Frage von Mr22Incognito, 74

Wie berechne ich bei einer konstanten Temperatur die Energie ?

Hey Leute, hoffe ich ihr könnt mir helfen. Es handelt sich um die Energierückgewinnung bei einem großen Brennofen für Stahlbehälter. Die Temperatur die oberhalb des Ofens abgegeben wird beträgt im Schnitt (Je nach Position) um die 50°C. Jetzt habe ich mich soweit es ging erkundigt und nur Themen gefunden bei denen es darum geht, die Temperatur von z.B 20°C auf auf 50°C zu bringen. Ich will aber wissen, wie ich die Wärmeenergie berechne, die dort abgegeben wird, wenn dauerhaft bzw. 5 Tage die Woche für ca. 16h konstante 50°C herrschen.

Gruß

Antwort
von Hamburger02, 58

Du hast also einen stationären Fließprozess, für den gilt:
Qab = Qzu
Qab suchst du und damit musst du Qzu ermitteln.

Qzu ist die Wärme, die der Luft von unten durch die heiße Schmelzmasse zugeführt wird. Die zu berechnen ist nicht ganz einfach und ohne weiteren Angaben unmöglich. 

Kommentar von Mr22Incognito ,

Vielleicht hilft es ja, wenn ich es etwas anders schreibe :P

Innerhalb des Ofens herrschen Spitzentemperaturen bis 860°C. Oberhalb des Ofens entsteht dementsprechend eine Abwärme welche durchschnittlich 50°C beträgt. Die Idee ist, dass die Abwärme bei einem anderen Prozess von großem Nutzen wäre, um dort die Behälter vorzuwärmen.

Die Auffangfläche bei der die Abwärme abgegriffen werden könnte beträgt in etwa 6x6 Meter. Es muss ja irgendwie möglich sein, zu ermitteln, wie viel Energie mir zur Verfügung steht, wenn ich die Abwärme auffange.

Hoffe die Beschreibung hilft etwas mehr ;)

Kommentar von Hamburger02 ,

Ok, dann auch noch von mir eine andere Beschreibung:



Nehmen wir mal an, es läge keine Wärmequelle  vor und die Luft habe 50°C. Dann kannst du der Wärme entziehen, aber dadurch kühlt sie sich ab. Damit sie bei konstant 50°C bleibt, muss genauso viel Wärme nachgeführt werden, wie abgezogen wird. Die Menge an Wärme, die du abziehen kannst, hängt also alleine davon ab, wieviel Wärme vom Bauteil auf die Luft übergeht. Je mehr da "nachgeheizt" wird, umso mehr Wärmeleistung kannst du abziehen. Wie du die Abwärme rausziehst, spielt dabei erstmal keine Rolle.



Also müssen wir abschätzen, wieviel Wärme von der Schmelze bzw. vom Bauteil auf die Luft übergeht. Dazu benötigen wir den Wärmeübergangskoeffizienten, der aber nur geschätzt werden kann. Für den konkreten Fall eines Hochofens habe ich keinen Wert gefunden.



Der Wärmeübergangskoeffizient alpha hängt von der Form, den beteiligten Stoffen und insbesondere von den Strömungsverhältnissen ab. Zur groben Abschätzung nehme ich daher mal eine Schmelze und den Übergangskoeffizienten Wasseroberfläche-Luft bei mittlerem Wind an. Der beträgt in etwa 25 W / (m^2 * K).



Die Oberfläche schätze ich mal auf etwa 50 m^2, die Temperaturdifferenz im Mittel auf etwa 600 K.



Damit ergibt sich ein Wärmestrom
Q(Punkt) = A * Delta T * alpha

= 50 m^2 * 550 K * 25 W / (m^2 * K) = 687500 W = 687 kW

Um genauer rechnen zu können, bräuchte man genauere Angaben, z.B. Form und Oberfläche für die Stelle, wo die Wärme in die Luft übergeht. Hier kannst du selber verschiedene Fälle nachschlagen:
www.schweizer-fn.de/stoff/wuebergang_gase/wuebergang_gase.php

Aber ich denke, das Prinzip sollte klar geworden sein.

Kommentar von Mr22Incognito ,

Alles klar, jetzt ist es auch verständlicher geworden.

Danke

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