benötigte Energiemenge berechnen - aber wie?

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,

wie man berechnen kann, welche Energiemenge (z.B. in Wh oder kWh) (elektrische) Energie nötig ist, um eine bestimmte Menge Wasser von einer bestimmten Temperator auf eine bestimmte höhere Temperatur zu bringen, ist mir im Prinzip klar;

Beispiel; 20 Liter Wasser (z.B. für eine Dusche) sollen von sagen wir 10 Grad Celsius auf sagen wir 35 Grad Celsius (wir sind sparsam :smile: erhitzt werden, und zwar mit einem elektrischen Durchlauferhitzer;

Q = Energiemenge pro Liter Wasser pro Grad x Menge x Temp Diff
Q = 1,116 Wh x 20 Liter x (35 - 10)
Q = 558 Wh, also 0,558 kWh elektrische Energiemenge.

Nun aber endlich meine Frage; mir ist nicht klar, wo hier der Zeitfaktor ist. Wie kann ermittelt werden, wie SCHNELL das Wasser erwärmt werden kann, mit diesen 0,558 kWh Energiemenge?

Oder anders gefragt; wie schnell darf das Wasser durch die Brause laufen?

Danke.

#2

Hallo,

…
Nun aber endlich meine Frage; mir ist nicht klar, wo hier der
Zeitfaktor ist. Wie kann ermittelt werden, wie SCHNELL das
Wasser erwärmt werden kann, mit diesen 0,558 kWh Energiemenge?

im Prinzip unendlich schnell, denn Du hast zwar die Energie vorgegeben, aber nicht die Leistung ( = Energie / Zeit ).
Entsprechend kannst Du, um auf die Zeit zu kommen, Energie durch Leistung teilen.

Oder anders gefragt; wie schnell darf das Wasser durch die
Brause laufen?

Deine Aussage von weiter oben

Q = Energiemenge pro Liter Wasser pro Grad x Menge x Temp Diff

ist nicht ganz richtig, passt auch nicht von den Einheiten
Die WärmeMengeQ entspricht einfach nur der Energie( menge ).
dQ/dt, also die erste Ableitung der Wärmemenge nach der Zeit entspricht der Leistung.
Kommst Du nun weiter?
Schönen SonntagAbend wünscht
Thomas

#3

Hallo,

…Wasser erwärmt werden kann, mit diesen 0,558 kWh Energiemenge?

Oder anders gefragt; wie schnell darf das Wasser durch die
Brause laufen?

Die Energie geteilt durch die Zeit, in der sie aufgebracht wird, nennt man Leistung. Gemessen in kW. Wenn man also die Energie von 0,558kWh in einer Stunde aufbringt, benötigt man 0,558/1 [kWh/h]n = 0,558 [kW] Leistung. Wenn man die gleiche Energie in einer halben Stunde aufbringen will, benötigt man die doppelte Leistung. In zwei Stunden ergäbe die halbe Leistung. Und so weiter.

Die Leistung bestimmt also, in welcher Zeit man das Wasser aufwärmen kann. Und sie bestimmt demnach auch die Menge warmen Wassers, die man in einer halben, einer ganzen oder in zwei Stunden bekommen kann. Oder, bei ausreichend großer Leistung, in einer Sekunde…
Gruß
loderunner

#4

Hallo Fragewurm,

Nun aber endlich meine Frage; mir ist nicht klar, wo hier der
Zeitfaktor ist. Wie kann ermittelt werden, wie SCHNELL das
Wasser erwärmt werden kann, mit diesen 0,558 kWh Energiemenge?

Mit diesen Daten lässt sich das auch nicht berechnen.

Um die Zeit berechnen zu können braucht man die Daten eines praktischen Aufbaus.

  1. Man muss die Heizleistung kennen.
    Damit kann man, theoretisch, eine Aufheizzeit berechnen.

  2. Praktisch hat man dann aber irgend einen Aufbau, welcher aber Verluste hat. Die Energie für die Verluste, muss dann zusätzlich aufgewendet werden.

  3. Dann muss man noch den Wärmewiderstand zwischen Heizung und Wasser kennen.
    Dabei spielt auch noch die Flächenleistung und die Strömungsgeschwindigkeit eine Rolle.
    Wenn die Strömungsgeschwindigkeit höher ist, sinkt der Wärmewiderstand.
    Wenn die Flächenleistung zu hoch ist, bekommt man einen Dampffilm und der Wärmewiderstand steigt sprunghaft an.

Das sind jetzt nur mal die groben Parameter.

MfG Peter(TOO)

#5

im Prinzip unendlich schnell, denn Du hast zwar die Energie
vorgegeben, aber nicht die Leistung ( = Energie / Zeit ).
Entsprechend kannst Du, um auf die Zeit zu kommen, Energie
durch Leistung teilen.

Danke, jetzt habe ich es kapiert. Wenn das Gerät also nur 0,558 kw leistet, dauert es eine Stunde.

Leistet es z.B. 5,58 kw, dauert es nur 6 Min.

Ja Klasse, nun kann ich es mir besser vorstellen.

Weiss du evlt., welche Verluste in so einem System (elektrischer Durchlauferhitzer, 3 phasig, in aller Regel min. 9 kw Anschlussleistung) entstehen können? Würde mich interessieren, wie gut diese Geräte den elektrischen Strom in Wärme umwandeln können, und vor allem, welchen Faktor die Fliesgeschwindigkeit da einnimmt.

Danke.
J

#6

Hallo Loderunner,

danke auch dir.

Ich habe unter der Antwort von „falken“ noch eine ergänzende Frage, vielleicht kannst auch du was dazu sagen.

Grüße
J

#7

Hallo Peter,

danke, ich habe das nun schon verstanden.

Aber ich habe noch eine ergänzende Frage, siehe hier;
http://www.wer-weiss-was.de/app/service/board_navi?j…

Grüße
J

#8

Hallo,

Weiss du evlt., welche Verluste in so einem System
(elektrischer Durchlauferhitzer, 3 phasig, in aller Regel min.
9 kw Anschlussleistung) entstehen können?

In der Zuleitung gibt es einen kleinen Verlust (den wir nicht kennen), weil das schließlich auch ein Widerstand ist.
Und es gibt ein wenig Verluste, die von der Zeitdauer der Benutzung und der Mechanik abhängen: die Wärme geht nicht nur ins Wasser, sondern das Gerät heizt sich auf und es gibt diese Wärme nach und nach in den Raum ab. Zusätzlich wird oft nicht das gesamte erwärmte Wasser entnommen, sondern bleibt ungenutzt in der Leitung oder im Gerät - das hängt davon ab, wie schnell man den Wasserhahn abdreht.

All das sollte aber im unteren einstelligen Prozentbereich liegen. Wenn Du mal ans Gehäuse von so einem Gerät fasst: das ist grad mal fühlbar warm, und das können dann nur ein paar Watt der 9000W sein.

Aber: es wird 100% der elektrischen Leistung in Wärme umgesetzt. Irgendwo…

Gruß
loderunner

#9

Hallo,

hast du keine Herstellerangaben wie z.B. diese in dem untenstehenden Link?
http://www.neuesbad.de/media/docs/produktinformation…

In deiner Anfrage ist die wichtig Angabe:
„bestimmte Menge Wasser“ pro Zeit,
nicht enthalten.

Aus dem Link der Herstellerfirma zu entnehmen:

„Nennleistung bei 3/PE 400 V~: 18 kW; 21 kW; 24 kW; 27 kW
Warmwasserleistung bei Δt = 28 K
(von 12 °C auf 40 °C) in l /min: 9,2; 10,7; 12,3; 13,8“

Gruß

watergolf

#10

Hallo,
ja danke so weit. Habe das PDF angesehen. Clage scheint ja wohl ein ziemlich bekannter Hersteller zu sein.

FRAGE; bei solchen Geräten kann „man“ bei der Installation einstellen, welche max. Leistung das Gerät aufnehmen darf. Wer ist „man“, wer kann das also. Und; kann man das auch wieder ändern, oder ist das eine Art einmalige Programmierung für die Ewigkeit?

Danke.
J

#11

Hallo J,

wo findest du in dem von mir angegebenen Link
denn das von dir reklamierte „man“?

FRAGE; bei solchen Geräten kann „man“ bei der Installation
einstellen, welche max. Leistung das Gerät aufnehmen darf. Wer
ist „man“, wer kann das also. Und; kann man das auch wieder

Gruß

watergolf.

#12

wo findest du in dem von mir angegebenen Link
denn das von dir reklamierte „man“?

Hallo,

also, ich reklamiere ja nicht. Im PDF Dokument steht sinngemäss, dass man die maximale Leistung programmieren kann. Das ist wohl üblich bei diesen Geräten, die können meist immer in einem Bereich von…bis programmiert werden.

…must du doch wissen, oder?

Grüße
J

#13

Hallo,

die Berechnung ist generell ziemlich einfach. Cp = 4,19 KJ/kg K. Soweit zur Arbeit, die verrichtet werden muss. Zur Leistung ist diese mit der Zeit zu dividieren.

Es ergibt sich die Größengleichung
KJ/kg K * 1/s
(mit J=Nm)
= kNm/kg K * 1/s
(mit Nm/s = W)
= kW/kg K

Damit ist alles klar.

Gruß vom Raben

#14

Hallo,
danke.
Hm…einfach ist es für mich zunächst nicht.
Ich werde mich aber damit auseinander setzen, und versuchen es nachvollziehen zu können.

Frage(n); was ist Cp?
und; ist 4,19KJ/kg K identisch mit (ca.) 1,16 Wh/Liter Grad Celsius?

Grüße
J

die Berechnung ist generell ziemlich einfach. Cp = 4,19 KJ/kg
K. Soweit zur Arbeit, die verrichtet werden muss. Zur Leistung
ist diese mit der Zeit zu dividieren.

Es ergibt sich die Größengleichung
KJ/kg K * 1/s
(mit J=Nm)
= kNm/kg K * 1/s
(mit Nm/s = W)
= kW/kg K

#15

Moin,

Frage(n); was ist Cp?

Die Wärmekapazität - also eben der hier drunter stehende Wert, der angibt, wieviel Energie man pro Masseeinheit braucht, um einen Stoff zu erwärmen.

und; ist 4,19KJ/kg K identisch mit (ca.) 1,16 Wh/Liter Grad
Celsius?

Ja, ist in etwa das Gleiche, da 4,19 kJ = 4190 J = 4190 Ws = 1,16 Wh, und bei Wasser wiegt ein Liter ungefähr ein Kilogramm. Und ein Kelvin Temperaturdifferenz entspricht einem Grad Celsius Temperaturdifferenz.

Gruß

Kubi

#16

Hallo,

danke.

Grüße
J

Ja, ist in etwa das Gleiche, da 4,19 kJ = 4190 J = 4190 Ws =
1,16 Wh, und bei Wasser wiegt ein Liter ungefähr ein
Kilogramm. Und ein Kelvin Temperaturdifferenz entspricht einem
Grad Celsius Temperaturdifferenz.

Gruß

Kubi