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Forum: Offtopic Wärmeverlust


Autor: Andy (Gast)
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Hallo,ich weiss nicht ob das hierhin gehört,aber ich frag einfach mal.
Ich möchte gerne wissen,wie man den Wärmeverlust bei einem Ofen
berechnet,wenn eine Tür geöffnet wird.Ich arbeite in einem Walzwerk und
habe einen Verbesserungsvorschlag eingereicht,der auch ausgeführt
wurde.Damit ich nicht mit irgenteiner Summe abgespeist werde,wärs
super,wenn jemand mir sagen könnte,ob es für die berechnung des
Energieverlustet eine Formel gibt.
Technische Daten:
Breite der Tür: 7,20 Meter
Höhe der Tür :1,60 Meter
Temperatur des Ofens :1250 Grad
Überdruck im Ofen:0,01 mbar (ja es sind wirklich 0,01 millibar)
Es geht jetzt darum zu berechnen,wieviel energie in 1s verloren geht,
wenn diese Tür geöffnet ist.
Wäre nett,wenn mir jemand helfen könnte.
gruss
Andy

Autor: Μαtthias W. (matthias) Benutzerseite
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Hi

das wird ein schwieriges Problem. Du hast sowohl einen gewissen
Volumenstrom von Gas aus dem Ofen (und die Strömung dürfte wohl kaum
laminar sein) aber auch eine Abstrahlung von Energie in Form
Wärmestrahlung den man bei so hohen Temperaturen auch nicht
vernachlässigen darf. Also ich seh da keine einfache Möglichkeit das
einfach mal so auch nur abzuschätzen.

Matthias

Autor: Andy (Gast)
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Hallo,
danke erstmal für deine antwort.
Aber es müsste doch eigentlich zu berechnen sein,wieviel energie
verloren geht.Da sich diese Tür im Jahr ca. 12000 mal öffnet
(Vor  dem Vorschlag für jeweils 32 s,jetzt jeweils für 17 s)wärs
mir wichtig,die einsparung genau zu berechnen.Man kennt das ja
sonst,netter Gedanke,50 € und dankeschön.
gruss
Andy

Autor: Unbekannter (Gast)
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Wie tief ist denn der Ofen? Ist der Ofen genauso breit und hoch wie die
Türe, oder ist er größer?

Berechnen kann man da einiges, das ist klar. Aber wie schon andere
angemerkt haben, ist das alles andere als trivial.

Wenn Du es genau berechnen wolltest, müsstest Du das vermutlich
numerisch lösen, da durch das Öffnen der Türe ja Verwirbelungen etc.
entstehen.

Selbst eine Hausnummer zu finden ist schon schwer.

Ansätze wären aber:

a.) Ausgetauschte Luftmenge (vermutlich relativ kleiner Anteil)

b.) Verluste durch Strahlung.

Vor allem Punkt an Punkt b könnte man ansetzen.

Autor: andy (Gast)
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Hallo,
der Ofeninnenraum ist 7,10 Meter breit und ca 2 Meter hoch,die länge
des Ofens beträgt 24 Meter.Ich hoffe,mit diesen angaben noch etwas
Licht ins dunkle gebracht zu haben.
gruss
Andy

Autor: Frank (Gast)
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Gibt es denn für den Ofen irgendwelche Mess- oder Steuergeräte? Beim
öffnen der Tür sollte an so einem Gerät ein Temperaturabfall messbar
sein, der dann ja dazu führen müsste, dass der Ofen nachheizt. Anhand
eines Vergleichs zwischen Dauer und Umfang dieser Nachregelung müsste
sich der Unterschied belegen lassen können. Grundsätzlich dürften die
Verluste so um die hälfte heruntergehen wenn man die Tür nur noch halb
so oft öffnet.

bye

Frank

Autor: PeterL (Gast)
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wenn dieser Ofen in einer beheizten Halle steht, muss man um diesen
Betrag die Halle weniger heizen, also kein wirklicher Gewinn

Peter

Autor: cazy horse (Gast)
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Walzwerk - geheizte Halle? hihi, noch nie dagewesen, oder?
Ich würde auch sagen, den Löwenanteil macht die Strahlungswärme aus,
sicher 90%, eher noch mehr.
Wie messen? Genaues weiss ich nicht, sollte sich aber machen lassen.
Müsste sich aber auch rein mathematisch lösen lassen
(Strahlertemperatur, Fläche, Zeit).

Autor: andy (Gast)
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Hallo,
das mit der Halle kann man getrost vergessen.
die Halle ist ca.140000 Qudratmeter gross,da ist nix mit heizen durch
offene Ofentür.
Trotzdem danke für die antwort.
gruss
Andy

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Da war doch noch der Physiker-Witz, der die Wärmeabgabe einer Kuh
berechnen sollte
"Stellen wir uns vor, die Kuh sei eine Kugel"

so ähnlich müsste man wohl tatsächlich anfangen

Autor: Beda (Gast)
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Hallo Andy,

Als Literatur empfehle ich Dir "Kuchling, Taschenbuch der Physik",
dort kannst Du unter dem Kapitel Wärmetransport alles nachlesen. Da es
Dich wohl genauer interessiert, schau Dir das mal an. Ist auch so
geschrieben, das man es versteht wenn man nicht studiert hat.

Als Ansatz empfehle ich Dir die Wärmeleitung Q zu berechnen. Dann hast
Du schon einmal eine Menge Energie, die nicht erzeugt werden muss. In
erster Näherung sollte das genügen, ich würde erwarten, dass die
Verluste durch Konvektion vernachlässigbar sind.
Für die abgestrahlte Energieleistung würde ich den Ansatz vom
Stefan-Bolzmann-Gesetz nehmen. Mit der Zeit multipiziert hast Du dann
in Ws die eingesparte Strahlungsenergie.

Mit diesen beiden Ansätzen sollte eine grobe Abschätzung der Einsparung
möglich sein. Alles andere ist meiner Meinung nach zu akademisch, da die
Größenordnung sich nicht ändert. Das sollten dann die Betriebswirte bei
Euch selbst berechnen,
wenn sie dass könnten ;-P

Die Formeln kann ich nicht angeben, da ich keinen Scanner habe und das
eintippen einbischen zu kompliziert wäre.

Gruß

Beda

Autor: Klaus Bröntgen (Gast)
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>ich würde erwarten, dass die
>Verluste durch Konvektion vernachlässigbar sind.

anner offenen (stahl-)ofentür? konvektion vernachlässigbar? dann setz
dich mal über die tür und warte, bis sie aufgeht. aber hol vorher
nochmal ordentlich luft!

die ganze aufgabe ist alles andere als "mal eben abschätzbar". man
könnte es experimentell ermitteln oder ein paar gleichungen lösen, die
so erstmal nicht aufn schmierzettel passen.
wenn man schon schätzen will, dann wirklich nur über die "tür ist nur
halbe zeit offen"-variante. und sollte dabei bedenken, daß (wie
ziemlich jeder andere ausgleichsvorgang auch) der wärmetausch einer
e-funktion folgt.

Autor: Klaus Bröntgen (Gast)
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da fällt mir auf: so böse, wie es sich liest, wars nicht gemeint!
tschuldigung!

Autor: Stephan Hochberger (Gast)
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kleine Abschätzung...

Strahlungsleitung bei nem idealen schwarzen Strahler:
P = T^4  A  5,67 * 10e-8 W / (m^-2 * K^-4)
=> P = 1523^4 * 11,5 * 5,67 * 10e-8 W = 3,5 MW

Praktisch fällt die Temperatur wohl etwas ab, und der Strahler ist
nicht ideal; 2,5MW könnten dann hinkommen.

15 Sekunden wären dann 10,4kWh. 12.000 mal im Jahr gibt 125MWh.
E.On sagt Erdgas kostet im EK 2,4ct/kWh; gibt im Jahr dann 3000€

Autor: Läubi (Gast)
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Oder miss doch den Temperaturanstieg der Umgebungstemperatur das koennte
dir nen Schätzwert geben denk ich aber ich bin da kein Experte...

Autor: andy (Gast)
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Hallo,
danke für die antworten.
Werd mich mal versuchen,mich durch die Literatur durchzulesen.
Aber 3000 € im Jahr hört sich ja erstmal nicht schlecht an.
gruss
Andy

Autor: Beda (Gast)
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Hallo Klaus,

ist schon i.O., schreiben und diskutieren ist was anderes, wenn man
sich nicht sieht. Das mit der Konvektion ist nachdem ich darüber
nachgedacht habe wirklich schmarn, sollte aber bei der ersten
Hausnummer nicht weiter stören.

Ein anderer Gedanke, der mich beschäftigt. Wird durch das kürzere Tür
auf Tür zu wirklich merklich Energie eingespart. Ich meine zu der
Energieleistung die notwendig ist um einen solchen Ofen zu betreiben
müssten doch solche Verluste gering sein. 3000€ hört sich zwar viel an,
ist aber doch nur ein Tropfen auf dem heißen Stahl.

Beda

Autor: Klaus Bröntgen (Gast)
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is jetzt auch wieder son schätzding:
ich denke, daß der löwenanteil an verlusten unmittelbar bei türöffnung
passiert (binnen der ersten paar sekunden, wegen der e-funktion...). ob
dann die tür noch ein paar sekunden länger offen bleibt oder nicht, is
wahrscheinlich kein sooo großer unterschied mehr. zumindest nicht
bezüglich konvektion etc., da der im ofen herrschende überdruck dann ja
auch erstmal weg sein dürfte (oder er wird krampfhaft aufrechterhalten
und "pumpt" die wärme raus).
die schließzeit dürfte sich dann nur auf die durch strahlung abgegebene
leistung auswirken.

Autor: Wegstabenverbuchsler (Gast)
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Nach meinem Empfinden mehrere Punkte die teilweise gegeneinander
spielen:

1. Durch längeres bzw kürzeres Öffnen der Türe ergibt sich ein Bedarf
des Nachheizens der im Ofen befindlichen Sachen (-> Energiezufuhr,
ermittelbar)

2. Die Wärme muß ja irgendwo hin im Raum. Da es dort wohl warm genug
ist, ist wohl eher eine geringere Kühlung bzw. eine geringere Belastung
von Mensch und umgebenden Maschinen zu erwarten


3. Optimierte Handlungsabläufe könen  ja auch in irgendeiner Art zur
Verbesserung der Produktqualität, Reduktion von Stress oder sonstiges
als positiver Faktor bewertet werden.


4. "weniger Arbeit": (32 sek - 17 sek) * 12.000 / 3600 = 50 Stunden
Arbeitsersparnis im Jahr. Den kalkulatorischen Stundenlohn dazu kannst
du dir selbst einsetzen, um die kalkulatorische Arbeitsersparniss zu
ermitteln.

Autor: nemon (Gast)
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zu 3) und 4): das gilt nur, wenn dies ein arbeitsschritt ist, die
beaufsichtigt werden. öffnet sich die tür automatisch und schließt sich
ebenso, ist es vom arbeitsaufwand her egal, wie lange die tür offen
ist.
zu 2): entweicht die heiße luft irgendwie in die halle, oder wird damit
etwas angefangn? beispielsweise könnte man mit einem radiator die warme
luft und die strahlung nutzen, um beispielsweise heizungswasser zu
erwärmen

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