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Erwärmung des Wassers in einem Kupferrohr durch die Sonne
 
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Radu



Anmeldungsdatum: 25.07.2020
Beiträge: 1

Beitrag Radu Verfasst am: 25. Jul 2020 15:37    Titel: Erwärmung des Wassers in einem Kupferrohr durch die Sonne Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hey Leute, ich bin gerade an einem Projekt dran. Ich möchte einen kleinen (1m x 1.8m)Sonnenkollektor bauen, der mir eine relativ kleine Menge an Wasser (4-5L) in der Sonne erhitzt. Dazu muss ich sagen, dass es nur ums Prinzip geht, d.h ich nutze das Wasser selbst nicht für weitere Zwecke. Das System habe ich soweit dimensioniert. Bei diesen Punkten komme ich jedoch nicht weiter:
1)Wie errechne ich mir wieviel Energie die Sonne an mein System abgibt? 2)Wieviel davon die Kupferrohre als Wärme speichern und
3)Wie viel sich das Wasser innen drinne erhitzt.
4)Muss ich beim Wasserfluss die Turbulenzen mitberücksichtigen?
Ich denke zur Einfachheit wäre es zunächst sinnvoll das System als isotherm anzusehen, um die Rechnungen einfacher zu halten.




Meine Ideen:
Ein paar weitere Daten:
-Die Rohre werden S-förmig zurecht gebogen, haben einen Durchmesser von 12mm und eine Wandstärke von 1mm.
-Zwischen den Rohren sind jeweils 10cm Abstand.
Mit den Werten ergibt sich, dass das Rohrsystem 17,539m lang ist und ein Volumen von 1,868 Liter hat.
-Weiterhin habe ich eine Pumpe, die das Wasser mit 3Liter/min durchpumpt. Vereinfacht ergibt sich eine Geschwindigkeit des Wassers von 0,4421m/s
Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1760
Wohnort: Hessen

Beitrag Brillant Verfasst am: 29. Jul 2020 01:00    Titel: Antworten mit Zitat

Die Sonne gibt ungefähr 1000 Watt pro Quadratmeter. Damit kann man Wasser zum Kochen bringen.

Zitat:
dass das Rohrsystem 17,539m lang ist


Whow, auf den Millimeter genau geplant. Bei einem Durchmesser von 12 mm hat es also eine Kollektorfläche von 0,210468 m² und nimmt somit 210,468 Watt auf.

Da nach deiner Beschreibung das 4 - 5 Liter Wasser nicht genutzt und nur (im Kreis) gepumpt wird, musst du mit Schaden an der Pumpe rechnen, spätestens wenn es dampft.
Frankx



Anmeldungsdatum: 04.03.2015
Beiträge: 644

Beitrag Frankx Verfasst am: 03. Aug 2020 17:56    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Da nach deiner Beschreibung das 4 - 5 Liter Wasser nicht genutzt und nur (im Kreis) gepumpt wird, musst du mit Schaden an der Pumpe rechnen, spätestens wenn es dampft.


Das (dampfen) wird wahrscheinlich nicht passieren, da, je höher die Temperatur, desto höher ist auch die Abstrahlung. Es wird also auch Energie wieder abgestrahlt. Ansonsten könnte man einen Kupfertopf einfach in die Sonne stellen und das Wasser darin würde irgendwann kochen.

Es gibt Solaranlagen, die solch hohe Temperaturen erreichen. Allerdings ist dort durch technische Mittel (Isolation) die Abstrahlung verringert.

Es spielt dabei keine Rolle, ob man dann das Medium im Kreis pumpt, sofern es keinen Speicher gibt und die Pumpe durch ihre Arbeit das Wasser selbst erwärmt.

Bei einem derart geschlossenem Rohrsystem muss man allerdings darauf achten, dass der steigende Innendruck das System nicht zerstört. Solaranlagen haben deshalb einen Druckausgleichsbehälter.

Für den Versuch würde ich die Pumpe weglassen und ein Ende (oder beide Enden) des Rohres nach oben biegen und offen lassen.
Damit kann man das Rohr gut entlüften und es baut sich kein Druck auf.


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