Räkneövning: Hur lång tid tar det att värma 960 m3 luft?

Permalänk
Medlem

Räkneövning: Hur lång tid tar det att värma 960 m3 luft?

Tjena.

Följande data finnes:

En luftmängd på 960 m3 skall värmas.
Värmekällan är på 50 kW.
Luften blåses cirkuleras igenom värmekällan med en hastighet av 2700 m3 per timme.

Hur lång tid tar det att värma luften 1 grad celcius?

Behöver ni mer data för att lösa uppgiften så är det bara att fråga.

Visa signatur

"Problemet med socialism är att till sist tar alla andras pengar slut" - Margaret Thatcher

Permalänk

Vart befinner sig systemet? Jag gissar att allt är fullständigt välisolerat för att göra det lätträknat?

Med V = 960 m³, ρ_luft = 1.275 kg/m³, c_p_luft = 1.005·10³ J/(kg·K), ∆T = 1 K fås
E = c·ρ·V·∆T = 1.23 MJ

Med P = 50·10³ J/s tar det E/P = 24602 s = 410 min = 6.8 timmar att värma rummet med en grad.

Jag ser inte riktigt hur relevant det är hur mycket luft som skickas in? Menar du att inte alla 50 kW går åt till att värma rummet?

Visa signatur

Keytronic for keyboard!
Sanningen måste döljas!

Permalänk
Hedersmedlem

Här ser det ut som att en m^3 luft (torr, nollgradig, havsnivå) kräver ~1,3 kJ för att värmas en grad.

Permalänk
Medlem
Skrivet av Random-person:

Vart befinner sig systemet? Jag gissar att allt är fullständigt välisolerat för att göra det lätträknat?

Med V = 960 m³, ρ_luft = 1.275 kg/m³, c_p_luft = 1.005·10³ J/(kg·K), ∆T = 1 K fås
E = c·ρ·V·∆T = 1.23 MJ

Med P = 50·10³ J/s tar det E/P = 24602 s = 410 min = 6.8 timmar att värma rummet med en grad.

Jag ser inte riktigt hur relevant det är hur mycket luft som skickas in? Menar du att inte alla 50 kW går åt till att värma rummet?

Jag har ingen aning om vilka uppgifter som är relevanta för att lösa uppgiften därför skrev jag med vad jag vet.

Om det du säger stämmer, att det tar 6.8 timmar att värma 960 m3 luft 1 grad med 50 kW värmekälla så är det ganska tråkigt. Det är inte heller speciellt välisolerat, men skit i det för uträkningen skull.

Jag antar att man får öka värmeeffekten för att det skall gå fortare?

Det är ett garage som skall värmas utav en varmluftspanna på 50 kW som trycker ut 70 gradig luft med en hastighet av 2700 m3/h.

Det kommer alltså kosta mig:
6.8 x 18 x 5 = 612 Liter eldningsolja för att värma upp det från 0 grader till 18 grader?

Roligt.

EDIT:
Villan jag bor i innehåller ungefär 360 m3 luft.

Vi har en vedkamin med fläkt på.
Med den igång så ökar tempen inne ifrån 20 till 27 grader på 1 timme.
Temperaturen på utluften är ungefär den samma som på pannan i garaget, men flödet är inte i närheten lika stor på kaminen i villan.

Enligt din uträkning borde det ta 15 timmar att göra detta?

Hur går det ihop?

Detta är ingen kritik, utan jag bara frågar.

Visa signatur

"Problemet med socialism är att till sist tar alla andras pengar slut" - Margaret Thatcher

Permalänk
Medlem
Skrivet av Random-person:

Vart befinner sig systemet? Jag gissar att allt är fullständigt välisolerat för att göra det lätträknat?

Med V = 960 m³, ρ_luft = 1.275 kg/m³, c_p_luft = 1.005·10³ J/(kg·K), ∆T = 1 K fås
E = c·ρ·V·∆T = 1.23 MJ

Med P = 50·10³ J/s tar det E/P = 24602 s = 410 min = 6.8 timmar att värma rummet med en grad.

Jag ser inte riktigt hur relevant det är hur mycket luft som skickas in? Menar du att inte alla 50 kW går åt till att värma rummet?

Du har väl blandat ihop enheterna i slutet?
50 000w/1 230 00j = 24.6s och inte dina 24600 sekunder?
Svaret blir närmare halvminuten då du har lite låg värmekoefficient för luften också.

Visa signatur

Desktop: Corsair Carbide 400C | 3770K@4.4GHz | RX 6700 XT | 32GB DDR3 | RM750X | P8Z77-V Deluxe | 860 EVO 1TB
HTPC/Server: FD Array R2 | Intel i5-650 | Zotac 1156 mini-ITX H55 | 8GB DDR3 | 5st WD RED 3TB RAID 5

Permalänk
Entusiast
Skrivet av Random-person:

Vart befinner sig systemet? Jag gissar att allt är fullständigt välisolerat för att göra det lätträknat?

Med V = 960 m³, ρ_luft = 1.275 kg/m³, c_p_luft = 1.005·10³ J/(kg·K), ∆T = 1 K fås
E = c·ρ·V·∆T = 1.23 MJ

Med P = 50·10³ J/s tar det E/P = 24602 s = 410 min = 6.8 timmar att värma rummet med en grad.

Jag ser inte riktigt hur relevant det är hur mycket luft som skickas in? Menar du att inte alla 50 kW går åt till att värma rummet?

Skulle gissa på att man ska titta på vilken del det är som är hastighetsbestämmande. Har bara en del av luften i rummet passerat genom värmeelementet så spelar det inte så stor roll hur stor effekt det ger, du kommer inte värme all luft ändå. Det tar ju ca 20 minuter för all luft att passera elementet vilket även borde tas med i beräkningarna. Det är ju inte så att du tillför 50 kW homogent utan bara väldigt lokalt.

Visa signatur

Q9450, HD4850, 8 GB DDR2 800 MHz, 3x750 GB, Antec 300, Dell 2408WFP, U2410, Qnap TS-419p+ 4x2 TB Samsung F4, Asus UL30A-QX056V, Logitech Z-680, Sennheiser HD380pro, M-Audio FastTrack Pro, Ibanez sa160qm, Ibanez TB 15R, Zoom 505II, Ibanez GSR 200, Ibanez SW 35, Cort AC-15, Squier SD-3 BBL, Yamaha PSR 270, Røde NT1-A, Nikon D200, Nikkor 18-70/3,5-4,5, 70-300VR, 50/1,8, 28/2,8, Tamron 17-50/2,8, 90/2,8, Sigma 30/1,4, SB-800, SB-25, SB-24

Permalänk
Skrivet av flukke:

Du har väl blandat ihop enheterna i slutet?
50 000w/1 230 00j = 24.6s och inte dina 24600 sekunder?
Svaret blir närmare halvminuten då du har lite låg värmekoefficient för luften också.

Helt rätt!

Visa signatur

Keytronic for keyboard!
Sanningen måste döljas!

Permalänk
Medlem
Skrivet av Random-person:

Helt rätt!

Fast det där stämmer ju inte heller.

24.6 x 18 = 442,8/60 = 7,38.

Det tar inte 7,38 minuter att värma lokalen 18 grader heller.

Visa signatur

"Problemet med socialism är att till sist tar alla andras pengar slut" - Margaret Thatcher

Permalänk
Hjälpsam

Du får förluster i väggarna, värmaren värmer luften som värmer det som finns i och omger lokalen.
Min grova överslagsräkning gav 80s per grad då räknade jag med samma värmekapacivitet som vatten per kilo, vilket är för mycket, men jag försummade och andra sidan avkylning från lokal och inredning.
4.2*1000*960 = ca 4 000 000 J eller Ws; 4 000 000 (W)/50 000 (W) = 80 (s).
Du kan inte få mer än ett väldigt grovt värde, eftersom vi inte vet hur torr luften är och hur mycket lokalen kyler.
Min uträkning ger ca ½timme för 18 grader, men jag misstänker längre tid, troligen mer än 1 timme, tror att det är lokalen som är bekymret inte luften, dessa 960 m^3 luft omges kanske av 1000 m^2 väggar golv, och tak..
Brännaren tar runt 5l i timmen antar jag.

Visa signatur

AMD Ryzen 7 5700X | Saphire RX 5700 Pulse XT (Silent Mode) | 64 GB Kingston ECC | https://valid.x86.fr/51gntq | Stockkylaren | Bitfenix Whisper M 750W.
AMD Ryzen 9 5900X | AMD RX 5700 | 64 GB Micron ECC | https://valid.x86.fr/gwcxfs
HTPC | https://valid.x86.fr/gqtxws |

Permalänk
Medlem
Skrivet av Ratatosk:

Du får förluster i väggarna, värmaren värmer luften som värmer det som finns i och omger lokalen.
Min grova överslagsräkning gav 80s per grad då räknade jag med samma värmekapacivitet som vatten per kilo, vilket är för mycket, men jag försummade och andra sidan avkylning från lokal och inredning.
4.2*1000*960 = ca 4 000 000 J eller Ws; 4 000 000 (W)/50 000 (W) = 80 (s).
Du kan inte få mer än ett väldigt grovt värde, eftersom vi inte vet hur torr luften är och hur mycket lokalen kyler.
Min uträkning ger ca ½timme för 18 grader, men jag misstänker längre tid, troligen mer än 1 timme, tror att det är lokalen som är bekymret inte luften, dessa 960 m^3 luft omges kanske av 1000 m^2 väggar golv, och tak..
Brännaren tar runt 5l i timmen antar jag.

Så luftflödet genom värmekällan har inget betydelse alls för uträkningen?

Visa signatur

"Problemet med socialism är att till sist tar alla andras pengar slut" - Margaret Thatcher

Permalänk
Entusiast
Skrivet av EyEr0n:

Så luftflödet genom värmekällan har inget betydelse alls för uträkningen?

Som sagt kan den ha enorm betydelse beroende på vad som är hastighetsbestämmande. Du kan ha flera megawatt värme men är det bara en punktkälla så du måste lita på strålning och konvektion så kommer det ta väldigt lång tid att värma ett helt rum. Speciellt om temperaturskillnaden är liten så konvektivionen blir dålig och strålningen är nästan obefintlig.

Visa signatur

Q9450, HD4850, 8 GB DDR2 800 MHz, 3x750 GB, Antec 300, Dell 2408WFP, U2410, Qnap TS-419p+ 4x2 TB Samsung F4, Asus UL30A-QX056V, Logitech Z-680, Sennheiser HD380pro, M-Audio FastTrack Pro, Ibanez sa160qm, Ibanez TB 15R, Zoom 505II, Ibanez GSR 200, Ibanez SW 35, Cort AC-15, Squier SD-3 BBL, Yamaha PSR 270, Røde NT1-A, Nikon D200, Nikkor 18-70/3,5-4,5, 70-300VR, 50/1,8, 28/2,8, Tamron 17-50/2,8, 90/2,8, Sigma 30/1,4, SB-800, SB-25, SB-24

Permalänk
Hjälpsam
Skrivet av EyEr0n:

Så luftflödet genom värmekällan har inget betydelse alls för uträkningen?

Det har stor betydelse, hade luftflödet varit lågt hade man måst ta hänsyn till detta, men genom att det är högt kan man anta att luften i lokalen blir ganska jämnt uppvärmd, möjligtvis blir det lite varmare i taket, det är en fördel om det riktas mot golvet.

Visa signatur

AMD Ryzen 7 5700X | Saphire RX 5700 Pulse XT (Silent Mode) | 64 GB Kingston ECC | https://valid.x86.fr/51gntq | Stockkylaren | Bitfenix Whisper M 750W.
AMD Ryzen 9 5900X | AMD RX 5700 | 64 GB Micron ECC | https://valid.x86.fr/gwcxfs
HTPC | https://valid.x86.fr/gqtxws |

Permalänk
Medlem

Det var längesedan jag läste värmelärare, men det jag kommer ihåg är att i fallet skall man räkna med Konvektion.
Sedan ska man använda Nusselstal, och reyholds...

Visa signatur

Thinkpad
Elitebook

Permalänk
Medlem

Jag håller med om att det teoretiska värdet för att värma 960 m^3 luft en grad, med en värmekälla på 50kW, vid konstant tryck skulle ta 24,6 sekunder. Förutsatt ett adiabatiskt system. Och det är där problemen dyker upp, för med adiabatiskt så förutsätter vi ett slutet system, med jämn temperatur och utan något energiutbyte med omgivningen. Ganska snabbt kommer det ske ett inte alls oväsentligt värmeflöde genom väggar och tak och allteftersom temperaturskillnaden stiger, går processen snabbare. Därtill kommer den förlust i ventilationen som i sin tur gör att vi kan anta konstant tryck. Istället kommer det verkliga fallet innebära att man behöver värma upp en större volym än 960 m^3.

De är inget fel på den specifika värmekonstanten, 1.005 kj/kg*K. I det aktuella temperaturintervallet är den också i princip oförändrad.