Warmteoverdracht

Gijs stelde deze vraag op 25 januari 2011 om 10:12.

Beste,

Zoals in het plaatje dat ik geupload heb te zien is betreft het een warmteoverdracht van een pijp met constante temperatuur naar een vloeistofstroom.



Door het reynoldsgetal kan wordt bepaald of het een turbulente of laminaire stroom is. Daarbij de nodige berekeningen. Uiteindelijk de temperatuur van de vloeistof aan de andere kant van de pijp.

Ik wil echter weten hoe het zit wanneer de vloeistof stilstaat en er warmteoverdracht plaats vind ten opzichte van de tijd. Uiteindelijk wil ik uitkomen op een grafiek waar de temperatuur van de vloeistof uitstaat tegen de tijd in seconde.

Welke theorie is hier voor nodig?

De temperatuur van de pijp is constant en 373 K. De temperatuur van de vloeistof is in t0 293 K.

Mvg,

Gijs van Houtum

Reacties

Theo op 26 januari 2011 om 02:24

Gijs van Houtum, 25 jan 2011

Ik wil echter weten hoe het zit wanneer de vloeistof stilstaat en er warmteoverdracht plaats vind ten opzichte van de tijd.

Vloeistof zal niet stilstaan. Als een geleidende staaf was gebruikt dan blijven alle atomen op hun plaats en geleiden via trilling in hun rooster.

Vloeistofmoleculen zitten niet in een rooster. Opwarming aan de hete kant doet de vloeistof bewegen naar de koude kant: een convectiestroming zal op gang komen.

Gijs op 26 januari 2011 om 10:37

Interessant. Ik heb een nieuw plaatje gemaakt misschien verduidelijkt dit mijn vraag.

Mvg,

Gijs

Gijs op 26 januari 2011 om 10:39

De druksensor E bevind zich in C.

Theo op 26 januari 2011 om 11:45

Dat vermoeden had ik al  - de druksensor kan eigenlijk overal zitten want in een afgesloten cilinder wordt door vloeistof de druk gelijkmatig overal doorgegeven. Gezien de onsamendrukbaarheid van vloeistoffen zal door de verwarming een uitzetting optreden die de cilinder waarschijnlijk doet knappen tenzij het zeer sterke tegenkrachten kan geven waardoor de vloeistof onder grote druk blijft.

Mijn interpretatie van jouw omschrijving



. En ik zou er niet zomaar een simpel antwoord bij weten. Als je naar het verwarmde deel B (onder A) van de buis kijkt dan kun je middenin dat stuk (als het vrij lang is tov de hele buis) aannemen dat daar convectie alleen plaatsvindt tussen de warmere rand en de koudere vloeistof in het midden. Volgens de 2e wet van de thermodynamica zal warmte van heet naar koud bewegen en ontstaan er convectielussen waarbij koude vloeistof vanuit het midden naar de rand beweegt, energie opneemt, heter worden en vervolgens terugzakken naar het midden om plaats te maken voor ander koude vloeistof uit dit midden. Deze lussen staan in vlakken loodrecht op het vlak van de tekening (de dwarsdoorsnede van de cilinder). Uiteindelijk zal een evenwichtssituatie ontstaan als de hele cilinder de temperatuur van de wand heeft.

Ga je aan de rand van het verwarmde gebied kijken, dan is er niet alleen een convectie van midden in de buis naar de rand maar ook naar opzij. De beide uiteinden C en D bevatten ook koude vloeistof en ook hier gaat convectie optreden, maar nu in lussen vanuit de kou van C of D naar het hetere water in deel B en naar de rand A die nog heter is. Deze lussen liggen in het vlak van de lengtedoorsnede van de cilinder. Bij de grensvlakken van C/B en B/D is de uiteindelijke convectie een combinatie van beiden.

Helemaal aan de koude uiteinden van C en D zal voornamelijk de lus in de lengtedoorsnede liggen.

Om dit allemaal goed door te rekenen zul je waarschijnlijk een hoop numerieke integraties moeten uitvoeren (met tensors) of experimenteel meten - de uitslag daarvan verwacht ik meer van een werktuigbouwkundig geschoolde in de discipline van toegepaste natuurkunde (TU/HTS) dan mezelf.

 

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Roos heeft dertig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)