Wärmeverbrauch

Wärmetechnik

Von: , 25.10.2009 07:51 Uhr

Liebe/-r Experte/-in,

ich benötige dringend Hilfe beim berechnen des Verbrauchs einer Heizplatte.
Ich habe an einer Maschine eine Heizplatte mit einer Leistung von 30 KW. Die Heizplatte ist aus Alu und hat ein Gewicht von 367Kg.

Folgendes benötige ich:
Die Temperatur der Heizplatte ist einstellbar. Mich interessiert nun der Mehrverbrauch der Heizplatte, wenn man sie an statt bei 120°C bei 150°C betreibt. Die Raumtemperatur liegt jeweils bei 20°C.

Es wäre sehr nett, wenn Sie mir bei dieser Berechnung helfen könnten.

Liebe Grüße

Jörg

3 Antworten zu dieser Frage

1. Antwort von nach einem Tag 0 hilfreich

   Re: Wärmetechnik

   Hallo Jörg,
   
   Das mehr an Verlustleistung durch Konvektion und Strahlung von der Platte an die Umgebung infolge der höheren Plattentemparatur ist hier von Interesse.
   
   Die wärmetechnische Verlustleistung ist: Q = A*(alpha_konvektion + alpha_strahlung)
   
   Strahlungsanteil ist hier nicht unerheblich.
   
   Annahme: Platte ca. 1m2 bei 0.13m Dicke (m=367kg, rho_alu = 2700kg/m3). Es strahlen etwa 2m2 (oben und unten, Seiten vernachlässigt)
   
   alpha_konvektion ist abhängig von Nusselt und Grasshof, Prandl Zahl. Ich nehme einen Vergleichswert aus einer anderen Berechnung. Quelle schicke ich Dir gern auf Anfrage. Sprengt hier den Rahmen.
   
   
   Bedingung 1: T_absolut = (120 + 273)K
   alpha_konvektion ~ 4.9 W/m2K
   alpha_strahlung ~ 8.14 W/m2K
   -> Q = 1,3KW
   
   Bedingung 2: T_absolut = (120 + 30 + 273)K
   alpha_konvektion ~ 4.9 W/m2K
   alpha_strahlung ~ 9,35 W/m2K
   -> Q = 1,425 KW
   
   Ich hoffe, dass ich vollkommen daneben liege :-)
   Vergleichsbeispiel kann ich gern schicken.
   
   Gruss, Ulrich
   

2. Antwort von nach einem Tag 0 hilfreich

   Re: Wärmetechnik

   Hallo Jörg,
   
   Du benötigst weniger das Gewicht als vielmehr die Umgebungsbedingungen das Heizplatte. Die Heizplatte gibt Ihre Wärme durch Leitung, Strahlung und Konvektion (Luftströmung) ab.
   Um das exakt berechnen zu können, müsste man Geometrie, Stoffdaten und Randbedingungen wissen. Es würde - je nach Situation - auf ein relativ komplexes Simulationsmodell hinauslaufen. Außerdem müsste man theoretisch die Verlustwerte der Elektrik kennen.
   Unterm Strich wäre es wohl einfacher, es einfach durch Ausprobieren und Messen herauszufinden.
   
   Als grobe Näherung kann man abschätzen, dass die Leistung entsprechend der Differenz zur Umgebungstemperatur steigt also um ca. 30%.
   
   Hilft das erst mal?
   
   Gruß
   Thorsten
   

3. Antwort von nach einem Tag 0 hilfreich

   Re: Wärmetechnik

   Hallo Jörg,
   Vorausgesetzt, die Platte ist direkt der Umgebungsluft ausgesetzt (es steht kein Wassertopf auf ihr), ist die aufgenommene Heizleistung gleich dem abgegebenen Wärmestrom. Diese hängt natürlich ab von der wärmeabgebenen Oberfläche und der Temperaturdifferenz der Oberflächentemperatur der Platte und der Umgebungsluft.
   Nach der Gleichung Wärmestrom Q= alpha*A*(Tplatte-Tu) kann man sich leicht die Wärmeabgabe bzw. Dein Delta der Heizleistung ausrechnen. Hierbei ist alpha der Wärmeübergangskoeffizient (nehme ihn mit 30..40 W/m²K an), Tplatte die Plattentemperatur, Tu die Umgebungstemperatur (20°) und A die wärmeabgebende Oberfläche in m².
   Bei Rückfrage melde Dich einfach.
   Gruß
   Walter
   

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