Uniforme temperatuur boiler? | Ecobouwers.be

U bent hier

Uniforme temperatuur boiler?

Het Ecobouwers forum is vernieuwd en verbeterd, daarom is deze discussie afgesloten. Je kunt hier niet meer reageren. Je kan deze vraag opnieuw stellen, of vragen aan de beheerder van Ecobouwers om deze discussie opnieuw te openen als een nieuwe vraag. 

30/11/2011 - 16:48

Berekening warmteverlies boiler
Onderstaande berekening geeft het warmteverlies door de wand van de boiler weer indien aan volgende voorwaarden wordt voldaan: de straal van de tank is veel groter dan de dikte van de isolatie en dat de tank, de inhoud en isolatie op dezelfde temperatuur staan.

Als eerst stap wordt de isolatiewaarde U berekend. De U-waarde (vroeger de k-waarde) drukt de hoeveelheid warmte uit die per seconde, per 1 m2 en per graad temperatuurverschil tussen de ene en de andere zijde van een wand (constructie) doorgelaten wordt. De waarde geeft de mate van isolatie van een wand aan: een hoge U-waarde betekent een slecht geïsoleerde wand. [W/m²K]

U*Agem=1/(1/(a_w*Ainw)+ (∆x_w)/(λ_w*Ainw)+ (∆x_i)/(λ_i*Aiso)+1/(a_c*Au))=⋯
a_w = warmteoverdrachtscoëfficiënt in de grenslaag tussen water en behuizing [50-100W/m²K]
a_c = warmteoverdrachtscoëfficiënt in de grenslaag tussen lucht en behuizing [5-10W/m²K]
λ_w = warmteoverdrachtscoëfficiënt in de RVS laag [15.1W/mK]
λ_i = warmteoverdrachtscoëfficiënt in de isolatie laag PUR [0.026W/mK]
∆x_w = dikte van de laag RVS [m]
∆x_i = dikte van de isolatie laag PUR [m]

Het totale warmteverliezendoppervlak Ainw(binnenoppervlakte), Aiso(gemiddelde oppervlakte van de isolatielaag), Agem(gemiddelde oppervlakte van heel de boiler) , Au(buitenoppervlakte):

A= 2*[(π*d^2)/4]+2*π*r*h=⋯

Vervolgens wordt de warmte inhoud per °C W van de boiler bepaald: [J/K]

W=m_w*C_w+m_RVS*C_RVS+〖0.5*m〗_PUR*C_PUR=⋯

m_w = massa van de hoeveelheid water in de boiler [kg]
m_RVS = massa van de RVS behuizing [kg]
m_PUR = massa van het isolatiemateriaal [kg]
C_w = soortelijke warmtecapaciteit van water [J/kgK]
C_RVS = soortelijke warmtecapaciteit van RVS [J/kgK]
C_PUR = soortelijke warmtecapaciteit van de isolatie laag PUR [J/kgK]

Wanneer het water met 1°C daalt, daalt ook de binnenwand met 1°C terwijl de temperatuur van de buitenwand constant blijft. De gemiddelde isolatietemperatuur daalt daarom maar 0.5°C.

Met deze gegevens kan nu de C-waarde berekend worden. Dit is de tijd die nodig is om het temperatuurverschil tussen boiler en buitenlucht met een factor 2,72 (= waarde van e = basis natuurlijke logaritme) te verminderen. [s of J/W]

C=W/(U*A)=⋯

Met gebruik van deze factor kan vervolgens de eindtemperatuur na een bepaald verloop van tijd bepaald worden. Hoe beter men isoleert, hoe hoger de eindtemperatuur zal zijn. T1 staat gelijk aan de stooktemperatuur van de boiler die ingesteld wordt door de gebruiker. In dit voorbeeld gebruik ik een stookwaarde van 95°C en een omgevingstemperatuur van 21°C. De eindtemperatuur na een verloop van 10 uur bedraagt dan. [°C]

T_2=T_0+(T_1-T_0 )*e^((-t)⁄C)=⋯
T_2 = eindtemperatuur van het water na t seconden [°C]
T_1 = begintemperatuur van het water [°C]
T_0 = omgevingstemperatuur [°C]
t = tijdsverloop van de afkoeling bij stilstand van de boiler [s]

Uitsluitend kan nu de totale warmtestroom doorheen het vat bepaald worden:

Q_w=U*A*ΔT=⋯

***Vraag***

Ik probeer dus de temperatuur na een bepaalds tijdverloop te berekenen in een boiler. De berekening is door mijn proffen goedgekeurd op de 'begintemperatuur van water' na.

Ik gebruikte in mijn bereken 95°C(de stookwaarde). Natuurlijk is de temperatuur binnen een boiler niet uniform. Bovenaan de boiler is het veel warmer dan onderaan. De warmteverliezen gaan evenredig zijn met dit temperatuursverschil.

Op welke(theoretische) manier ka ik deze temperatuur benaderen? Dit zal natuurlijk afhangen van welke boiler ik gebruik en op welke hoogte de verwarmingselementen hangen. Ik ben hier reeds een hele tijd naar opzoek maar vind er niet meer uitleg over.

Wie kan mij helpen? Alvast hartelijk bedankt!

Mvg,

EnergyRooky

7 Reacties

Reacties

30/11/2011 - 20:50

Beste

indien u aan de unief/hoge school zit hebben ze daar vast een FEM pakket ( bvb Comsol) om de tank te simuleren.

Indien u geen FEM pakket heeft, kun je gratis Elmer downloaden. Dit is een open source FEM pakket dat wel bruikbaar is.

mvg

Eddy

01/12/2011 - 16:07

Hoi,

Maar dan zou ik denk de boiler zelf moeten ontwerpen in bijvoorbeeld pro-engineer? Ik heb het pakket geïnstalleerd. Natuurlijk heb ik een model nodig om te simuleren. Via welke software worden de modellen voor elmer gemaakt?

 

Mvg,

 

EnergyRooky

01/12/2011 - 20:15

Beste

er is een basic tool

http://www.geuz.org/gmsh dewelke ik meestal gebruik voor eenvoudige modelen,

 

of meer info op

http://www.elmerfem.org/forum

 

eddy

 

01/12/2011 - 21:08

volledig zinloos!

 

als tank, inhoud en isolatie op zelfde temp staan (zoals jezelf schrijft) ie er geen verlies

verlies warmte kan enkel van warm naar koud en bij u is alles op zelfde temp!?

tempverloop in isolatie is lineair, zoals in muur, ...

 

Stefan

 

02/12/2011 - 09:53

Hoezo?

 

Ik zeg toch nergens dat de tank op dezelfde temperatuur zit? Als mijn ruimte 21°C bedraagt en mijn inhoud 95°C dan ga ik toch zowieso warmteoverdracht krijgen of niet dan?

 

Mvg,

 

EnergyRooky

06/12/2011 - 16:18

Alleszinds, ik doe duidelijk iets verkeerd?

 

Na een tijdsinterval van 24uur kom ik bij een daling van 2°C op een vat van 1000 L?

 

Na enige tijd van discussie kom ik tot de volgende punten:

1-Als ik de hoogte van een cilinder bereken uit de gegevens van den inhoud (300L) kom ik iets heel anders uit als

dat ik de 'binnen afmetingen' van mijn boiler gebruik voor het berekenen van de inhoud. 0.633m bij 1.705 mm zouden de binnenafmetingen van de boiler zijn. Als ik dan mijn volume van water, 0.3m³ deel door de oppervlakte (veroorzaakt door de 0.633mm) bereken kom ik maar een hoogte uit van 1m...

2-PUR-Schuim: hard, zacht, wat is het verschil? 0.03-0.026 W/m²K zijn de waarden die ik hier voor terugvind voor de warmteoverdrachtscoëfficiënt ervan.

 

19/12/2011 - 01:00

Ik heb alles vergeleken met een proefproject van een fabrikant. de berekeningswijze klopt dus wel. De grootste fout ligt gewoon bij de overdrachtcoëfficiënt.

 

Wat ik me nog afvraag. Ik verlies bijvoorbeeld 3° op 24uur. Ik heb 40° opgewarmd. DeltaT bedraagt dus 37 graden. Hoeveel percentage verlies heb ik dan? (3/40)*100?

Het Ecobouwers forum is vernieuwd en verbeterd, daarom is deze discussie afgesloten. Je kunt hier niet meer reageren. 

Je kan deze vraag opnieuw stellen, of vragen aan de beheerder van Ecobouwers om deze discussie opnieuw te openen als een nieuwe vraag.