Chłodzenie

[maaniek]

Wystarczy, że miałeś wcześniej większe blg brzeczki, do tego przy tym drugim razie szybciej pomachałeś chłodnicą, temperatura otoczenia było o 3 stopnie niższa, a woda z kranu o 1-2 stopnie zimniejsza (nie wyczujesz tego ręką).

Aleś uparty Blg identyczne jak wcześniej, temp. otoczenia już napisałem, woda z kranu taka sama, niczym nie machałem, nie mam potrzeby machania

 

Fizyki po prostu nie da się oszukać

Nigdzie tak nie napisałem, ja się ciesze że zaoszczędziłem czas.

 

Pozdrawiam

[skybert]

Mam trochę czasu to sobie popiszę i przypomnę, co nieco. Robota nie zając.

 

sorry, ale to jest nieprawda. Następuje tu pomylenie pojęć.

Napisz jacer konkretnie co jest nieprawdą, może ja o czymś nie wiem, może faktycznie coś mi się pomyliło, wtedy się odniosę.

Co do nazewnictwa, to na potrzeby tej dyskusji mogę sobie nazywać zjawiska jak chcę byle by opisać o co chodzi.

 

 

Ręce opadają. Postaram się to wyjaśnić jak najłatwiej: podstawową funkcją chłodnicy jest ochłodzenie brzeczki. Aby to się stało, temperatura musi zostaćodprowadzona z układu. Dzieje się to właśnie poprzez wodę chłodzącą. Czyli: aby brzeczka się ochłodziła - woda musi się ogrzać.

@crosis

Przeczytaj jeszcze raz i powiedz co powyżej wyjaśniłeś? Nic. Jaka jest funkcja chłodnicy? Ameryki nie odkryłeś. Daj jakiś przykład na poparcie Twojej tezy.

 

Co do mojego przykładu.

Przy b. dużej prędkości ciepło również zostanie oddane do wody ale nie zauważymy wzrostu temperatury chłodziwa. Nie napisałem że woda się nie ogrzewa, wręcz przeciwnie ogrzewa się! tylko że temp wody w chłodnicy wzrośnie minimalnie.

Jeszcze raz (i ostatni):

Wymiana ciepła jest to zjawisko występujące wówczas, gdy istnieje różnica temperatur wewnątrz pewnego układu lub między kilkoma układami mogącymi wzajemnie na siebie oddziaływać.

Zgodnie z II Zasadą Termodynamiki następuje wówczas wymiana energii, przy czym część układu lub układ o temperaturze wyższej oddaje energię układowi o temperaturze niższej. Związki ilościowe określające ilości wymienianej energii podlegają I Zasadzie Termodynamiki.

A więc ciepło płynie tylko wtedy, gdy występuje różnica temperatur, w kierunku od temperatury wyższej do temperatury niższej.

W cieczach i ciałach stałych (dielektrykach) przenoszenie energii odbywa się za pomocą fal sprężystych w metalach? drogą dyfuzji luźnych elektronów.

Z dobrym przybliżeniem dla większości substancji ilość energii przekazanej przez jednostkę powierzchni w jednostce czasu jest proporcjonalna do różnicy temperatur. Jest to opisane równaniem Fouriera.

Powtarzam, rozchodzenie się ciepła związane jest ściśle z rozkładem temperatury. Temperatura, która jest parametrem stanu ciała i charakteryzuje stopień jego nagrzania, w ogólnym przypadku jest funkcją współrzędnych x, y, z i czasu t

 

Możemy wszystko uprościć do jednego wzoru, przy założeniu, że rurka ma cały czas np. 10C czyli przy założeniu że woda przepływa z możliwie b. dużą prędkością gdzie wzrost temp. czynnika chłodzącego będzie minimalny.

Liczymy natężenie przepływu ciepła przez ściankę (ilość ciepła wymieniona w jednostce czasu) Q. Rura w rurze.

 

Q= 2*Pi*L*Lambda * delta T/ln(d2/d1) ? wzór w bardziej przejrzystej formie można znaleźć w necie.

 

Delta T - różnica temperatur po obu stronach przewodnika ciepła

d1, d2 - odpowiednio średnica po stronie chłodniejszego i cieplejszego medium

L - długość rury

Lambda - współczynnik przewodzenia ciepła np dla miedzi

 

Najważniejsze jest to delta T które jest w mianowniku, im większa różnica temperatur tym ilość ciepła wymieniona w czasie większa a delta T większe im temp. wody w rurce niższa, a temp. wody rurce niższa im większy przepływ (woda się ogrzeje minimalnie).

 

Jeśli byśmy chcieli policzyć dokładniej to musielibyśmy podstawić wartości po dL, i zastąpić to równaniem różniczkowym (ponieważ w rzeczywistości temperatura rośnie w rurce).

 

Temat wcale nie jest taki prosty, i nie sądzę, że to poziom liceum, pokaż mi program to uwierzę.

 

Na marginesie,

podczas przepływu cieczy przez kanały/rury wymiana ciepła zależy od warunków (charakteru) przepływu i zwiększać przepływ w rurce w nieskończoność nie możemy ze względu na prawa Bernoulliego. Ograniczeniem będzie liczba Reynoldsa dla danych warunków i kawitacja.

 

Można wyodrębnić 3 podstawowe rodzaje przepływu: laminarny, przejściowy i burzliwy.

Rozróżnienie zakresów ruchu płynu jest z punktu widzenia wymiany ciepła bardzo istotne, gdyż w każdym z tych zakresów obowiązują inne zależności opisujące wymianę ciepła. W ruchu laminarnym płynu w rurze, profile prędkości i temperatur zmieniają się znacznie w początkowym odcinku rury, największe zmiany prędkości i temperatury występują przy ściance, a obszar, w którym te zmiany zachodzą, nosi nazwę warstwy przyściennej (rozróżnia się warstwę przyścienną hydrauliczną i cieplną).

Przepływ burzliwy charakteryzuje się tym, że cząsteczki poruszającego się płynu wykazują obok prędkości ruchu głównego, także ruchy o składowych prędkości prostopadłych do kierunku ruchu głównego.

W celu ilościowego obliczenia współczynnika przejmowania ciepła przy przepływie płynu w rurze opracowano szereg zależności empirycznych. Mogę gdzieś zamieścić ale po co?

 

Przy przepływie ciepła z jednego ośrodka do drugiego przez oddzielającą je ściankę, mamy więc do czynienia ze złożoną wymianą ciepła, polegającą na przejmowaniu ciepła przez ściankę od gorącego płynu, przewodzeniu przez ściankę oraz przejmowaniu ciepła od ścianki przez zimny płyn. Ten rodzaj złożonej wymiany ciepła nosi nazwę przenikania ciepła.

Jednak we wszystkich ćwiczeniach z wymiany ciepła do określania tego współczynnika (lub ilości ciepła) zakłada się że temperatury powierzchni ścianki są stałe a temperatury ośrodków po obu stronach wynoszą odpowiednio t1 i t2 czyli są ustalone..

 

Jeszcze jeden przykład.

Chłodzimy gar w wannie. Układ z grubsza ustalony. Pomijamy inne straty ciepła (konwekcja itg) Mierzymy temperatury w funkcji czasu. Początkowo w garze temp. spada szybko, z upływem czasu wolniej ? logarytmicznie. W wannie temp. wody wolno ale się podnosi. W końcu temperatury się się ustalą. Poniżej temp. ustalonej w wannie (wyższej niż początkowa) nie jest możliwe już schłodzenie brzeczki.

Natomiast gdy będziemy wymieniać wodę ciągle to teoretycznie jesteśmy w stanie schłodzić brzeczkę do temperatury wody z kranu.

 

Ja mam tyle.

[jacer]

Co do nazewnictwa, to na potrzeby tej dyskusji mogę sobie nazywać zjawiska jak chcę byle by opisać o co chodzi.

sorry, ale tak się nie dogadamy. Jak ja będę pisać o napięciu a ty o prądzie to też się nie dogadamy.

[crosis]

Hej,

 

mam dziwne wrażenie, że Ty zapominasz o czymś podstawowym. Nie potrzeba tutaj wzoru, który napisałeś, bo on służy do dużo bardziej skomplikowanych chłodnic.

 

Tak jak napisał jacer - my tak naprawdę nie bazujemy na chłodnicy, ale na wymienniku ciepła. A teraz zastanów się co napisałeś:

 

Przy b. dużej prędkości ciepło również zostanie oddane do wody ale nie zauważymy wzrostu temperatury chłodziwa. Nie napisałem że woda się nie ogrzewa, wręcz przeciwnie ogrzewa się! tylko że temp wody w chłodnicy wzrośnie minimalnie.

Możesz mi więc powiedzieć, gdzie się podziało to ciepło oddane do wody, która jakimś cudem się nie ogrzała? Sam napisałeś, że nie zauważymy wzrostu temperatury chłodziwa. Chłodziwem jest woda. Jak możesz pisać, że on się ogrzewa, ale temperatura wzrasta minimalnie?

 

Nie musimy analizować wzorów, wystarczy, że odpowiesz na to pytanie.

 

Mimo to, wzór też zaprzecza Twojej tezie, bo nigdzie w nim nie ma związku z prędkością ->

występuje w nim delta T:

Delta T - różnica temperatur po obu stronach przewodnika ciepła

 

Aaaaa! Właśnie zorientowałem się, skąd Twoje rozumowanie - Ty Delta T pojmujesz jako różnicę temperatur po obu stronach rurki, w której płynie woda!

 

Niestety, to nie tak. Rurka jest elementem układu, sama rurka nie oddaje temperatury poza układ (bo i jak). Prawda wygląda tak, że brzeczka ma oddać temperaturę rurce, rurka wodzie, a woda odprowadzić temperaturę poza układ. W ostatecznym więc układzie

delta T - to będzie różnica temperatur po obu stronach przewodnika ciepła (w naszym przypadku chłodnicy). Będzie to więc różnica temperatury wychodzącej i wchodzącej.

Im większa temperatura wychodząca tym większe delta T.

Im większe delta T tym większe Q (bo masz tam iloczyn).

 

Ciągle więc ten sam wzór potwierdza, że im większa temperatura wychodząca z chłodnicy tym lepiej

 

Nie wiem czy jeszcze masz jakieś wątpliwości.

 

Crosis

Edytowane 18 Maja 2011 przez crosis

[darko]

Czegoś tutaj Panowie nie rozumiem. Piszecie o zwiększaniu przepływu prze chłodnicę, ale to tak naprawdę wydłuża proces. Sprawność jest tym większa, im wyższa temperatura wody na wyjściu z chłodnicy.

Co za bzdura. Kłania się pan Fourier: http://pl.wikipedia.org/wiki/Przewodzenie_ciep%C5%82a.

Już wiesz jak wpływa delta T na ilość odprowadzonego ciepła :rolleyes:

[jacer]

toś zaszalał teraz

 

W Wikipedii nie ma jeszcze artykułu pod taką nazwą. Możesz wykonać jedną z poniższych czynności:

[darko]

Oj tam, oj tam: http://pl.wikipedia.org/wiki/Przewodzenie_ciepła

Jest jakiś problem z wklejaniem linków z polskim znakami.

Edytowane 18 Maja 2011 przez darko

[jacer]

Oj tam, oj tam: http://pl.wikipedia.org/wiki/Przewodzenie_ciepła

Jest jakiś problem z wklejaniem linków z polskim znakami.

No i co darko się nie zgadza?

 

Jak narazie kolega crosis pisze dokładnie to co zalinkowałeś.

[crosis]

W poprzednim poście wyjaśniłem dlaczego zastosowanie tego równania tylko dla rurki jest bez sensu....

 

Naszym układem jest fermentator z zanurzonym w nim odbiornikiem ciepła. Równanie Fouriera powinieneś zastosować więc dwa razy - pierwszy raz użyjesz go do przekazywania ciepła przez miedzianą rurkę (np). Ale to ciepło musi być odprowadzone na zewnątrz układu

 

Tak więc prawda, im zimniejszą wodę dostarczysz na początku do rurki - tym lepsze uzyskasz przewodnictwo ciepła - przez rurkę. To ciepło musi trafić do wody. I działa to w ten sposób, że woda przepływając przez rurkę co chwilę przejmuje temperaturę od rurki. Na początku najwięcej, bo różnica pomiędzy dwiema stronami rurki jest największa. Z każdym przepłyniętym centymetrem przejmuje więcej ciepła - ogrzewa się.

 

Wraz z przepływem wody przez rurkę spada więc Q - woda jest coraz cieplejsza i coraz mniej zbiera ciepła od rurki (bo delta T dla rurki jest coraz mniejsze).

 

Na koniec masz ciepłą wodę wypływającą z odbiornika ciepła.

 

Równanie Fouriera jest równaniem punktowym. U nas dochodzi jednak czas przepływu. Jednym słowem jeśli nawet bardzo zimna woda przepływa bardzo szybko przez rurkę, to jeśli się nie ogrzewa to po prostu nie odbiera ciepła z rurki (obrazowo: pomimo wysokiego Q dana jednostka wody jest zbyt krótko w danym miejscu, żeby odebrać ciepło).

 

Panowie - prosto i po chłopsku - jak wsadzicie baniak z brzeczką do wanny z wodą, to woda w wannie się ogrzewa. Ciepło więc nie ginie, a jest przejmowane przez wodę.

 

Natomiast nagle staracie się udowodnić, że z zastosowaniem Waszych przewodników ciepła naginacie prawa fizyki i jesteście w stanie ochłodzić brzeczkę nie odprowadzając tego ciepła nigdzie!

 

 

Crosis

 

EDIT:

 

Jeszcze jeden przykład, z życia wzięty. Zastanawialiście się dlaczego szybkość przepływu glikolu/chłodziwa przez układ w samochodzie jest tak ustawiona, że na wyjściu masz mieć jak najwyższą możliwą temperaturę chłodziwa (czyli naszej wody)? Wg waszej teorii to ta woda powinna non stop zasuwać z olbrzymią prędkością dookoła silnika, wentylator natomiast w ogóle nie powinien być potrzebny.

 

Aby sprawdzić czy mam rację przyłóżcie rękę do zbiornika wyrównawczego w aucie po 20stu minutach jazdy. Tylko go nie otwierajcie!

 

Z Waszą teorią moglibyście zrewolucjonizować przemysł samochodowy!

 

Edytowane 18 Maja 2011 przez crosis

[jacer]

Dokładnie.

 

Tu trzeba rozpatrywać układ: brzeczka-rurka-woda. Do tego dochodzi powierzchnia rurki, czas przepływu. Ja się już nie podejmuję pisania takich wzorów. Na wydziale mechaniczno-energetycznym takie rzeczy mieli.

[jacer]

Jak ktoś nie ma samochodu może dotknąć kratkę z tyłu lodówki. Też ciepła. Cud jakiś Jak może być ciepła, jak w lodówce zimno

[crosis]

O, jeszcze lepszy przykład!

 

Dzięki jacer

 

 

Crosis

[darko]

Crosis, napisałeś, że zwiększenie przepływu powoduje wydłużenie chłodzenia, czyli de facto mniejszy strumień przekazywanego ciepła.

Zwiększenie strumienia powoduje zmniejszenie temperatury wody na wyjsciu - fakt potwierdzony empirycznie przez większośc piwowarów. Jeśli więc woda ma niższą temperaturę na końcowym odcinku rury, to gradient jest tam większy. A większy gradient to większy strumień ciepła.

Jeśli jestem w błędzie, to mnie z niego wyprowadź. Najpiej przedstawiając odpowiednie wzory, tak jak się to robi na zajęciach z inżynieri przemysłowej.

Przykład z chłodzeniem silnika jest nie na miejscu, bo układ jest tak skonstruowany, aby silnik pracował w temp. 90 °C. Przynajmniej ten w moim samochodzie. W dodatku nie bierzesz pod uwagę wielu rzeczy, np. wydatków energetycznych na przepływ czynnika chłodzącego.

[darko]

Jak ktoś nie ma samochodu może dotknąć kratkę z tyłu lodówki. Też ciepła. Cud jakiś Jak może być ciepła, jak w lodówce zimno

Jacer, po Tobie to bym się takich tekstów nie spodziewał...

[jacer]

Jeśli więc woda ma niższą temperaturę na końcowym odcinku rury, to gradient jest tam większy.

W stosunku, do której temperatury? Jeżeli na wlocie masz 10°C a na wyjściu 12°C to gradient jest maluśki.

 

 

P.S. co ci się nie podoba w tych przykładach. Przecież one super wyjaśniają nasze duwagacje.

[crosis]

Darko,

 

Zwiększenie strumienia powoduje zmniejszenie temperatury wody na wyjsciu - fakt potwierdzony empirycznie przez większośc piwowarów.

Oczywiste. Nic innego wcześniej nie napisałem.

 

Jeśli więc woda ma niższą temperaturę na końcowym odcinku rury, to gradient jest tam większy. A większy gradient to większy strumień ciepła.

Delta, występująca we wzorach to zawsze różnica pomiędzy wartością kolejną a poprzednią.

 

Czyli różnica pomiędzy temperaturą wychodzącą z odbiornika ciepła, a temperaturą wchodzącą.

 

Czyli im większa temperatura wychodząca, tym większa wartość delty.

 

Ponieważ delta T jest w iloczynie, to im większa delta T tym większy wynik.

 

 

Crosis

Edytowane 18 Maja 2011 przez crosis

[grzechu_k]

Z przyjemnością czytam Waszą wymianę zdań z nadzieją, że dowiem się czegoś nowego. Może wytłumaczę o co chodzi na chłopski rozum:

darko uważa, że ważna jest różnica temperatury pomiędzy brzeczką a wypływającą z chłodnicy wodą, a jacer i crosis, że różnica temperatury pomiędzy wlotem i wylotem z chłodnicy (wymiennika ciepła). Moim zdaniem jeśli woda nagrzeje się przepływając przez chłodnicę to znaczy, że odebrała to ciepło od brzeczki, więc opowiadam się (na razie) za opcją jacera i crosisa. Ale mną się nie sugerujcie - nie udało mi się skończyć polibudy - oblałem MECHANIKĘ PŁYNÓW

 

Możecie kontynuować.

Edytowane 18 Maja 2011 przez grzechu_k

[jacer]

Pamiętam, że na studiach rysowaliśmy strumienie ciepła, (nie było to łatwe, zwłaszcza dla układu elektrowni), taki schemat wiele by wyjaśnił jak energia ciepła przechodzi w układzie: brzeczka w garnku, wymiennik rurkowy i czynnik wymiany jakim jest zimna woda.

 

Myślę, że tu zachodzi nieporozumienie. Strumienie ciepła.

 

No i trzeba zapamiętać najważniejsze: zasada zachowania energii. Energia w przyrodzie nie ginie, może tylko zmieniać postać.

Edytowane 18 Maja 2011 przez jacer

[pablo]

Mała pytanko: czy nie jest tak, że optymalizujecie różne wskaźniki?

Dla jednych najważniejszy jest czas (mała wydajność*), a dla drugich ilość zużytej wody (duża wydajność*).

 

*wydajność W - jako parametr określający stosunek ilość wody przepuszczonej przez chłodnicę X, do ilości schładzanej brzeczki Y.

[crosis]

Jeszcze jedna odpowiedź:

 

Jeśli więc woda ma niższą temperaturę na końcowym odcinku rury, to gradient jest tam większy. A większy gradient to większy strumień ciepła.

Nie czytałeś uważnie. Pisałem o tym, że największy gradient pomiędzy ściankami jest zawsze na początku rury. Tam też występuje najszybsze przekazywanie ciepła przez rurę do wody.

 

Ale woda w wyniku takiego procesu się ogrzewa - tak jak ogrzewa się woda w wannie ze wstawionym fermentatorem.

 

Płynie kawałek dalej. Znów przejmuje ciepło, znów się ogrzewa.

 

Płynie dalej.

 

I im bliżej końca rurki tym woda cieplejsza = tym więcej temperatury przejęła w danym czasie, tym więcej temperatury brzeczka oddała.

 

ten proces zachodzi w czasie. Załóżmy, że do rurki wpuściłeś określoną ilość wody, np 1cm^3. Im szybciej on przez rurkę przeleci, tym niższą temperaturę ma na końcu rurki. Ale to oznacza tylko tyle, że pomimo dobrej Q rurki ten 1cm^3 przebywał tam za krótko, żeby się ogrzać. Czyli odebrał mniej temperatury. Czyli brzeczka mniej temperatury oddała.

 

Czyli Q całego układu jest bardzo małe, bo delta T na wejściu (temperatura tego 1cm^3 przy wejściu w rurkę) jest niewiele mniejsza od temperatury tego 1cm^3 wody na końcu.

 

Mała delta T = mały iloczyn = małe Q dla całego układu.

 

 

Crosis

[jacer]

Nie, dla nas jest najważniejsze, jak najszybciej schłodzi brzeczkę. Ten parametr jest najważniejszy, bo zatrzymujemy aromat chmielu, nie powstaja inne niepożądane rzeczy.

[darko]

Jeśli więc woda ma niższą temperaturę na końcowym odcinku rury' date=' to gradient jest tam większy.[/quote']

W stosunku, do której temperatury? Jeżeli na wlocie masz 10°C a na wyjściu 12°C to gradient jest maluśki.

 

 

P.S. co ci się nie podoba w tych przykładach. Przecież one super wyjaśniają nasze duwagacje.

Jacer, chodzi gradient między medium chłodzonym a ogrzewanym. Do wzoru na wimianę ciepła podstawiasz temperatury tylko jednej cieczy??? :rolleyes: Zasada jest prosta: większy przepływ wody>więszka różnica temperatur>większy strumień ciepła>szybsze chłodzenie. Proste i oczywiste.

[darko]

I im bliżej końca rurki tym woda cieplejsza = tym więcej temperatury przejęła w danym czasie, tym więcej temperatury brzeczka oddała.

 

ten proces zachodzi w czasie. Załóżmy, że do rurki wpuściłeś określoną ilość wody, np 1cm^3. Im szybciej on przez rurkę przeleci, tym niższą temperaturę ma na końcu rurki. Ale to oznacza tylko tyle, że pomimo dobrej Q rurki ten 1cm^3 przebywał tam za krótko, żeby się ogrzać. Czyli odebrał mniej temperatury. Czyli brzeczka mniej temperatury oddała.

 

Czyli Q całego układu jest bardzo małe, bo delta T na wejściu (temperatura tego 1cm^3 przy wejściu w rurkę) jest niewiele mniejsza od temperatury tego 1cm^3 wody na końcu.

 

Mała delta T = mały iloczyn = małe Q dla całego układu.

 

 

Crosis

Dobra, nie kompromituj się. Oddać można ciepło a nie temperaturę.

Polecam studiowanie teorii wymiany ciepła.

[grzechu_k]

Staram się to wszystko sobie tłumaczyć na moje. Więc jeśli przepuścimy wodę szybko - będzie miała niższą temp. na wylocie niż przy powolnym przelewaniu wody. Ale przepłynie więcej wody. Czyli być może odbierzemy tą samą (lub większą) ilość ciepła. W tej chwili u mnie remis pomiędzy waszymi teoriami

[crosis]

darko, litości:

 

Jacer, chodzi gradient między medium chłodzonym a ogrzewanym. Do wzoru na wimianę ciepła podstawiasz temperatury tylko jednej cieczy??? roll Zasada jest prosta: większy przepływ wody>więszka różnica temperatur>większy strumień ciepła>szybsze chłodzenie. Proste i oczywiste.

Oczywiście, że tak podstawiasz. To podstawowa definicja delty. Masz to nawet opisane na wikipedii, tylko widać mało wyraźnie przeczytałeś.

 

Dobra, nie kompromituj się. Oddać można ciepło a nie temperaturę.

Polecam studiowanie teorii wymiany ciepła.

Sam się kompromitujesz. Zanim przejdziesz do zaawansowanych pojęć zerknij na to:

http://pl.wikipedia.org/wiki/Ciepło

 

Przekazanie ciepła polega na przekazaniu energii, skutkuje zwiększeniem temperatury medium odbierającego energię.

 

Już lepiej? Przynajmniej rozumiem co to jest delta ze wzoru

 

Crosis