Wärmestrom bei zunehmender Dicke der Wand

Dieses Thema im Forum "Physik" wurde erstellt von Sebi89, 4 Jan. 2013.

  1. Hallo Forum!

    derzeit schreibe ich meine Bachelorarbeit und stehe gerade bzgl. eines Themas ziemlich auf der Leitung...:confused:

    Folgende Situation:

    Ich habe einen Ofenraum, welcher durch ein Trennelement von der Umgebung getrennt ist.

    Die Oberflächentemperatur des Trennelements im Ofen beträgt T1 = 300°C,
    die Oberflächentemperatur des Trennelemnts außen am Ofen beträgt T2 = 143°C. Folglich ein (Delta)T von 157°C.

    Das Trennelement besitzt eine Dicke von d = 8 mm und eine Wärmeleitfähigkeit \lambda = 0,3 W/(m*K)


    (1) Der Wärmedurchlasswiderstand errechnet sich nach R = d/\lambda --> 0,027 (m²K)/W.

    (2) Die Wärmestromdichte durch das Trennelement über q = (Delta)T/R --> 5815 W/m²

    Nun die Frage:

    Ich würde gerne herausfinden, welche Oberflächentemperatur das Trennelement außen besitzt, wenn ich die Dicke des Trennelements erhöhe. Wie mache ich das???

    Mein erster Ansatz war, die Gleichung (2) nach (Delta)T aufzulösen... ABER: Wenn ich die Dicke erhöhe, dann ändert sich ja auch meine Wärmestromdichte, oder nicht???



    Hoffe jemand kann mir helfen, Danke schon einmal!:)

    Grüße,
    Sebi
     
  2. AW: Wärmestrom bei zunehmender Dicke der Wand

    Ein paar Punkte zum Ansetzen:
    (1) Eine Skizze des Systems zeichnen.
    Eigenschaften der Systemgrenzen herausfinden: Gibt es Wärmeströme durch die Grenze? Sind diese Wärmeströme konstant oder ist die Funktion des Wärmestroms von anderen Parametern (Temperaturdifferenzen, elektrische Leistungen) bekannt?
    Eigenschaften des Systems herausfinden: Können Temperaturen und Wärmeströme stationär angenommen werden oder gibt es Zeitabhängigkeiten?
    Welche Teile haben gleiche Temperatur? Gibt es die Möglichkeit die Dimension von den realen dreidimensionalen Bauteilen auf eindimensionale (oder zweidimensionale) Situationen zu reduzieren, weil die Flächen konstante Temperatur haben?
    (2) Wärmequellen und Wärmesenken im System finden.
    (3) Eigenschaften der Quellen und Senken herausfinden: Temperatur konstant? Wärmestrom konstant?
    (4) Wärmeströme von den Quellen zu den Senken finden.
    (5) Eigenschaften der Wärmeströme herausfinden: Typisch ist es den Wärmestrom als Funktion von Temperaturdifferenzen aufschreiben.

    Hoffen, dass die Gleichungen aus 3 und 5 ein lösbares Gleichungssystem ergeben.

    Mit den Grenzen des Systems experimentieren, bis ein lösbares Gleichungssystem entsteht: welche Teile müssen berücksichtig werden. Welche Grenzen vereinfachen den Rechenaufwand?

    Der Ofen könnte eine Temperaturregelung haben, dann gibt es einen Bereich des Ofens, der als Wärmequelle mit konstanter Temperatur angenommen wird. Z.B. die Luft im Ofen oder eine Innenwand des Ofens oder alle Teile im Ofen.

    Die Luft im Raum könnte als Wärmesenke mit konstanter Temperatur angenommen werden.

    Es könnte einen Wärmestrom aus dem Ofen (konstante Temperatur) in die Umgebungsluft (konstante Temperatur) durch das Trennelement geben. Dann gibt es verschiedene Wärmeübergänge Ofenluft – Innenwand des Trennelements, Innenwand des Trennelements – Außenwand des Trennelements, Außenwand des Trennelements – Raumluft. Das gibt drei Gleichungen für den Wärmestrom getrieben durch die jeweiligen Temperaturdifferenzen. Ein lösbares Gleichungssystem für die Temperatur der Innenwand, Temperatur der Außenwand und den Wärmestrom.
     

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