Wärmestrahlung Kupfer vs Stahl

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,

Ich hab da ein paar ganz grobe Fragen mit physikalischem Hintergrund.

Es geht um Rohre

Ich weiss Kupfer hat ein Lambda von 364, Stahl von 52.
Wie berechne ich denn den Wärmeverlust pro meter?
Inwiefern ist die Wanddicke zu berücksichtigen?

Es gibt ja auch noch Wärmestrahlung (Infrarot), wie weiss ich welches Material da den höheren Wert hat?

Ich geh mal von einem Rohrinnendurchmesser von 32mm aus.
Das Kupferrohr hat eine Wanddicke von 1,5mm und Stahlrohr entweder 2,6 oder 3,25.
Nur so als Beispiel. Das soll jetzt auch keine genaue Berechnung werden, sondern mir würde ein grobes Überschlagen anhand der physikalischen Gegebenheiten reichen.

Grüsse
M.

#2

Moin,

geht es darum, dass heißes Wasser durch das Rohr fließt und Du den Wärmeverlust des Wassers wissen willst? Dann wird die Wärmeleitfähigkeit des Metalls ziemlich unwichtig sein. Das Rohr ist außen nach kurzer Zeit genauso heiß wie das Wasser.
Und dann wird die Wärme eben durch Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung gleichzeitig an die Umgebung übertragen. Entscheidend ist also die Umgebungstemperatur. Und die Oberfläche des Rohres, das in Kontakt zur Außenluft steht.
Falls das Rohr natürlich gedämmt ist, sind die Eigenschaften dieser Dämmung dann sehr wichtig (Lambda, Dicke).

Gruß
Olaf

#3

Hallo,

Vielen Dank für Deine Antwort.

Wenn also die Wärmeabstrahlung gewünscht ist, dann ist das höhere Lambda des Kupfers kein Vorteil.

Das dickere Stahlrohr wäre also nur etwas träger.

Kannst Du mir auch sagen wie sich die Oberfläche von Kupfer im Vergleich zu Stahl verhält bzgl Abstrahlung? Wie wirkt ein Lack?
Oder weisst Du wo ich mich da schlau machen kann? Ich vergoogel mich da etwas.

russ
M.

#4

Wenn also die Wärmeabstrahlung gewünscht ist, dann ist das
höhere Lambda des Kupfers kein Vorteil.

Die Wärmeabstrahlung ist gewünscht? Ach so, geht es um eine Heizung?

Das dickere Stahlrohr wäre also nur etwas träger.

Das wird so sein.

Kannst Du mir auch sagen wie sich die Oberfläche von Kupfer im
Vergleich zu Stahl verhält bzgl Abstrahlung? Wie wirkt ein
Lack?

Da müsste man was in Tabellen für den Emissionskoeffizienten (Epsilon) der verschiedenen Materialien finden.
Gefühlsmäßig würde ich sagen, dass es nicht viel Unterschied ausmacht. Heizkörper sind ja meistens lackiert. Vielleicht sind das aber auch spezielle Lacke.
Die Abstrahlung ist sowieso nur ein (meist geringer) Teil der Wärmeabgabe. Das meiste geht über Konvektion. Es sei denn, es passiert im Vakuum oder die Temperaturen sind sehr hoch.

Oder weisst Du wo ich mich da schlau machen kann? Ich
vergoogel mich da etwas.

Schönes Wort übrigens - „vergoogeln“.

#5

Hallo,

Super, ich komm ein stückchen weiter mit grübeln weil ich Dank Dir wieder die richtigen Googelbegriffe hab.

Die Wärmeabstrahlung ist gewünscht? Ach so, geht es um eine
Heizung?

So ähnlich.

Das dickere Stahlrohr wäre also nur etwas träger.

Das wird so sein.

Da müsste man was in Tabellen für den Emissionskoeffizienten
(Epsilon) der verschiedenen Materialien finden.

Gefunden:
Kupfer poliert0,01
Kupfer handelsüblich 0,07
Kupfer schwarz oxidiert 0,88 !

Stahl gewalzt 0,56
Stahl rauhe Oberfläche 0,96

Lack weiss 0.87
Lack schwarz glänzend 0,87
Lack schwarz matt 0,97

Also alles egal…solange man es mattschwarz lackiert. ;o)

Fragt sich nur wo dieses Epsilon dann in der Rechnung steht, wieviel der Faktor also ausmacht.

Die Abstrahlung ist sowieso nur ein (meist geringer) Teil der
Wärmeabgabe. Das meiste geht über Konvektion. Es sei denn, es
passiert im Vakuum oder die Temperaturen sind sehr hoch.

Konvektion ist doch aber gleich bei gleicher Grösse, Umgebungstemperatur ect…?

Schönes Wort übrigens - „vergoogeln“.

Passiert immer öfter seit google meint es wüsste besser was ich suche als ich…und mir fehlen oft die richtigen Fachbegriffe.

Nochmals danke
Gruss
M.

#6

formel
Gefunden hab ich nun:

Wärmestrahlung = Epsilon x konstante x oberfläche x Temperatur hoch vier.

Wenn die Temperatur gleich sein soll, dann spielt Epsilon schon eine grössere Rolle.

In meinem Fall heisst das, dass ich beide Rohre nehmen kann, sollte sie aber mattschwarz lackieren und die Temperatur möglichst hoch wählen, was mehr ausmacht als eine grössere Oberfläche.

richtig?

Gruss
M.

#7

Also alles egal…solange man es mattschwarz lackiert. ;o)

Der Faktor kann sehr stark von der Wellenlänge der Strahlung abhängen, um die es geht. Bei sichtbarem Licht ist es schon klar, dass was poliertes fast alles reflektiert und was matt-schwarzes fast nichts.
Für Wärmestrahlung (viel langwelliger) kann das völlig anders sein. Glas z.B. reflektiert Wärmestrahlung, lässt Licht aber durch. Deshalb kann ma auch mit einer Infrarotkamera nicht durch ein Fenster fotografieren, man sieht nur sein Spiegelbild.
Also achte mal in den Tabellen drauf, für welche Wellenlängenbereiche die Daten gelten.

Fragt sich nur wo dieses Epsilon dann in der Rechnung steht,
wieviel der Faktor also ausmacht.

Es ist einfach ein Faktor.

Konvektion ist doch aber gleich bei gleicher Grösse,
Umgebungstemperatur ect…?

Ja. Vor allem eben abhängig von der Temperatur der Wärmequelle.

#8

Wärmestrahlung = Epsilon x konstante x oberfläche x
Temperatur hoch vier.

Wenn die Temperatur gleich sein soll, dann spielt Epsilon
schon eine grössere Rolle.

Naja, eben nur ein Faktor. Die Temperatur spielt eine viel größere Rolle.

In meinem Fall heisst das, dass ich beide Rohre nehmen kann,
sollte sie aber mattschwarz lackieren und die Temperatur
möglichst hoch wählen, was mehr ausmacht als eine grössere
Oberfläche.

Solange Du uns nicht verrätst, was das werden soll…
Wenn es z.B. um einen Wohnraum geht, sind noch viel mehr Sachen zu berücksichtigen (Behaglichkeit, Feuchte usw.)

#9

Hallo Olaf,

Solange Du uns nicht verrätst, was das werden soll…

Wenn es z.B. um einen Wohnraum geht, sind noch viel mehr
Sachen zu berücksichtigen (Behaglichkeit, Feuchte usw.)

Na wenn ich das sage heisst es immer „das geht nicht“. Für 0815 gehts wohl auch nicht, aber ein ähnliches System funktioniert bei meinem Nachbarn hervorragend und die Idee reizt mich.

Es könnte eine Art ZentralZUheizung sein. Rohre die an den Aussenwänden der Räume entlanglaufen, Schleifen bildend regelung am Verteiler. Reichlich rohrlänge. Pufferspeicher. Wassergeführter Kaminofen und Kachelofen als Hauptheizung, Elektronotpatrone, evtl Solar. Altes Haus aus dem 18.Jhd. Fachwerk, Schilfmatten und Lehm als einzige dämmung möglich (innen!)
wie gesagt ein Nachbar hat etwas ähnliches als Hauptheizung mit Kupferrohren geringeren Durchmessers und aussendämmung.

Ich würde wenn dann gerne Schwarzrohr (1 1/2" statt 1") nehmen und hab mir überlegt welche Rolle das Material spielt.

Alles noch Gedankenspiele

Nochmals vielen Dank für die Unterstützung.

Gruss
M.