CO2 uitstoot van schip

Victor stelde deze vraag op 05 juni 2016 om 13:25.

 Beste natuurkundigen,

Mij is gevraagd om de CO2 uitstoot te berekenen van een schip(over het gehele traject en tussen bepaalde punten tijdens het varen). Nu weet ik niet precies hoe ik te werk moet gaan en/of wat een efficient manier is, maar ik heb wel een idee.

De gegevens die ik krijg:

Massa, de tijd en de afgelegde afstand. 

Ergens had ik gelezen dat je Eschip * 73 g/mj = Co2 uitstoot is. Dus had ik F = m * a en daarna W = F * s gebruikt om het uit te rekenen. Voor de versnelling heb ik a = dv / dt  gebruikt.

Is dit wel een correcte manier van het berekenen van kracht? Aangezien de snelheid lager kan zijn en dan krijg ik een negatieve waarde terug bij het uit rekenen van de versnelling, want een varend schip heeft een bepaald snelheid. Die snelheid is ook niet constant.
Kan ik hier niet 0,5*m*v2 gebruiken als ik dan de snelheid weet te berekenen op die punten? 

Als ik niet duidelijk genoeg ben geweest, dan hoop ik dat u vragen stelt zodat ik meer informatie kan leveren.

Alvast bedankt,
Victor

Reacties

Jan van de Velde op 05 juni 2016 om 13:51
dag Victor:

de kracht die je motor moet leveren hangt niet alleen af van welke versnelling het schip moet krijgen en welke kracht daarvoor nodig is
(Fa=m·a)
maar ook, en vooral, over welke weerstandskracht (vooral wrijvingskracht met het water) bij een zekere snelheid overwonnen moet worden. 
Fw = ........ 

De te leveren motorkracht is op elk ogenblik een optelsommetje van die twee. 

om dan brandstofverbuik over trajecten te gaan uitrekenen zul je ten slotte op zoek moeten naar het rendement van je motor onder verschillende regimes: Op topsnelheid varend zal dat rendement waarschijnlijk beduidend lager zijn dan op een zg "kruissnelheid". 

dat ga je allemaal niet in één handige formule steken, dat kan uitdraaien op een compleet rekenblad (spreadsheet) met daarin ook nog eens een aantal tabellen met empirische waarden zoals voor dat rendement. 

Groet, Jan
Victor op 05 juni 2016 om 14:17
Hallo Jan,



Bedankt voor je snelle en informatieve antwoord. Om de complexiteit te verlagen mogen wij een constante waarde nemen voor de weerstand kracht. Verder heb ik de diepte van een schip ook tot mijn beschikking en de afmetingen. Hiermee kan eventueel wat worden gedaan. Ook weet ik dat het over een dieselmoter beschikt. 

Verder kan ik voor de rendement eigen waardes stellen aan de hand van informatie die online beschikbaar zijn of een constante waarde nemen.

PS: Het uitrekenwerk wordt allemaal met de computer gedaan door een programma dat ik aan het schrijven ben dus een "spreadsheet" kan wel omgetoverd worden.

Kan ik hier eventueel verder mee gaan of houdt het hier op? 

Nogmaals ontzettend bedankt voor je reactie,

Mvg, Victor
Jan van de Velde op 05 juni 2016 om 14:24
Je kunt hier gerust mee verder gaan, aangenomen dat dat vanmiddag niet klaar hoeft te zijn.

Kom maar met je ideeën, dan denken we wel mee. 
Victor op 05 juni 2016 om 15:44

Bedankt voor je hulp en nee het hoeft niet vandaag af te zijn. (gelukkig).

Ik weet nu niet of ik op het goede pad ben, maar als ik het goed begrijp zijn er ontzettend veel factoren waarmee je rekening moet houden tijdens het uitrekenen van de weerstand*.

Bron https://nl.wikipedia.org/wiki/Scheepsweerstand

Daarin staat dat de totale weerstandscoëfficiënt berekend wordt met:

Nu weet ik niet precies waar die grootheden voor staan..

En daarmee kan ik dan het volgende invullen als ik het goed begrijp:

Alhoewel ik weet dat het uitrekenen van de weerstandscoëfficiënt moeilijker is dan alleen maar een simpel formule invullen wil ik een waarde stellen dat geldt voor een schip. De relevante oppervlakte en de snelheid zijn uit te rekenen. Aangezien ik weet hoe diep een schip in het water zit en hoe de model van een schip er uit ziet(inc lengtes en breedtes). 

Voor de dichtheid van water kan ik 101000 kg/m3 nemen.

Voor het berekenen van het rendement op een snelheid moet ik nog ondervragen. Wel heb ik gelezen dat het gemiddelde 60% is. Misschien kan ik dat als een vaste waarde stellen.

Hoop dat ik zo op het goede pad ben???

PS: Ik hoop dat ik professionals in dit vakgebied niet beledig door vaste waardes te stellen en veel te verwaarlozen. Wil de complexiteit niet te hoog maken.

Mvg, 

Victor

Jan van de Velde op 05 juni 2016 om 15:53

Victor plaatste:

Om de complexiteit te verlagen mogen wij een constante waarde nemen voor de weerstand kracht.
Dat viel me nu pas op, maar als je dát al mag aannemen lijkt elke verder detail erbij gaan halen onzin. Het is namelijk juist dát dat kwadratisch afhangt van de snelheid, en voor 90% of meer het verbruik van je schip zal bepalen.

Elke verder detail valt daarbij in het niet. 

vermogen is dan P=F·v en dan gaat je sommetje sterk lijken op wat Mourad doet in zijn bericht van 05 juni 2016 om 14:11 in deze topic

g
roet, Jan
Jan van de Velde op 05 juni 2016 om 16:11

Victor plaatste:

PS: Ik hoop dat ik professionals in dit vakgebied niet beledig door vaste waardes te stellen en veel te verwaarlozen. Wil de complexiteit niet te hoog maken.

Een "professional" (die ik op dit gebied ook niet ben) mág niet beledigd zijn door vereenvoudigingen in een oefenomgeving.

Maar je komt wel met conflicterende informatie zo: Enerzijds stel je genoegen te nemen een constante weerstandskracht, anderzijds begin je nu met weerstandscoëfficiënten te rekenen en had je het eerder over verbruik "over het gehele traject en tussen bepaalde punten tijdens het varen" . Aangezien juist die snelheid voor 90% die weerstand en daarmee het verbruik gaat bepalen lijken we de verkeerde kant op te gaan.

Gek dat wikipedia in dat lemma de betekenis van die grootheden niet vermeldt: normaal gesproken doen ze dat bij elke formule.

Ik hoop dat je voldoende Engels beheerst. 
dan lijkt dit er al meer op:
https://www.shipowners.dk/services/beregningsvaerktoejer/download/Basic_Model_Linkarea_Link/163/wp-2-report-4-resistance-and-propulsion-power.pdf


Victor plaatste:

Voor de dichtheid van water kan ik 101000 kg/m3 nemen.


Voor het berekenen van het rendement op een snelheid moet ik nog ondervragen. Wel heb ik gelezen dat het gemiddelde 60% is. Misschien kan ik dat als een vaste waarde stellen.

dichtheid 1010 kg/m³ ligt er dan dichterbij, en is overigens zeer laag voor zeewater, zie bijvoorbeeld

http://hypertextbook.com/facts/2002/EdwardLaValley.shtml
en ik ben zeer benieuwd naar de bronnen voor dat genoemde rendement, want 60% klinkt onwaarschijnlijk hoog voor een explosiemotor.





Victor op 05 juni 2016 om 16:35

Bedankt voor uw reactie.

Ik krijg er zelf ook ontzettende hoofdpijn omdat het vaag is. Er wordt dus van ons iets verwacht waar wij als studenten weinig tot geen kennis over beschikken. 

De reden waarom ik de weerstand wilde uitrekenen was omdat ik uit eigen interesse er meer in ging verdiepen en vond het eigenlijk wel een leuke uitdaging om eens goed onderzoek te doen over hoe en wat mogelijk is met de informatie die ik tot mijn beschikking heb. 

De 60% wat ik net opnoemde stond ergens in de casus gegooid. Ik vond het zelf ook veel te hoog. Zat meer te denken aan rond de 20-30%.

Nu weet ik eigenlijk niet meer wat ik moet doen. Ik wil best de uitdaging aan gaan om de weerstand te berekenen ipv een vaste waarde te stellen, maar ik begin nu zelf in beetje in de war te raken.



Jan van de Velde op 05 juni 2016 om 17:05
Misschien beter dan maar eens duidelijkheid bij je docent zien te krijgen. Hierboven staat allerlei ter overdenking. De diepgang (in de stof) die nodig is zal ook wel afhangen van het niveau van je opleiding, en daarop hebben wij hier geen zicht. Maar juist omdat snelheid een zeer sterk bepalende factor is in weerstand ........

en als ik google naar scheepsmotoren en rendementen, dan vind ik bijvoorbeeld dit:

http://www.gizmag.com/go/3263/

The RTA96C-14 can achieve a maximum power output of 108,920 hp at 102 rpm and astonishingly, at maximum economy the engine exceeds 50% thermal efficiency.

50% is héél knap, maar dat is dan wel "at maximum economy" , en hoe vaak dat in de praktijk gehaald gaat worden lijkt me een interessante vraag. 

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)