Ich hätt’ da mal ne Frage:
Ich soll die Aufwärmzeit für Stahlteile berechnen (zum Teil recht massiv, bis zu 1100x700x250)und zwar beispielweise
von -10°C (Außentemperatur im Freien)
auf 18°C (bei einer Raumtemperatur von 20°C und ruhender oder auch bewegter Luft)
Ich hab mal Wärmeübergang und auch Strahlung angesetzt und die Teile per FEM analysiert. Das funtioniert zwar ordentlich, ist allerding erstens einigermaßen aufwendig und zweitens kann das in der Firma außer mir niemand…)
Außerdem hab ich mal in EXCEL rumprobiert, auch da hab ich was rausbekommen, da aber der Wärmeübergangsbeiwert von DeltaT abhängt, müßte man das wohl irgendwie iterativ rechnen, was meine EXCEL Kenntnisse aber weit übersteigt.
Jetzt die eigentliche Frage: weiß jemand ein einfaches Werkzeug, mit dem man soetwas berechnen kann ?
Jetzt die eigentliche Frage: weiß jemand ein einfaches
Werkzeug, mit dem man soetwas berechnen kann ?
Ist eine einfache e-Funktion.
Die Formeln findest du z.b. in der E-Technik bei den RC-Gliedern.
Das praktische Problem ist die Geometrie. Ein Kugel benötigt ja viel länger für den Temperaturausgleich als eine Folie mit der selben Masse.
Geometrisch musst du denjenigen Punkt im Werkstück finden, welcher am weitesten von der Oberfläche entfernt ist. Dieser Punkt hat die grösste Zeitkonstante.
danke für den Tip, muß ich gleich mal die Formeln suchen !
Das mit der Geometrie ist, glaube ich, kein großes Problem:
In die Rechnung gehen sowohl Volumen als auch Oberfläche ein, und die FEM Simulation hat gezeigt, daß das Temperaturgefälle über das Werkstück nicht sehr groß ist (ca. 2…3°)
Hier geht’s ja auch nicht um ein sekundengenaues Ergebnis.
Gruß MArtin
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
danke für den Tip, muß ich gleich mal die Formeln suchen !
Das mit der Geometrie ist, glaube ich, kein großes Problem:
In die Rechnung gehen sowohl Volumen als auch Oberfläche ein,
und die FEM Simulation hat gezeigt, daß das Temperaturgefälle
über das Werkstück nicht sehr groß ist (ca. 2…3°)
Hier geht’s ja auch nicht um ein sekundengenaues Ergebnis.
Rechne mal, wie weit das Ergebnis daneben liegt, wenn du nur die Masse als Kugel berechnest, das wäre ja thermisch der schlechteste Fall.
Dann bräuchtest du nur die Masse, das spezifische Gewicht und die Wärmeleitfähigkeit.
Je nachdem wie eingeschränkt die Materialwahl überhaupt ist, kannst du dann sogar dafür Konstanten einsetzen, bzw. kommst mit ein paar Werten aus.
Den Rest kannst du dann einfach berechnen, ganz ohne Iteration als eine lineare Gleichung …
Ich hätt’ da mal ne Frage:
Ich soll die Aufwärmzeit für Stahlteile berechnen (zum Teil
recht massiv, bis zu 1100x700x250)und zwar beispielweise
von -10°C (Außentemperatur im Freien)
auf 18°C (bei einer Raumtemperatur von 20°C und ruhender oder
auch bewegter Luft)
Der bestimmende Wärmeausgleichsmechanismus ist also Konvektion.
Strahlung macht bei dem Temp.-niveau noch nicht viel aus.
Die Wärmeleitung im Stahl wird viel größer sein, als der Übergang
zur Luft (das hast du aber ja schon selbst festgestellt).
Folgende Faustformel für den spezifischen Wärmeübergang
Festkörper-Luft kann man benutzen:
Pk = (5,6 +4v) W / (1grd * 1m²) mit v in m/s (bis ca. 6m/s)
Der Wärmeaustausch ist also von der wirksamen Oberfläche,
von der Strömungsgeschw. und von der Temp.-diff. abhängig.
Die Temp.-diff. führt natürlich zu der schon genannten
e-Funktion als typ. Einschwingvorgang. Das kann man also
recht leicht kalkulieren.
Die wirksame Oberfläche hängt natürlich von Konstruktion
und Luftströmung an der Oberfläche ab. Die Ableitung der
Wärme über Gestelle/Halterungen vergrößert natürlich die
Wirksame Oberfläche, während Spalte die Oberfläche verringern.
Das abzuschätzen wird am schwierigsten sein. WostCase kann man
natürlich stehende Luft annehmen.
Das hilft mir schon mal ein ganzes Stück weiter.
Ob ich’s allerdings schaffe, die passende E-Funktion aufzustellen…
(die letzte Mathevorlesung ist halt schon über 20 Jahre her
Das hilft mir schon mal ein ganzes Stück weiter.
Ob ich’s allerdings schaffe, die passende E-Funktion
aufzustellen…
(die letzte Mathevorlesung ist halt schon über 20 Jahre her :
die sollst’e auch nicht aufstellen, wozu auch?
Ader den Temperaturverlauf solltest du messen, also z.B. aller
30sek. die Temp. aufschreiben. Daran kan man sehen, ob die
Temp. normal einschwingt.
Falls dies nämlich nicht passiert, ist die Anzeige sowieso
nicht zu verwenden.
