckend aufliegt, sondern dass ~ 30% oben unbedeckt bleiben

... und dann miss deine kW die du da durchjagen musst um standby zu halten

mein wett-tip: statt 7 + 8 = 15 kW musst du da "nur" noch mit 7 + 6 = 13 kW reinheizen. sollte ich mich grob verschaetzen und du doch eher bei 7+2 oder sowas landest: schreib mir ne PN bitte, solche praxiswerte interessieren mich immer brennend

aber rechnen / modellieren moechtest du das nicht wirklich muessen, glaubs mir

gruss

ingo
Jens80



Anmeldungsdatum: 20.04.2011
Beiträge: 6

Beitrag Jens80 Verfasst am: 21. Apr 2011 09:13    Titel: Antworten mit Zitat

Ok, das glaub ich Dir gerne!
Messen ist bestimmt die bessere Alternative...

Allerdings waren die 7kWh und 15 kWh Herstellerangaben. Ich denke, ich sollte mir selbst ein Messgerät (am besten Strommengenzähler) besorgen und entsprechende Messungen durchführen. Wenn ich das gemacht habe, bekommst du selbstverständlich das Ergebnis.

Frohe Ostern!
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14790

Beitrag GvC Verfasst am: 21. Apr 2011 12:26    Titel: Antworten mit Zitat

Bist Du sicher, dass dort 7kWh und 15 kWh angegeben waren und keine zugehörige Zeit? Dann wollen wir zumindest mal annehmen, dass der Vergleich der Energieverluste mit und ohne Deckel für dieselbe Zeit gilt.

Bernoulli gut und schön, ich würde in erster Näherung aber zunächst mal von der Parallelschaltung zweier Wärmeübergangswiderstände ausgehen, deren jeweilge Wärmeleitfähigkeit aus den Verhältnissen mit und ohne Deckel ermittelt werden können.

Das führt schließlich zu der Erkenntnis, dass der Energiebedarf sich aus 73% des Bedarfs bei komplett geschlossenem und 27% des Bedarfs bei komplett offenem Tiegel zusammensetzt. Da kämen dann 9,16kWh raus.
magician4



Anmeldungsdatum: 03.06.2010
Beiträge: 914

Beitrag magician4 Verfasst am: 21. Apr 2011 14:21    Titel: Antworten mit Zitat

oki, da haetten wir dann zwei moegliche betrachtungsweisen der situation, mit zwei unterschiedlichen berechnungsgrundlagen und eindeutig unterscheidbarem experimentellem ausgang: 7+2=9 spraeche fuer das parallel-widerstandsmodell, 7+6 fuer die bernoulli situaton


jetzt ists an dir uns durch das experiment zu zeigen welcher betrachtungansatz der realitaet naeher kommt, man darf gespannt sein


gruss

ingo
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14790

Beitrag GvC Verfasst am: 21. Apr 2011 18:08    Titel: Antworten mit Zitat

magician4 hat Folgendes geschrieben:
7+2=9 spraeche fuer das parallel-widerstandsmodell


Nur, dass es nicht 7+2, sondern 5+4 heißen müsste.
magician4



Anmeldungsdatum: 03.06.2010
Beiträge: 914

Beitrag magician4 Verfasst am: 21. Apr 2011 18:13    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:
magician4 hat Folgendes geschrieben:
7+2=9 spraeche fuer das parallel-widerstandsmodell


Nur, dass es nicht 7+2, sondern 5+4 heißen müsste.


boah...

hinw.: mir gings um einen ausdruck "zusatz kW ueber das geschlossentopfige modell hinaus"

... und im uebrigen scheint es mir so, als sei 7+2 = 5+4 ....

... was meinst du dazu?

gruss

ingo
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