Forum Övrigt Övriga ämnen Hobby, fritid och livsstil Tråd Inlägg

Beräkning energiåtgång för att hindra tank med vatten från att frysa

1
Skriv svar
Permalänk
Medlem ★
●

Beräkning energiåtgång för att hindra tank med vatten från att frysa

Finns det någon fysikexpert här?

Funderar över energiåtgång för att hålla en oisolerad tank med 1m³ vatten från att frysa när det är -20°C i luften.

Finns det någon formel att applicera?

Visa signatur

I think I'll have myself a beer...

Redigera
Citera flera Citera
Permalänk
Medlem ★
●
Skrivet av olga32:

Finns det någon fysikexpert här?

Funderar över energiåtgång för att hålla en oisolerad tank med 1m³ vatten från att frysa när det är -20°C i luften.

Finns det någon formel att applicera?

Gå till inlägget

Det finns det, men det kommer att bero på några faktorer:

Tankens form
Tankens material och materialtjocklek
Miljön tanken står i. Blåsigt, öppen himmel?

Sen så är det ganska viktigt att komma ihåg en sak om värmeberäkningar: Enkla beräkningar får man vara nöjd med om de är inom 20% från sanningen

Redigera
Citera flera Citera
Permalänk
Medlem ★
●
Skrivet av cheben:

Det finns det, men det kommer att bero på några faktorer:

Tankens form
Tankens material och materialtjocklek
Miljön tanken står i. Blåsigt, öppen himmel?

Sen så är det ganska viktigt att komma ihåg en sak om värmeberäkningar: Enkla beräkningar får man vara nöjd med om de är inom 20% från sanningen

Gå till inlägget

Tack för svar.

Förstår att verkligheten inte är riktigt så enkel. Är mer en undran över om det är möjligt eller om vi snackar över flera kilowatt

Tanken är väl en IBC av plast, "HDPE" benämns det som. Godstjocklek oklart men inte många mm. Och tanken är "typ" kubformad.

Relativt blåsigt, ska stå på en pir. Men samtidigt när det är som kallast blåser det sällan mycket heller. Så vet inte om det tar ut varandra. Något slags väderskydd är tänkt att byggas, skjul/boda-aktigt eller bara ett tak. Och viss isolering kommer troligen läggas runt tanken också, men tänkte man kunde räkna utan och se vad man kommer fram till. En rimlighetskalkyl helt enkelt

Visa signatur

I think I'll have myself a beer...

Redigera
Citera flera Citera
Permalänk
Medlem ★
●

Värmeövergångstalet mellan vägg och luft är verkligen den springande punkten. 25 W/m2K torde vara tämligen pessimistiskt om det finns väderskydd, dvs att tanken inte står öppet under bar himmel:

A = 6 m2
h = 25 W/m2K
T_vägg = 0 C

q= 6*25*(0-(-20)) = 3 kW

Redigera
Citera flera Citera
Permalänk
Medlem ★
●
Skrivet av Olegh:

Värmeövergångstalet mellan vägg och luft är verkligen den springande punkten. 25 W/m2K torde vara tämligen pessimistiskt om det finns väderskydd, dvs att tanken inte står öppet under bar himmel:

A = 6 m2
h = 25 W/m2K
T_vägg = 0 C

q= 6*25*(0-(-20)) = 3 kW

Gå till inlägget

Tack. Oj det var rätt saftigt ändå.

Antar W/m2k är någon slags mått på konduktivitet? Är det stor skillnad mellan material, t.ex plast/metall? Google säger mig att det är så lite som 0,1 W/mK för polypropylen medans aluminium ligger på upp till 250 W/mK. Vet inte om det stämmer. Och måste jag skilja mK och m2K? Räkna i kvadrat då? Tänkte mig nog inte att materialet var den springande punkten vid en oisolerad tank, men det kanske det är.

En ren teoretisk fråga; Är det möjligt att det mellanliggande material snabbar upp värmeöverföringen till luften gentemot om man skulle ha en svävande kub av vatten mitt i luften?

Visa signatur

I think I'll have myself a beer...

Redigera
Citera flera Citera
Permalänk
Medlem ★
●
Skrivet av olga32:

Tack. Oj det var rätt saftigt ändå.

Antar W/m2k är någon slags mått på konduktivitet? Är det stor skillnad mellan material, t.ex plast/metall? Google säger mig att det är så lite som 0,1 W/mK för polypropylen medans aluminium ligger på upp till 250 W/mK. Vet inte om det stämmer. Och måste jag skilja mK och m2K? Räkna i kvadrat då? Tänkte mig nog inte att materialet var den springande punkten vid en oisolerad tank, men det kanske det är.

En ren teoretisk fråga; Är det möjligt att det mellanliggande material snabbar upp värmeöverföringen till luften gentemot om man skulle ha en svävande kub av vatten mitt i luften?

Gå till inlägget

Ja det är besläktat med konduktivitet. Konduktivitet kan du prata om i ett material, i vattnet, i väggen, i luften osv. Mellan material så får man ett "interface" och i varje interface så finns det en slags termisk resistans/motstånd som är större än 0. Ett högt motstånd uttrycks som ett lågt värmeövergångstal.

I den förenklade beräkningen så är det närmaste scenariot faktiskt en "svävande kub av vatten". Lägger man till någon typ av vägg så ökar det termiska motståndet något. Ju tjockare vägg, desto högre motstånd. Plus att man vill ha en låg konduktivitet, dvs. högt motstånd per längdenehet (W/(m*K))

Edit: Någonting som vi inte ska glömma bort är värmeöverföring via strålning men ett snabbt överslag tycker jag pekar på att det rör sig om betydligt mindre effekt..

Senast redigerat
Redigera
Citera flera Citera
Permalänk
Medlem ★
●
Skrivet av Olegh:

Ja det är besläktat med konduktivitet. Konduktivitet kan du prata om i ett material, i vattnet, i väggen, i luften osv. Mellan material så får man ett "interface" och i varje interface så finns det en slags termisk resistans/motstånd som är större än 0. Ett högt motstånd uttrycks som ett lågt värmeövergångstal.

I den förenklade beräkningen så är det närmaste scenariot faktiskt en "svävande kub av vatten". Lägger man till någon typ av vägg så ökar det termiska motståndet något. Ju tjockare vägg, desto högre motstånd. Plus att man vill ha en låg konduktivitet, dvs. högt motstånd per längdenehet (W/(m*K))

Edit: Någonting som vi inte ska glömma bort är värmeöverföring via strålning men ett snabbt överslag tycker jag pekar på att det rör sig om betydligt mindre effekt..

Gå till inlägget

Ok ja, då är jag lite klokare iaf. Får nog tänka om lite också... Antingen ordentlig isolering eller försöka placera tanken inomhus.

Förvisso är det vattenblandat oljespill som ska förvaras men man vill ju inte riskera att det fryser, spräcker tanken och rinner ut i havet.

Tack så mycket för svaren!

Visa signatur

I think I'll have myself a beer...

Redigera
Citera flera Citera
Permalänk
Medlem ★
●
Skrivet av olga32:

Tack. Oj det var rätt saftigt ändå.

Antar W/m2k är någon slags mått på konduktivitet? Är det stor skillnad mellan material, t.ex plast/metall? Google säger mig att det är så lite som 0,1 W/mK för polypropylen medans aluminium ligger på upp till 250 W/mK. Vet inte om det stämmer. Och måste jag skilja mK och m2K? Räkna i kvadrat då? Tänkte mig nog inte att materialet var den springande punkten vid en oisolerad tank, men det kanske det är.

En ren teoretisk fråga; Är det möjligt att det mellanliggande material snabbar upp värmeöverföringen till luften gentemot om man skulle ha en svävande kub av vatten mitt i luften?

Gå till inlägget

Jag skall se om jag kan hitta lite hjälp i mina böcker (var ett tag sedan), men jag tror att det är ett lite pessimistisk antagande att väggen kommer ha samma temperatur som vattnet på insidan genom en 2-3 mm tjock plastvägg. Men det kommer inte rädda dig med en faktor 10. Du har trots allt en vägg på ca 5m2 som är helt oisolerad.

Och nej, det är inte ett bra antagande. Det finns några (väldigt specifika fall) där påläggande av en vägg kan snabba upp. Plastväggen kommer att vara en broms, och en hyffsat bra sådan

För att svara på din fråga om enhet. w/mK är ett mått på konduktivitet, dvs hur pass bra ett material leder värme. Det är i en dimension (tänk dig en tråd av materialet. Det är ett mått på hurpass mycket effekt som överförs genom materialet om varje ände av tråden har en temperaturskillnad på 1C). W/m2K är ett mått på effektöverföringen genom en yta. Man ser det ofta för att det är ett mer användbar siffra för att beräkna värmeförluster genom en konstruktion. Det hör direkt ihop med det endimensionella måttet (tänkt dig att du staplar en massa trådar tills du har en massiv vägg).

W/mK är en materialegenskap. W/m2K är ett prestandatal för en konstruktion. En tjockare vägg kommer att sänka W/m2K men W/mK är detsamma för alla väggar av det materialet.

DU skulle kunna titta på detta:
https://www.engineeringtoolbox.com/overall-heat-transfer-coef...

Formel 3. Faktorn h är svår att få fram. För insidan skulle jag droppa termen helt (dvs anta att väggen har samma temp som vattnet). Du kan få hjälp med h här, men observera hur mycket det kan skilja!
https://www.engineeringtoolbox.com/convective-heat-transfer-d...

Eller använd Oleghs siffra på 25, det hade jag gjort

Redigera
Citera flera Citera
1
Skriv svar
Senaste nyheterna
Hårdvara
Mjukvara
Övrigt
Nytt i forumet
Datorkomponenter
System
Ljud, bild och kommunikation
Spel och mjukvara