Miten lasken kuuman pinnan lämmönluovutustehon
Esim. takan luukku ja kuori.
Jos luukku on 250 asteinen ja huonelämpö 20 astetta. Luukun pinta-ala 0,25 m2
Esim. takan luukku ja kuori.
Jos luukku on 250 asteinen ja huonelämpö 20 astetta. Luukun pinta-ala 0,25 m2
Vastaukset 11
Vanhimmat
Tutustupa sellaiseen asiaan kuin mustan kappaleen säteily. Lisäksi tuossa takan tapauksessa tapahtuu ilman virtausta eli konvektiota mikä saattaa itse asiassa dominoida tuossa lämpötilassa.
Hiukan kaartaen voit saada laskettua lämmitystehon esimerkiksi arvioimalla kuinka paljon huoneen lämpötila on noussut 250C luukun ansiosta verrattuna tilanteeseen, jossa huonetta ei olisi millään tavalla lämmitetty. Tämä tietysti olettaa, että 20C on saavutettu stabiili lämpötila ja itse uunista ei huoneen puolelle näy mitään muuta kuin luukku. Mitenkäs se kaasun energiasisältö sitten taas laskettiinkaan?
Petu-arvio on, että siinä 1 kW teholla tuo kuuma luukku lämmittää.
Kuori on sitten toinen juttu. Sen lämmitystehon laskemiseksi pitäisi tietää kuoren pintalämpötila ja pinta-ala.
Kuoren pinta-n. 2.5m2 joka lämpenee 70-80 asteeseen.
Olisi mielenkiintoista tietää tapa, millä näitä lasketaan. Edes suuntaa-antava.
Muistelen, että tavallisen lämpöpatterin u-arvo on luokkaa 10 W/m2/C. Siitä puolet edustaa konvektiota ja toinen puoli säteilyä. Kuumalle luukulle tuo arvo ei enää päde. Tuo takan kuoren T vastaa kutakuinkin tavallisen lämpöpatterin lämptilaa.
P = u A dT
u=10 W/m2/C
A=2.5 m2
dT=75-20= 55 C
saadaan
P = 1375 W
Helsingissä 1800-luvun lopulla rakennettu ns. ohranan talo kunnostetaan asuinkäyttöön. Siinä on lehtitiedon mukaan peräti 66 kaakeliuunia.
Sinun pitää tietää kyseisen luukun/pinnan ominaislämpökapasiteetti
(ne on taulukoitu aineiden mukaan ja löytyvät netistä).
Mutta ovatko nuo kolme arvoa ainoat, jotka tehtävässä on annettu?
Jos näin on, niin sitten sinun tulee poimia taulukosta/netistä luukun
aineelle ominainen pintajännitys.
Laske tehty työ W = -(pintajännitys) * 0,25m2.
Tehon saat siitä kun jaat W/t, missä t on aika, jonka kestää kunnes
luukku saavuttaa huoneen lämmön.
Hieman arvaan, että tehtävässä on annettu muutakin oleellista tietoa,
kuin vain tuo info mitä annoit!
Siis kerropa kotitehtäväsi kokonaisuudessaan, niin lasketaan
se yhdessä :)
Anteeksi! Kysymys olikin lämmön luovuttamis-tehosta, eikä lämpötilan luovuttamis-tehosta. (Ei minun pitäisi kirjoitella tänne jurrissa kun en osaa lukea!)
"Lämpö ulos luukusta = lämpö sisään huoneeseen", eli:
Teho = Q(ulos)/t = [(273,15 20)/(273,15 250)] * (Z(t)*0,25m2 * (273,15 20)K), missä Z(t) on luukun lämpökapasiteetti pinta-alayksikköä ja aikayksikköä kohden.
Yhtälössä on vain yksi muuttuja Q:n suhteen -siis Z(t), etsi se taulukosta ja pistä
yhtälö laskimeen :)
Säteilyteho:
1,0*5,67E-8*0,25*(523^4 - 293^4) = 956 W
Konvektio (lämmönsiirtokerroin on noin 5 W/m^2K):
5*0,25*(250 - 20) = 281 W
eli yhteensä 956 281 = 1237 W
Kyseessä ei ole kotitehtävä, vaan mielenkiinto asiaan. Tractorin kaavalla saan tehoksi 617W lasiluukulle, tuntuu liian pieneltä, onko kyseessä pelkkä lämpösäteilyn osuus?
Koko lämmönluovutustehon pitäisi tulla vastaukseksi. Oletko varma, että löysit oikean arvon Z:lle? Se olisi siis lämpökapasiteetti per pinta-ala, ei lämpökapasiteetti per massa tms.
Mutta onhan tuo teho sentään sama kuin 10 kpl 60 Watin hehkulamppuja, eli tuolla tuloksella se siis luovuttaisi energiaa samalla teholla kuin kokonainen talo (ainakin meikäläisen) valaistaan, ei mielestäni siis niinkään "pieni" tulos.