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Kategorie: > Wissenschaft > Physik / Chemie
benötigte energie um wassertemperatur zu halten
Alex
(Mailadresse bestätigt)

  07.12.2009

Hallo Zusammen,
ich hätte folgende Frage:
Wieviel Energie wird benötigt, um die Temperatur von einem 35l Behälter,welcher in einem Raum dessen Temperatur 15 Grad ist steht, konstant auf 25 Grad zu halten ?
Möglicherweise kann mir jemand dabei behilflich sein.

Danke schon einmal
Grüße
Alex



Anzahl der unterhalb stehenden Antworten: 8
Schnu
(Mailadresse bestätigt)

  11.12.2009
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Alex vom 10.12.2009!  Zum Bezugstext

Hallo Alex.
Was du suchst ist der Wärmestrom durch die Wände deines Behälters.
Der Wärmestrom beträgt für dein System demnach
phi=(lambda/d)*A*(T1-T2)
phi ist der Wärmestrom=Wärmeverlust. Lambda ist die Wärmeleitfähigkeit von deinem Material.Plexiglas hat 0,19 W/mK. d ist die Dicke des Plexiglases.
A ist die Fläche, durch die die Wärme verloren geht.T1 und T2 sind deine Temperaturen.
Das sollte dir einen groben Wert liefern.
Dein Behälter müsste aber nach den Abmessungen, die du gepostet hast 350l fassen, nicht 35l, wie du schreibst.
Abweichungen bei der BErechnung ergeben sich durch
a)Standfläche des Behälters-nach unten wird der Behälter nicht viel Energie verlieren.
b)Offener Deckel-Wasser verdunstet
c)Die Formel nimmt von Wasser auf Plexiglas und von Plexiglas zu Luft einen idealen Wärmeübergang an. Kann man in der Formel korrigieren, wird aber beliebig kompliziert, weil der Wärmeübergang auch von der Windgeschwindigkeit in der Umgebung abhängt(ebenso wie die Verdunstung aus dem Behälter).
Ich hoffe dies hilft dir weiter.
Gruß
Schnu
Alex
(Mailadresse bestätigt)

  10.12.2009
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Bernd Gräwinger vom 09.12.2009!  Zum Bezugstext

Guten Morgen,

ich glaube schon, dass unter Berücksichtigung der Materialien, die Berechnung komplexer ist, ich bin ja nur auf der Suche nach den grundlegenden Formeln für folgendes (sehr) vereinfachtes System:

Ein Behälter mit bekanntem Volumen von 35l und gewünschte Temperatur 25 Grad Celsius ist bekannt, ist umgeben von stehender Luft mit bekannter konstanter Temperatur von 15 Gard Celsius. Die Berechnung kann (bin mir sicher) mit einfachen grundlegenden Formeln OHNE Berücksichtigung der dem Wasser umgebenden Materialen, Verdunstung etc. durchgeführt werden. Und genau diese Formeln suche ich ;)

Grüße
Alex
Gast (Bernd Gräwinger)
(Gast - Daten unbestätigt)

  09.12.2009
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Bernd Gräwinger vom 09.12.2009!  Zum Bezugstext

Textergänzung:

Das Wasser hat an die Scheibe einen wesendlich GERINGEREN Wärmeübergangswiederstand als die Scheibe an die umgebende Luft.

Gast (Bernd Gräwinger)
(Gast - Daten unbestätigt)

  09.12.2009
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Alex vom 09.12.2009!  Zum Bezugstext

Hallo Alex,

die Berechnung ist doch nicht so einfach wie Du dir das vorstellen magst.
Als erstes muß der Wärmedurchgangskoeffizient des Baustoffs ermittelt werden, hier also Glas oder Plexiglas. Darüber gibt es Tabellen oder bei dem Hersteller erfragen. Für die Berechnung ist die Stärke des Materials wichtig. Nun spielt der Wärmeübergangswiederstand eine große Rolle, Das Wasser hat an die Scheibe einen wesendlich Wärmeübergangswiederstand als die Scheibe an die umgebende Luft. Ist die Luft in Bewegung so ist der Wärme übergang schneller als bei stehender Luft. Auch über die Bodenplatte geht Wärme verloren. Wasser an Glas, Glas an 5mm Schaummmatte, Schaummatte an Holz, Holz an Luft. Wird wenig sein, wenn genaue Daten gefordert werden, muß gerechnet werden. Der größte Anteil wird aber die offene Fläche sein. Wärmeübergang Wasser an Luft. Wie schnell bewegt sich die Luft? Praktisches Beispiel: Wenn de Suppe zu heiß, also Pusten. Und dann spielt die aktuelle relative Luftfeuchtigkeit eine große Rolle. Im Winter ist die relative Luftfeuchtigkeit in Wohnräumen niedrig, die fehlend Feuchtigkeit holt sich die Luft aus dem Aquarium. Zum Verdampfen benötigt das Wasser Wärme, und das holt es sich aus dem Aquarium und kühlt damit das Wasser.

Liebe Grüße

Bernd Gräwinger
Alex
(Mailadresse bestätigt)

  09.12.2009
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von tröpfchen vom 07.12.2009!  Zum Bezugstext

Grüß Dich,

ja, es handelt sich um ein Meerwasser-Aquarium.Ich habe schon einige Tabellen gefunden,welche das Volumen des Aquariums im Verhätlniss zur Wasser - bzw. Außentemperatur berücksichtigen - eine Antwort darauf habe ich also :)
Mich würde aber trotzdem die Berechnung interessieren, die dahinter steckt - zumindest eine vereinfachte Version wo die "Isolierung" durch das Plexiglas bzw. die Holzplatte darunter, nicht berücksichtigt werden muß. Denke, dass diese thermodynamische Berechnung nicht sehr kompliziert sein kann (wenn man weiß wie) ...

Grüße
Alex
Gast (tröpfchen)
(Gast - Daten unbestätigt)

  07.12.2009
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Alex vom 07.12.2009!  Zum Bezugstext

Hallo Alex,

geht es dir um ein Aquarium? Wenn ja, würde ich erst gar nicht rechnen. Bernd Gräwinger har dir ja bereits aufgezählt wie viele Parameter du berücksichtigen und im späteren Betrieb auch annähernd konstant halten müsstest. Daher mein Tipp: Frage einmal im Fachhandel (Dehner, Kölle ...) nach. Dort gibt es geregelte Heizungen für unterschiedlich große Wasserbehälter/Aquarien in Wohnräumen. Die Leistungen dieser Heizungen beruhen auf Erfahrungswerten und das klappt prima.

Gruß aus der Pfalz
Tröpfchen
Alex
(Mailadresse bestätigt)

  07.12.2009
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Bernd Gräwinger vom 07.12.2009!  Zum Bezugstext

Grüß Dich Bernd,

es handelt sich um einen Rechteckigen Plexiglas Behälter, welcher oben offen ist. Die Dimensionen sind Länge 100cm, Breite 65cm und Höhe 55. Der Behälter ist nicht isoliert und steht auf einer Holzplatte mit einer Stärke von 1,5cm. Der Behälters selbts befindet sich in einem "normalen" Wohnraum.

Ich habe einmal angefangen mit der Formel für den Energiebedarf zum erwärmen von Wasser zu rechnen (Energiebedarf= masse(Volumen)*Temperaturdifferenz*specifische Wärmekapazität von Wasser) - aber mal angesehen davon dass ich weiss wieviel Arbeit benötigt wird, um das Wasser um eine bestimmte Temperatur zu erhöhen, komme ich auch nicht weiter.

Grüße
Alex
Gast (Bernd Gräwinger)
(Gast - Daten unbestätigt)

  07.12.2009

Hallo Alex,
wie ist der Behälter gestaltet? Runder, quadratischer oder rechteckiger Zylinder. Oder handelt es sich um eine Kugel? Wir sind die Abmessungen: Höhe, Breite Tiefe. Aus welchem Material besteht der Behälter? Ist dieser isoliert, wenn ja, welche Isolierung wurde verwendet und wie stark ist die Isolierung. Handelt es sich um ein geschlossenen Behälter oder ist dieser offen und Wasser kann verdampfen? Ist der Aufstellraum belüftet?

Diese Angaben werden für die Berechnung benötigt.

Mit freundlichen Grüßen

Bernd Gräwinger



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