Berechnung abgestrahlter Wärmeleistung

[Raphael H. (hess)]

Hallo zusammen

Vielleicht ist hier jemand der mit Wärmelehre durch ist...

Ich möchte die abgestrahlte Wärmeleistung eines 150Liter grossen 
Aluminiumbehälters, gefüllt mit Wasser, (Rund d=60cm, h= 60cm) 
berechnen, damit ich ungefähr abschätzen kann, wie viel Energie man 
zuführen muss um die Temp. zu halten.

nun hänge ich am Emissionsgrad :-/

mit der Formel:

$$dP= e*o*A*(T^4 - T0^4)$$

dP = abgestrahlte Leistung
o = Stefan Boltzman Konstante 5.6703 E -8
e = Emissionsgrad
A = Fläche = 1.69mm2
T = Objekt Temp.= 100°C
T0 = Umgebungstemp = 18°C

ohne die Berücksichtigung des Emissionsgrades, also e=1 ergibt sich 
einen Wert von 1172 W

Mit Berücksichtigung des Emissionsgrades was für gewalztes Alu mit ca 
0.1 angegeben wird wären das noch 117 W

Die Oberfläche des Behälters ist aktuell metallisch blank 
(gebürstet)entspricht also ca. e = 0.1 oder kleiner...

Würde sich nun tatsächlich einen so grossen Unterschied in der, über die 
Oberfläche, verlorenen Leistung ergeben wenn die Behälteroberfläche 
behandelt würde, z.B eloxieren oder Heizkörperfare etc...??

die Differenz kann ich nicht so recht glauben?...

Grüsse

[Timm T. (Gast)]

Doch, kannste glauben.

Hat schon einen Grund, warum man Heizkörper anstreicht und Kühlkörper 
eloxiert.

Außerdem berücksichtigt Deine Rechnung nicht die Verluste durch 
Konvektion.

[Michael K. (charles_b)]

Also, ich hab so ein IR-Thermometer, einfaches Modell. Hier ist der 
Emissionsgrad auf fix 0,96 eingestellt.

Das Dings geht also davon aus, dass die Gegenstände nicht ideale 
schwarze Strahler sind sondern nur 96% der Energie abstrahlen.

Müsste ich da nicht bei Alu ne deutlich niedrigere Temperatur messen? 
Ist mir bisher nicht aufgefallen.

[Timm T. (Gast)]

Michael K-punkt schrieb:
> Müsste ich da nicht bei Alu ne deutlich niedrigere Temperatur messen?
> Ist mir bisher nicht aufgefallen.

Wenn Du blankes Alu hast schon. Bei der Gebäudethermografie gibts den 
Witz: Setze in ein Fenster statt der Isolierverglasung eine 
Kupferplatte. Natürlich hast Du da eine übelste Wärmebrücke, im 
Infrarotbild erscheint die Platte aber wunderbar kalt, also gut 
isolierend, aufgrund des geringen Emissionskoeffizienten.

[Michael K. (charles_b)]

Timm Thaler schrieb:
> Michael K-punkt schrieb:
>> Müsste ich da nicht bei Alu ne deutlich niedrigere Temperatur messen?
>> Ist mir bisher nicht aufgefallen.
>
> Wenn Du blankes Alu hast schon. Bei der Gebäudethermografie gibts den
> Witz: Setze in ein Fenster statt der Isolierverglasung eine
> Kupferplatte. Natürlich hast Du da eine übelste Wärmebrücke, im
> Infrarotbild erscheint die Platte aber wunderbar kalt, also gut
> isolierend, aufgrund des geringen Emissionskoeffizienten.

Also, das werd ich mal testen. Nen verbeulten Alu-Becher haben wir noch. 
Da werd ich Wasser drin zum kochen bringen und von außen mit dem IR 
messen.

Sollte da dann deutlich weniger als 100° C rauskommen? Versuch macht 
kluch.

[Timm T. (Gast)]

Michael K-punkt schrieb:
> Alu-Becher haben wir noch

Vorher blankputzen. Alu bildet immer an der Oberfläche Al2O3, in 
kristalliner Form auch bekannt als Saphir. Das erhöht den Emissionsgrad 
wie eine farblose Eloxalschicht.

Die Farbe eine Eloxalschicht ist übrigens für die IR-Emission ziemlich 
irrelevant. Es ist also egal, ob der Kühlkörper schwarz, blau oder 
golden ist, hauptsache eloxiert.

[Michael K. (charles_b)]

Timm Thaler schrieb:
> Michael K-punkt schrieb:
>> Alu-Becher haben wir noch
>
> Vorher blankputzen. Alu bildet immer an der Oberfläche Al2O3, in
> kristalliner Form auch bekannt als Saphir. Das erhöht den Emissionsgrad
> wie eine farblose Eloxalschicht.
>
> Die Farbe eine Eloxalschicht ist übrigens für die IR-Emission ziemlich
> irrelevant. Es ist also egal, ob der Kühlkörper schwarz, blau oder
> golden ist, hauptsache eloxiert.

Da werd ich den halben Becher blankputzen und kann dann mit und ohne 
messen! Ich hab da so ne Chrom-Kreme, die wohl auch leichte Abrasiva 
enthält.

[Michael K. (charles_b)]

..also Kreme, um Chromteile zu polieren etc.

[Purzel H. (hacky)]

Ich wuerd mal davon ausgehen, dass die Konvektionsverluste bei 100 Grad 
hoeher wie die Strahlungsverluste sind. Und als Temperatur setzt man die 
absolute Temperatur in Kelvin ein.

[Timm T. (Gast)]

Halb Oschi schrieb:
> Ich wuerd mal davon ausgehen, dass die Konvektionsverluste bei 100 Grad
> hoeher wie die Strahlungsverluste sind.

1. "höher als"

2. Man sagt, bei einem Kühlkörper überwiegt ab 70°C die Strahlung gegen 
die Konvektion (ohne Zwangskühlung). Das hängt aber sehr von der Form 
ab.

Ein Rippenkühlkörper hat viel Fläche für den Wärmeübergang Alu-Luft, 
also hohe Konvektion. Da sich aber die Rippen die Wärme gegenseitig 
zustrahlen, ist die effektive Fläche für Strahlung deutlich geringer.

Der Zylinder bietet dagegen für Konvektion und Strahlung die gleiche 
Fläche. Die Konvektion verhindert man mit einer Isolationsschicht, die 
Strahlung mit einer Alubeschichtung*, aber bitte auf der äußeren 
abstrahlenden Fläche, nicht irgendwo zwischendrin.

*) Das ist bei Alu etwas tricky. Eigentlich erhöht die Oxidschicht den 
Emissionsgrad des Alu. Bei einer 20-200µm dicken Eloxalschicht ist die 
auch voll wirksam => Kühlkörper. Eine natürliche Oxidschicht ist aber 
nur wenige µm dick, also im Bereich der Wellenlänge der IR-Strahlung. 
Damit ist sie nur teilweise wirksam und der Emissionsgrad für 
langwelliges IR => niedrige Temperaturen wird nur wenig erhöht gegenüber 
blankem Alu => Alukaschierte Isolierung.