Ich möchte Pflanzenöl mit Hilfe des Kühlwassers meines KFZ erwärmen. Dazu habe ich zwei Rohre unterschiedlichen Durchmessers ineinandergesteckt. Im inneren Rohr fließt das Kühlwasser. (T=385K) Im Raum zwischen den beiden Rohren (80mm^2) fließt das Öl.(T=288K,v=105mm/s,c=2,7KJ/Kg*K) Es soll auf 343K erwärmt werden.
Wie lang muß die ganze Konstruktion werden?
Ist es evl. besser das Wasser außen und das Öl innen durchzuleiten?
Sollten die beiden Flüssigkeiten in die selbe Richtung fließen?
Welche Leistung wäre Notwendig um das Öl elektrisch zu erwärmen?
(ich komme auf 0,8W was mit aber zu wenig erscheint)
also das ist eine Aufgabe die mir eigentlich yu schwer ist.
Also erstmal denke ich, dass man fuer eine genaue Rechnung auch die Waermeuebergangskoeffizienten Oel/Rohrmaterial sowie Wasser/Rohrmaterial benoetigt.
Dann wuerde ich mal sagen, dass die Fliessrichtungen entgegengesetzt sein sollten, denn die Waermeuebertragung pro Zeiteinheit ist wohl um so hoeher je hoeher die Temperaturdifferenz ist.
Also ich komme bei m=1kg Oel und dT=55K auf 148,5 kJ, wass eine Energie ist und nicht die Leistung W. Bei Deinen 0,8 Watt (was ja stimmen koennte) waere alles in gut 51,5 Stunden erledigt und Deine zwei Rohre sollten ca. 19,5 km lang sein. Tja, warum eigentlich nicht…
Ich möchte Pflanzenöl mit Hilfe des Kühlwassers meines KFZ
erwärmen. Dazu habe ich zwei Rohre unterschiedlichen
Durchmessers ineinandergesteckt. Im inneren Rohr fließt das
Kühlwasser. (T=385K) Im Raum zwischen den beiden Rohren
(80mm^2) fließt das Öl.(T=288K,v=105mm/s,c=2,7KJ/Kg*K) Es soll
auf 343K erwärmt werden.
Dazu bräuchte man zumindestens das Material und die Wandstärke beider Rohre, sowie den Durchmesser mindestens eines der Rohre, damit man die Wärmeaustauschflächen und die Wärmedurchgangskoeffizienten ermitteln kann. Darüber hinaus wäre auch die Fließgeschwindigkeit des Wassers und die Dichte des Öls von Interesse.
Welche Leistung wäre Notwendig um das Öl elektrisch zu
erwärmen?
(ich komme auf 0,8W was mit aber zu wenig erscheint)
Mit einer Dichte von 920kg/m3 komme ich auf 1,15kW.
Die Frage ist nicht ad hoc zu beantworten. Man bekommt zwei gekoppelte Differenzialgleichungen, weil der Waermeuebergang zwischen den beiden Rohren von der Temperaturdifferenz abhaengt, welche wiederum von der schon durchflossenen Strecke sowie Menge pro Zeit abhaengt, und zwar weil sich das Oel erwaermt und das Wasser abkuehlt. Ausserdem haengt der Waermeuebergangskoeffizient auch noch von der Fliessgeschwindigkeit ab, er wird hoeher bei schnellerer Stroemung, dafuer verbleibt eine Volumeneinheit kuerzer im Rohr. Hierbei ist das Wandmaterial noch gar nicht mitgerechnet.
Sollten die beiden Flüssigkeiten in die selbe Richtung
fließen?
Es kommt auf die Relativgeschwindigkeit der beiden Fluessigkeiten an. Man muss die Differenzialgleichungen loesen, um diese Frage bantworten zu koennen. Die Antwort haengt von den Randbedingungen ab (zB Laenge der Rohre) Wie schnell fliesst eigentlich das Wasser ? Und warum soll das Oel genau 105 mm pro Sekunde fliessen ?
Welche Leistung wäre Notwendig um das Öl elektrisch zu
erwärmen?
Ein Kilo Oel muss man 2,7 Kilowatt eine Sekunde lang erwaermen, ums einen Grad heisser zu kriegen … damit komme ich bei Deiner gewuenschten Differenz, Querschnitt und Fliessgeschwindigkeit auf ca. 1 kW Heizleistung (etwas mehr als 7 Gramm Oel pro Sekunde um 55 Grad erwaermen)
In so einem Fall macht man eine Abschaetzung: Nimm eine durchschnittliche Temperaturdifferenz von vielleicht 20 Grad an, dann kommt man bei einem schnell durchstroemten Heizroehrchen mit 20 mm^2 Querschnitt auf eine Heizleistung von 640 Watt (Wert f. Waermeuebergang: Wasser in druchstroemten Roehren, empirisch aus Tabellenwerk). Also braucht man etwa 1,5 m Rohr, wobei dies den Idealfall darstellt (zB Innenrohr ist genau axial, Waende beliebig duenn). Daher wuerde ich eher mindestens 2 m nehmen.
Aber exakt kann man es auch berechnen, dafuer habe ich mal fertige Formeln in einem Buch ueber Waermetauscher-Konstruktion gesehen.