Joen jään muodostuminen

Kauniina talvipäivänä ulkona on 17 pakkasta. Jos pakkanen pysyy vakiona, kuinka kauan kestää, että joen päällä on 5 cm jääkerros?

Joen leveys on 10 m ja syvyys on 3 m. Virtausnopeus 3 m/s. Vapaa konvektio 3,5 W/m2K
4221
Äänestä

Muut lukivat myös

Vastaukset 4

Vanhimmat

Joki jäätyy heti helvetin jäätymisen jälkeen.
Yritin joskus 70-luvun lopulla opiskella jäähdytystekniikkaa ja silloin kehuttiin, että jäätymiselle ei ole olemassakaan teoriaa, ainoastaan empiiriseen tutkimuksiin ja mittauksiin perustuvia tilastoja ja käyrästöjä. Tuskin sitä teoriaa vieläkään on löydetty, saattaa joku empiirinen kaava olla olemassa, missä noita muuttujia vaihdellaan, mutta siinä se.
En kuitenkaan usko, että toi joki jäätyy ainakaan Suomen talven aikana.

Äänestä

No jos aluksi katsotaan tilannetta, jossa vesi ei virtaa (tai sitä ei oteta huomioon) ja syntyneen jään päällä ei ole lunta. Lisäksi jään alapinnan ja veden (0c) välinen pintavastus olkoon R" = 0,020 m^2K/W, jään lämmönjohtavuus L = 2,1 W/mK ja jäätymislämpö S = 333 kJ/kg. Pinta-ala on A ja jään tiheys Roo = 900 kg/m^3.

Vesi jäätyy jo olemassa olevan jään alapinnalla, jos jäätymisessä vapautunut lämpö siirtyy ulkoilmaan. Veden ja ulkoilman välinen lämpövastus on A*R = R" z/L 1/h.

--> Roo*A*dz*S = A * (Tvesi - Tulko) / (R" z/L 1/h) * dt

josta ratkaisemalla saadaan seuraavanlaisia tuloksia

0 cm -- 00,00h --- 0,00 vrk
1 cm -- 14,97h --- 0,62 vrk
2 cm -- 29,94h --- 1,25 vrk
3 cm -- 44,91h --- 1,87 vrk
4 cm -- 59,88h --- 2,50 vrk
5 cm -- 74,96h --- 3,12 vrk

jne...entäs sitten tuo jokiveden virtaus? no katsotaan kritiikki ensin :)

Äänestä
  • Tuolla edellä annetun PowerPointin yhtälöitä ja kertoimia käyttämällä joen jään paksuuden kasvaminen viisisenttiseksi kestää reilun viikon eli 7 d 6,3 h.

    Äänestä

Kommentoi aloitusta


kfok kirjoitti:

Kauniina talvipäivänä ulkona on 17 pakkasta. Jos pakkanen pysyy vakiona, kuinka kauan kestää, että joen päällä on 5 cm jääkerros?

Joen leveys on 10 m ja syvyys on 3 m. Virtausnopeus 3 m/s. Vapaa konvektio 3,5 W/m2K

Anonyymi
5000

Ilmoita asiaton sisältö

  • Sisältää materiaalia, joka on loukkaavaa, herjaavaa, rasistista, uhkailevaa tai ahdistelevaa.

  • Materiaali sisältää nimiä, yhteystietoja tai muita henkilökohtaisia tietoja. Julkisuuden henkilöistä, julkisissa viroissa toimivista ihmisistä sekä yritysten vastuuhenkilöistä saa keskustella työhön liittyen. Myös yksityiselämään liittyvistä asioista voi keskustella siltä osin, kuin niistä on julkisesti kerrottu.

  • Sisältää lapsille haitallista tai heiltä kiellettyä materiaalia. Seksuaalinen sisältö on sallittua aiheeseen tarkoitetuilla palstoilla, joiden ikäraja on 18 vuotta.

  • Lainvastaista sisältöä voi olla mm. yksityiselämää loukkaavan tiedon levitys, kiihottaminen kansanryhmää vastaan, laiton uhkaaminen, alaikäisiin liittyvä seksuaalinen sisältö/grooming, petokset, identiteettivarkaudet, kunnianloukkaukset ja tekijänoikeusrikkomukset.

  • Sisältö ei liity palstan tai keskusteluketjun aiheeseen.

  • Viesti ei ole suomea tai ruotsia (pl. International Forums), se sisältää mainontaa, se sisältää tekijänoikeuksin suojattua materiaalia, se on massapostitus tai jokin muu syy.

Jaa keskustelu