Warmteoverdracht

• Procestechniek
• MBO
• Studiejaar 2

Warmteoverdracht

Warmteoverdracht

We kennen drie soorten van warmte overdracht

Stroming: Denk aan de warme lucht die aan een radiator ontstaat en die door een ruimte stroomt

Straling: Denk hierbij aan een infrarood paneel dat warmte uitstraalt in een ruimte of sauna

Geleiding: Houdt een metalen staaf in een vuur met de punt en de staaf zal d.m.v. geleiding uiteindelijk helemaal warm/heet worden.

Hoe stroomt warmte eigenlijk?

1. Van koud naar warm
2. Van koud naar warm en andersom
3. Van warm naar koud
4. Van warm naar koud en andersom

Wat is de drijvende kracht bij warmteoverdracht?

1. Het verschil in moleculen
2. Het temperatuursverschil
3. Het verwarmingselement
4. De warmte inhoud van een object

Warmtestroom door geleiding

n

Conclusie na beide berekeningen

Door isolatie, of dat nu een dubbele wand van een tank is, dubbel glas, een spouwmuur, kun je dus de warmteoverdracht terugdringen. Bij de enkele stalen wand zie je dat er 7,5 MW aan warmte verloren gaat, de dubbele wand met een luchtlaag ertussen geeft aanzienlijk minder verlies aan warmte nl. 6 kW.

Warmtestroom door stroming

Als je wilt berekenen hoeveel warmte er verplaatst wordt door stroming van een vloeistof of een gas moet je eerst weten hoeveel warmte je toevoert of afvoert en hoe lang je er over doet.

Formule die hier bij hoort is:

Je verwarmt een extruder met 5 elementen. Per element moet je 30.000 joule toevoegen per minuut. Hoe groot is de warmtestroom van de gehele extruder?

Hoeveel tijd heb je nodig als er een warmtestroom is van 50.000 watt en je 3000 joule aan energie wilt toevoeren?

Warmteweerstand

Warmteweerstand is omgekeerd evenredig met de warmte geleiding. Hoe hoger de weerstand hoe slechter de warmtegeleiding. Hoe lager de weerstand hoe beter de warmte geleiding. Het gaat er dus om of een stof goed of slecht warmte geleidt.

Hoe bereken je nu een warmtestroom of weerstand?

Je kunt het totale temperatuursverschil meten in het bovenstaande plaatje is dat 70-10 = 60°C.

De weerstand is ook de totale weerstand van het materiaal en de filmlaag.

Weerstanden staan ook in je tabellenboek

Resumé

FORMULE VOOR WARMTEOVERDRACHT ziet er als volgt uit:

Bewerkingen waarbij warmte wordt toegevoegd of afgevoerd

Verwarming

Koeling

Verdamping

Condensatie

Invriezing

Inde procesindustrie gebruik je vaak een warmtewisselaar of wand om warmte over te dragen hiervoor heb je nodig:

Een hulpstof: Denk hierbij aan water, olie of glycerol

Een temperatuursverschil: Is dit er niet dan vindt er geen overdracht plaats

Warmtewisselaar of dubbele wand: Het apparaat dat je gebruikt om de warmte over te dragen

Een warmte of koude producent: B.v. een stoomketel

Zie hiervoor ook les 3 hulpstoffen bij wartewisselen

Kun je drie soorten van stroming noemen bij warmteoverdracht in een warmtewisslaar?

Gelijkstroom

De vloeistoffen komen op hetzelfde punt binnen en gaan op hetzelfde punt er weer uit, stromen dus dezelfde kant op.

Tegenstroom

De vloeistoffen stromen in tegengestelde richting

Dwarsstroom

De stromen staan haaks op elkaar, er wordt vaak gebruik gemaakt van keerschotten (baffles) om dit te bereiken.

Gelijkstroom en tegenstroom

Gelijkstroom en tegenstroom

Weerstandslagen bij warmteoverdracht

Bij warmte overdracht in een warmtewisselaar heb je te maken met weerstandslagen, er is geen direct contact tussen de hulpstof en het product.

Hoe ontstaat de filmlaag ook al weer?

Waar komt vervuiling weg in een warmtewisselaar en hoe kun je dit voorkomen?