Wie berechnet man den Auftrieb von warmer Luft?

Wissenschaft Physik
#1

Also um es mal von Anfang an zu erklären:
Es geht um ein Stück Kanal was senkrecht in einem Raum steht. Dieses Stück Kanal ist 2m lang, 1m breit und 2m hoch. Und ist etwa 10cm über dem Boden befestigt. Unten und Oben ist es offen. In diesem Rahmen befinden sich ein paar einbauten aber diese müssen nicht zwangsläufig mit eingerchnet werden. In dem Kanal wird Luft von 23°C (Raumtemperatur der Umgebung) auf 65°C erwärmt. Dabei entsteht eine natürliche Konvektion die dazu führt das ein bestimmter Volumenstrom durch den Kanal strömt. Aus Messungen ergibt sich das der Volumenstrom kleiner als 3600m^3/h ist.

Meine Frage ist nun wie man diesen Volumenstrom berechnen kann?

Gegebene Werte:
t unten = 23°C
t oben = 65°C
phi unten = 80%
phi oben = 10%
rho unten = 1,167 kg/m^3
rho oben = 1,021 kg/m^3

#2

Hallo,

sorry muss passen,
dafür gibt es ein spezielles Formelbuch.

lG chuchu

#3

Die Verluste resultieren in diesem Falle hauptsächlich aus den Drosselverlusten am Eintrit in den Kanal. Er müßte mindestens 33,33 cm hoch über dem Boden beginnen. Wegen der Umlenkverluste sind noch wesentliche Verbesserungen bis zu einer Höhe von 45 cm zu erwarten. Durch großzügige Rundungen erreicht man günstigere Strömungsverhältnisse. Weitere Verbesserungen kann man noch durch Leitschaufeln erreichen. Die Einbauten sollten eine möglichst strömungsgünstige Form haben. Durch eine Erweiterung des Kanals entsprechend der Volumenzunahme können auch die Austrittsverluste reduziert werden.
Eine einigermaßen zutreffende Berechnung des Volumenstromes ist nur bei Vorliegen unter ähnlichen Verhältnissen gemessenen Werten möglich. In der Regel sind diese bei zylindrischen oder leicht konischen Kanälen vorhanden.

Also um es mal von Anfang an zu erklären:
Es geht um ein Stück Kanal was senkrecht in einem Raum steht.
Dieses Stück Kanal ist 2m lang, 1m breit und 2m hoch. Und ist
etwa 10cm über dem Boden befestigt. Unten und Oben ist es
offen. In diesem Rahmen befinden sich ein paar einbauten aber
diese müssen nicht zwangsläufig mit eingerchnet werden. In dem
Kanal wird Luft von 23°C (Raumtemperatur der Umgebung) auf
65°C erwärmt. Dabei entsteht eine natürliche Konvektion die
dazu führt das ein bestimmter Volumenstrom durch den Kanal
strömt. Aus Messungen ergibt sich das der Volumenstrom
kleiner als 3600m^3/h ist.

Meine Frage ist nun wie man diesen Volumenstrom berechnen
kann?

Gegebene Werte:
t unten = 23°C
t oben = 65°C
phi unten = 80%
phi oben = 10%
rho unten = 1,167 kg/m^3
rho oben = 1,021 kg/m^3

#4

http://de.wikipedia.org/wiki/Volumenstrom
hier kommst du weiter auch mit Gasen und dem Massestrom

von Anfang an zu erklären:

Es geht um ein Stück Kanal was senkrecht in einem Raum steht.
Dieses Stück Kanal ist 2m lang, 1m breit und 2m hoch. Und ist
etwa 10cm über dem Boden befestigt. Unten und Oben ist es
offen. In diesem Rahmen befinden sich ein paar einbauten aber
diese müssen nicht zwangsläufig mit eingerchnet werden. In dem
Kanal wird Luft von 23°C (Raumtemperatur der Umgebung) auf
65°C erwärmt. Dabei entsteht eine natürliche Konvektion die
dazu führt das ein bestimmter Volumenstrom durch den Kanal
strömt. Aus Messungen ergibt sich das der Volumenstrom
kleiner als 3600m^3/h ist.

Meine Frage ist nun wie man diesen Volumenstrom berechnen
kann?

Gegebene Werte:
t unten = 23°C
t oben = 65°C
phi unten = 80%
phi oben = 10%
rho unten = 1,167 kg/m^3
rho oben = 1,021 kg/m^3

#5

Vielen Dank dennoch.

#6

Also gibt es keine allgemeine Gleichung die das beschriebt wenn es ideal wäre?

#7

Hallo FuXi90,

ich kann hierbei leider nicht weiter helfen.

Man kann diese Frage aber mal hier: http://www.haustechnikdialog.de/ im Forum stellen.

#8

Hi,

kann ich leider gar nichts dazu beitragen

mfG, Peter

#9

hallo, was möchten Sie nun genau wissen???

den volumenstrom, oder die wärmemenge?

Formel-Volumenstrom:V=A*v
Formel-Wärmemenge:
m*c*delta t(dabei ist c:0,36 Wh/m³ * k)

ich hoffe geholfen zu haben.

n.G. Haag

#10

Hallo Fuxi
ich hab eine seite gefunden über Volumenstromberechnung im Kanal
welcher jedoch nicht alles berücksichtigt.

unter folgendem link findest du sie

http://www.physikerboard.de/topic,9292,-konkrete-fra…

Allerdings sind Einbauten sofern es sich um Wärmequellen handelt erheblich für den Volumenstrom.
Ich hoffe du kannst damit was anfangen.
grüßle aus bw

#11

Danke dennoch. Ich werde da mal nachfragen.

#12

Danke dennoch.

#13

Ich brauche den Volumenstrom der nur durch die natürliche konvektion erzeugt wird.
V=A*v bringt mich hier leider nicht weiter weil ich das v nicht kenne.

#14

Danke aber leider bringen mir diese Formeln nichts da ich keine geschwindigekit habe die ich ansetzten kann.

#15

Danke dafür aber leider bekomm ich auch hier wieder ergebnisse die für meinen Fall leider nicht stimmen können.

#16

delta p= h* delta-g in N/m² oder Pa oder mbar oder bar oder mmWs

so und nun nur noch umstellen, für das was benötigt wird.

Ich brauche den Volumenstrom der nur durch die natürliche
konvektion erzeugt wird.
V=A*v bringt mich hier leider nicht weiter weil ich das v
nicht kenne.

#17

also irgendwas fehlt in der formel weil man nimals von m * m/s² auf N/m² kommt. Wenn du das meinst was ich denke ist es delta p = h * g * delta rho und dann mit delta rho in der bernoulli delta p = rho / 2 * v² . Das dann nach v auflösen aber da kommt dann wieder schwachsinn raus. Dort kommt bei meinen Zahlen 2.4m/s raus. Was wesentlich zu viel ist. Oder meinst du was anderes?

#18

Tja ohne dieses wirst du nie einen „Strom“ gerechnen können da da immer der Zeitfaktor eine Rolle spielt.

Also heisst es messen.
Dieses ist aber das kleinste Übel

Danke aber leider bringen mir diese Formeln nichts da ich
keine geschwindigekit habe die ich ansetzten kann.

#19

Mit viel Aufwand könnte man natürlich eine angenäherte Berechnung ausführen. Unter den vorliegenden Verhältnissen wären dazu den Methoden der Wetterkundler ähnliche Verfahren notwendig. Bei einer gleichmäßigen Schichtung der Temperaturen und Kenntnis des Temperaturverlaufes über einen wirbellosen Strömungsweg, was keineswegs der Realität entspricht, könnte man das Integral für den Auftrieb errechnen. Die Verluste durch den viel zu engen Zustrom am Eintritt des Kanals lassen solche Mühen aber als sinnlos erscheinen.

Also gibt es keine allgemeine Gleichung die das beschriebt
wenn es ideal wäre?

#20

Hi,

ist mir jetzt wirklich peinlich, denn Sie sind der erste in 7 Jahren, der sich bedankt. Und das , obwohl ich nicht helfen konnte.

Liebe Grüße, Peter