Temperatuur door kleur
Bas stelde deze vraag op 17 maart 2022 om 11:16. Hey,
Ik ben bezig met het uitrekenen van de warmte die een materiaal opneemt door de zonneintesiteit in W/m^2. Hierbij is mijn Materiaal Alu 6063-T6 en mijn kleur antraciet grijs met een LRV van 9%. Nu wil ik weten hoeveel mijn stuk aluminium opwarmt door de zonintensiteit. Hierbij ben ik opzoek gegaan naar een soortelijk warmte voor de kleur maar kon dit niet vinden. Ik zou graag willen weten of dit te berekenen valt en hoe.
Groet,
Bas van der Gulik
Reacties
Theo de Klerk
op
17 maart 2022 om 11:21
Er is geen soortelijke warmte voor kleur. Soortelijke warmte geldt voor de soort: aluminium blijkbaar.
Het kleuren van dat materiaal zorgt alleen voor betere of slechtere absorptie van lichtenergie (die dan weer het materiaal opwarmt volgens de soortelijke warmte gegevens).
Aluminium glimt nogal van zichzelf: het kaatst veel licht en energie weg. Door het grijs te verven neemt de verflaag meer energie op en kan die doorgeven aan het aluminium waarop het geverfd is. Dat aluminium kan dan opwarmen - beter en sneller dan zonder die verflaag.
Het kleuren van dat materiaal zorgt alleen voor betere of slechtere absorptie van lichtenergie (die dan weer het materiaal opwarmt volgens de soortelijke warmte gegevens).
Aluminium glimt nogal van zichzelf: het kaatst veel licht en energie weg. Door het grijs te verven neemt de verflaag meer energie op en kan die doorgeven aan het aluminium waarop het geverfd is. Dat aluminium kan dan opwarmen - beter en sneller dan zonder die verflaag.
Bas
op
17 maart 2022 om 11:27
Dankjewel, zover was ik inderdaad ook gekomen. Is er een formule of principe waarmee je de absorbtie van warmte/ temperatuursverhoging door een kleur kan bepalen. Hierbij gaan wij uit van een volledige geleiding van de kleur naar het aluminium
Theo de Klerk
op
17 maart 2022 om 12:06
Nee - dat hangt van de soort verf af (materiaal waaruit het gemaakt is), de absorptie van licht door de verf en andere praktische eigenschappen die niet in een algemene formule te vangen zijn maar eerder als een tabel proefondervindelijk voor de diverse verven moet worden vastgesteld.
De verf geeft nooit alle warmte "naar achteren" door. Een deel wordt ook gebruikt voor opwarming van de omringende lucht. Dat zie je als je scherend langs het oppervlak kijkt, je de lucht ziet trillen (eigenlijk de stofdeeltjes erin en de wijzigende optische brekingsindex)
De verf geeft nooit alle warmte "naar achteren" door. Een deel wordt ook gebruikt voor opwarming van de omringende lucht. Dat zie je als je scherend langs het oppervlak kijkt, je de lucht ziet trillen (eigenlijk de stofdeeltjes erin en de wijzigende optische brekingsindex)
Gert Kiers
op
17 maart 2022 om 12:41
Verder moet je de uitstraling van energie ten gevolge van de temperatuur van het voorwerp nog meerekenen. De formule daarvoor is P = ε σ T4, waarbij ε de emissiviteit is van de stof/het voorwerp, een maat voor hoe goed een materiaal straling uitzendt (0<ε<1; zwart = heel goed, ε = bijna 1).
Maar ook deze ε hangt sterk af van de stoffen die worden gebruikt en moet eveneens proefondervindelijk worden vastgesteld.
Maar ook deze ε hangt sterk af van de stoffen die worden gebruikt en moet eveneens proefondervindelijk worden vastgesteld.
Bas
op
17 maart 2022 om 15:37
Ik wil een inschatting maken van de maximale warmte waarop het stuk aluminium met zwarte coating zal komen. Moet ik dan ook rekenen met de uitstraling? Of is er een makkelijkere manier om dit direct te kunnen berekenen?
Bas
op
17 maart 2022 om 15:50
En zou ik met de Light Reflectance Value kunnen berekenen hoeveel energie en daarbij dus warmte opgenomen wordt? Ik heb namelijk ook het vermogen zonlicht per vierkante meter.
Dan zou ik bijvoorbeeld bij een zonintensiteit van 500 W/m^2 zeggen dat er met een LRV van 9% de berekening alsvolgt gaat. 500*0,91=455 W energie. En dit vervolgens van Joules terug naar de warmte reken? Ik ben benieuwd of dit mag/kan...
Dan zou ik bijvoorbeeld bij een zonintensiteit van 500 W/m^2 zeggen dat er met een LRV van 9% de berekening alsvolgt gaat. 500*0,91=455 W energie. En dit vervolgens van Joules terug naar de warmte reken? Ik ben benieuwd of dit mag/kan...
Theo de Klerk
op
17 maart 2022 om 17:02
> 455 W energie. En dit vervolgens van Joules terug naar de warmte reken
455 W = 455 J/s . Elke seconde zoveel energie. Watt is de energie per seconde, ook wel vermogen genoemd.
Als 91% wordt geabsorbeerd van invallend zonlicht dan verwarmt dat de lucht rondom het blokje, de rest wordt gebruikt om het blokje op te warmen. Dus van die 91% blijft een kleiner percentage nuttig over. Hoe groot dat percentage is: geen idee. Die warmte wordt door geleiding doorgegeven, dus het blokje vlak onder de verf zal veel sneller warm worden dan de de verst verwijderde zijde.
Dit zijn "praktische" problemen waar geen simpele formule voor is. Hooguit "natte vinger"werk.
455 W = 455 J/s . Elke seconde zoveel energie. Watt is de energie per seconde, ook wel vermogen genoemd.
Als 91% wordt geabsorbeerd van invallend zonlicht dan verwarmt dat de lucht rondom het blokje, de rest wordt gebruikt om het blokje op te warmen. Dus van die 91% blijft een kleiner percentage nuttig over. Hoe groot dat percentage is: geen idee. Die warmte wordt door geleiding doorgegeven, dus het blokje vlak onder de verf zal veel sneller warm worden dan de de verst verwijderde zijde.
Dit zijn "praktische" problemen waar geen simpele formule voor is. Hooguit "natte vinger"werk.
Bas
op
18 maart 2022 om 15:45
Hoe zou ik dat kunnen bepalen? Gewoon in de zon? Of met een testlamp? Wat voor lamp zou ik dan moeten gebruiken? Ik wil de maximale temperatuur alleen weten. Begrijp ik het goed dat dit moeilijk is omdat dat afhangt van hoeveel warmte weer door de lucht wordt opgenomen?
Ik ben benieuwd of jullie dit zouden kunnen benaderen.
Ik ben benieuwd of jullie dit zouden kunnen benaderen.
Theo de Klerk
op
18 maart 2022 om 15:50
Als indirecte methode kun je een opgewarmd blokje zijn warmte laten afstaan aan een bakje water.
Begintemperatuur van beiden moet goed bekend zijn, alles goed geisoleerd zodat niet weer warmte weglekt. En dan uit de uiteindelijke eindtemperatuur terugrekenen hoeveel warmte door het blokje aan het water is afgestaan.
Begintemperatuur van beiden moet goed bekend zijn, alles goed geisoleerd zodat niet weer warmte weglekt. En dan uit de uiteindelijke eindtemperatuur terugrekenen hoeveel warmte door het blokje aan het water is afgestaan.