Hallo liebe Community, für ein Laborexperiment will ich eine Aluminiumplatte (150x150x10mm) auf ca. 80°C erhitzen. Die Platte wird dann frontal von einem Prallstrahl(Luft) mit ca. 40m/s aus einer Ø45mm großen Düse dauerhaft bestrahlt. Dabei soll die exakte Temp. von 80°C gehalten werden. Die Platte soll bis auf die Frontseite isoliert werden(Rückseite beheizt). Um die Platte zu beheizen, dachte ich an handelsübliche Heizfolie. Wäre die Leistung solch einer Folie ausreichend, um die Temp. zu erreich und zu halten, bzw. welche Alternativen würden sich anbieten? Dabei sollte der Heizer auf der Rückseite nicht viel Platz (am besten gar keinen XD ) einnehmen. Danke und liebe Grüße
Konsti schrieb: > Die Platte wird dann frontal von einem Prallstrahl(Luft) mit ca. 40m/s > aus einer Ø45mm großen Düse dauerhaft bestrahlt. > > Dabei soll die exakte Temp. von 80°C gehalten werden. Wie ist denn die Lufttemperatur? Wären hier 80°C möglich?
Hallo, die Luft soll Raumtemperatur haben.
Konsti schrieb: > Um die Platte zu beheizen, dachte ich an handelsübliche Heizfolie. Wenn die Lufttemperatur halbwegs deutlich unter 80°C ist, dann reichen die paar Watt sicher nicht aus... > Wäre die Leistung solch einer Folie ausreichend Mit welcher denn? EDIT: Konsti schrieb: > die Luft soll Raumtemperatur haben. Und auch die Luftfeuchtigkeit der Umgebung (also variabel)? Konsti schrieb: > Dabei soll die exakte Temp. von 80°C gehalten werden. Definiere "exakt". Die Platte wird so schon nicht gleichmäßig warm sein...
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Hast du deine Düse und Platte schon da ? Dann heiz deine Platte mit nem Heißluftgebläse oder so auf 85° auf, dann wirf den Bläser an und stoppe die zeit bis sie 75 hat, dann kannst du aus der Zeit und der Wärmekapazität von Alu ( 0,896 kJ/(kg*K) ) deine Leistung berechnen. Dann 50% Sicherheit und gut ist.
Konsti schrieb: > Die Platte wird dann frontal von einem Prallstrahl(Luft) mit ca. 40m/s > aus einer Ø45mm großen Düse dauerhaft bestrahlt. 4,5cm Düse und 40m/s, das sind über 140km/h also schon ein Hurrican 2. oder 3 Kategorie. Da wirst du ordentlich heizen müssen, ob da ein bischen Heizfolie reicht? Zur Abschätzung kannst du dich ja da mal durchwursteln. Die Strömung darfst du hier locker turbulent annehmen. https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rme%C3%BCbergangskoeffizient
Konsti schrieb: > bzw. welche Alternativen würden sich anbieten? Ich habe mir das nochmal überlegt und komme auf: Gas-Lötbrenner. Mit einem 150W Lötkolben bekomme ich schon bei stehender Luft eine Aluplatte mit genannten Ausmaßen kaum auf 80°C Celsius. Und bei dieser Luftmenge reicht vermutlich der Heißluftföhn kaum aus, um die 80°C an der Oberfläche zu erreichen...
Konsti schrieb: > Dabei soll die exakte Temp. von 80°C gehalten werden. Wie stellst du dir das vor? wenn du mit deiner Düse mittig auf die Fläche der Platte bläst wird sie zwangsläufig in der Mitte kälter werden als aussen. Also wo genau soll die Temperatur stabil sein, und wie exakt ist exakt?
der Luftstrom liegt bei ~60l/s. Wenn die Luft durch den Kontakt mit Aluplatte vollständig auf 80° aufgeheizt würde, bräuchtest du dazu ca. 4kW (trockene Luft). Die Luft wird sich wahrscheinlich nicht ganz bis auf 80° aufheizen, aber kW Heizleistung ist schon realistisch.
Man könnte ja auch mehrere Sensoren und Heiz(-Widerstände?) verwenden, dann ist es egal wo der Luftstrahl auftrifft. Wichtig ist ein guter Wärmeübergang.
Beim 3D-Druck gibt's ja ähnliche Anforderungen, nur ohne soviel "Wind" ;-) - aber Heatbeds dafür sind relativ günstig, und sowas gibt's mindestens bis 1kW: http://www.ebay.de/itm/281642076373 Selbst die passende (PWM)Regelung liesse sich womöglich von den 3D-Drucklösungen ableiten. Aber stimmt schon, für welche Grade von "exakt" das dann passt, weiss der Geier...
Konsti schrieb: > für ein Laborexperiment will ich eine Aluminiumplatte (150x150x10mm) auf > ca. 80°C erhitzen. > > Die Platte wird dann frontal von einem Prallstrahl(Luft) mit ca. 40m/s > aus einer Ø45mm großen Düse dauerhaft bestrahlt. Könntest Du bitte mal etwas mehr bzgl. Zielsetzung des Laborexperimentes sagen? Bitte auch etwas exakter als Deine bisherigen Angaben. :) Wo soll denn die Al-Platte auf ca. 80 °C erhitzt werden? Frontal vollflächig oder wie oder was? Du sprichst hier von per Luft-Düse "dauerhaft bestrahlt". Bestrahlt (i.S. von Strahlungs-Wärme) wird dabei gar nichts, sondern die Platte wird dadurch gekühlt. Wo ist denn der Prallstrahl in welchem Aufprall-Winkel angeordnet? Konsti schrieb: > Die Platte soll bis auf die Frontseite isoliert werden(Rückseite > beheizt). > > Um die Platte zu beheizen, dachte ich an handelsübliche Heizfolie. > > Wäre die Leistung solch einer Folie ausreichend, um die Temp. zu erreich > und zu halten, bzw. welche Alternativen würden sich anbieten? > > Dabei sollte der Heizer auf der Rückseite nicht viel Platz (am besten > gar keinen XD ) einnehmen. Wenn die Beheizung auf der Rückseite gar keinen Platz einnehmen soll, dann setz alternativ seitliche Bohrungen in die Platte, in die Du möglichst viele Heizpatronen einsetzen kannst. Denn rückseitige Heizung per Folie kannst Du eh "vergessen". Weil Du kaum eine Folie finden wirst, die auch nur annähernd an die Heizleistung mehrerer Heizpatronen herankommt. Konsti schrieb: > die Luft soll Raumtemperatur haben. Geht's vielleicht noch etwas flapsiger?? ;) Welche T genau? Du mußt Dir darüber im Klaren sein, daß wir hier über die Kompensation einer Kühl-Leistung (einer Luftdüse) durch die Heizleistung reden, die auf eine Al-Platte einwirkt. Dabei reden wir nicht nur über (exakte) delta-T's, sondern auch über die bestmögliche Anordnung irgendwelcher Heizkörper, welche die Al-Platte hinreichend genug aufheizen können. Bisher hast Du Dich nicht dazu geäußert, warum die Aufheizung der Al-Platte NICHT auch per dem Luft-Aufprallstrom (dann natürlich entspr. aufgeheizt) vorgenommen werden kann. Denn das wäre m.E. die zweckmäßigste Lösung, um die Al-Platte zu beheizen. Sowie auch diejenige, bei der Du einigermaßen sicher sein kannst, daß die Platte in etwa auf 80 °C gehalten werden kann. Der direkte Weg ist immer der kürzeste und am leichtesten beherrschbare. Nimm es mir bitte nicht übel, wenn ich das unumwunden formuliere: Ich halte es schlichtweg für total behämmert, eine Platte wie auch immer (mühsam) aufzuheizen, die dann per Luftstrom wieder heruntergekühlt wird. Was also spricht ganz konkret gegen die Beheizung der Platte per (entspr. aufgeheiztem) Luftstrom??
Vorallem wird es schwierig die Temperatur zu messen. Bei einem schlechten Kontakt kühlt dir der Fühler stärker aus als die Platte. Bei einem eingelassenem Fühler aus Kunststoff , kann dir dir schlechte Wärmeleitfähigkeit einen Strich durch die Rechnung machen. Denkbar währe eine schwarze Aluplatte zu nehmen und bei bekanntem Emissionsgrad die Temperatur über die Strahlung zu Messen. Du könntest einen vor Versuch machen, nimm einen Alukühler dessen Rückseite eine ähnliche Fläche wie deine Platte hat. Die Rippen kommen in ein isoliertes Gefäß mit heißem Wasser. Nun misst du die Temperatur zwischen den Rippen im Wasser. Zudem solltest du die Temperatur des Strahls vor und nach der Platte mit Fühlern mit kleiner Masse messen. Damit kannst du grob ableiten welche Leistung du brauchst. Gruß JackFrost
ist es nicht einfacher die Luft im Rohr schon zu erwärmen? Dafür gibt es passenden Heizungen wie ja jeder Fön zeigt.
Konsti schrieb: > ein Laborexperiment Ich bin immer wiedererstaunt dass hier Leute "Laborexperimente" veranstalten wollen denen offensichtlich die elementarsten Grundlagen des wissenschaftlichen/ingenieurmäßigen Arbeitens fehlen. Die erforderliche Heizleistung dürfte überschlagsmäßig in der Größenordnung von 6,5kW liegen.
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Max M. schrieb: > Konsti schrieb: >> ein Laborexperiment > > Ich bin immer wiedererstaunt dass hier Leute "Laborexperimente" > veranstalten wollen denen offensichtlich die elementarsten Grundlagen > des wissenschaftlichen/ingenieurmäßigen Arbeitens fehlen. > > Die erforderliche Heizleistung dürfte überschlagsmäßig in der > Größenordnung von 6,5kW liegen. Na dann hilft wohl nur Heizfolie und "die Amper hochskillen".. :-D Sorry, Offtopic, ich weiß ;-)
Christian schrieb: > Na dann hilft wohl nur Heizfolie und "die Amper hochskillen".. :-D Man könnte sich überlegen, die Platte an sich als Heizung zu nehmen: links Strom rein und rechts raus. Das wäre dann eine recht dicke "Heizfolie". Aber sie würde die Leistung schaffen... ;-)
Lothar M. schrieb: > Man könnte sich überlegen, die Platte an sich als Heizung zu nehmen: > links Strom rein und rechts raus. Das wäre dann eine recht dicke > "Heizfolie". Aber sie würde die Leistung schaffen... ;-) Ziemlich ineffizient, da man sehr hohen Strom und wenig Spannung bräuchte. Dann besser die Platte gleich zur Sekundärwicklung eines Trafos machen und induktiv erwärmen. Der TO sollte mal rausrücken was das Ganze werden soll, ob sich dir Platte bewegen können muss und welche Genauigkeiten er benötigt. Wenn er überhaupt noch da ist.
Hat die aus der Düse ausströmende Luft bei DER Geschwindigkeit eigentlich wirklich noch Raumtemperatur? Unter einer Düse stell ich mir einen fluidischen Widerstand vor. Vor dem herrscht ein höherer Druck (Druckluftanschluss?), dahinter ein niedrigerer. Und bei Expansion kühlen Gase ja im Allgemeinen ab, oder nicht.. ? Dann geht die Heizleistung schon in die Größenordnung von 10kW. Damit bekommt man zumindest in der Übergangszeit ein Eigenheim problemlos geheizt. Nicht 10kW pro Raum, sondern 10kW pro Haus.. Nur um dem Fragesteller die Größenordnung mal zu verdeutlichen..
Christian schrieb: > Hat die aus der Düse ausströmende Luft bei DER Geschwindigkeit > eigentlich wirklich noch Raumtemperatur? Unter einer Düse stell ich mir > einen fluidischen Widerstand vor. Vor dem herrscht ein höherer Druck > (Druckluftanschluss?), dahinter ein niedrigerer. Und bei Expansion > kühlen Gase ja im Allgemeinen ab, oder nicht.. ? erwärmen sie sich nicht vorher bei der Kompression? Sollte sich das nicht ausgleichen? ob nun 5kW oder 10kW spielt nun auch keine Rolle mehr.
Christian schrieb: > in die Größenordnung von 10kW Mal ganz langsam, 40m/s ist zwar ordentlich viel, aber die Wärme muss auch über eine Grenzfläche von gerade mal 150 x 150 mm abgegeben werden. Die Luft wird bei der Geschwindigkeit nicht nennenswert erwärmt. In welcher Größenordnung die Heizleistung liegt kann man am Besten durch den oben schon angesprochenen Versuch rausfinden: Max D. schrieb: > Hast du deine Düse und Platte schon da ? > Dann heiz deine Platte mit nem Heißluftgebläse oder so auf 85° auf, dann > wirf den Bläser an und stoppe die zeit bis sie 75 hat, dann kannst du > aus der Zeit und der Wärmekapazität von Alu ( 0,896 kJ/(kg*K) ) deine > Leistung berechnen. Aber das wird nicht im 10kW Bereich sein, könnte allerdings in den kW Bereich kommen. Das ist aber Spekulation, das muss man messen.
Peter II schrieb: > Christian schrieb: >> Hat die aus der Düse ausströmende Luft bei DER Geschwindigkeit >> eigentlich wirklich noch Raumtemperatur? Unter einer Düse stell ich mir >> einen fluidischen Widerstand vor. Vor dem herrscht ein höherer Druck >> (Druckluftanschluss?), dahinter ein niedrigerer. Und bei Expansion >> kühlen Gase ja im Allgemeinen ab, oder nicht.. ? > > erwärmen sie sich nicht vorher bei der Kompression? Sollte sich das > nicht ausgleichen? Nun ja, es kommt darauf an, wo die Kompression stattfindet. Wenn die im evtl. entfernt stehenden Kompressor stattfindet und die Luft auf dem Weg bis zur Düse wieder halbwegs auf Raumtemperatur abkühlen kann, dann gleicht sich das nicht aus. Meist möchte man ja am Kompressor abgekühlte (auf Raumtemp.) Luft abzapfen. Aber wie der genaue Aufbau nun ist, das weiß vermutlich nur der Fragesteller, alles andere ist nur Vermutung.. Grüße Christian
Christian schrieb: > weiß vermutlich nur der Fragesteller, Egal wie Ihr das Ding anheizt und wenn es mit Gas ist: Die Reglung muß dementsperchend gut funktionieren sonst glüht die Aluplatte evtl. aus wenn die kühlende Luft fehlt! Konsti schrieb: > exakte Temp. von 80°C Macht fast jeder Heizkörper mit entsprechendem Thermostat? Frage ist eher WIE der Wärmebedarf und der "Nachschub" entsprechend dem Bedarf geregelt wird. Das IR-Thermometer wurde auch schon erfunden.
Vorversuch mit einem Bügeleisen? Grobe Temperaturregelung ist da schon drin. Wenn die Heizung nicht mehr abschaltet, braucht es mehr Energie :)
Man kann hier lustig über Details diskutieren. Das endert aber nichts daran das der ganze "Versuchsaufbau" schon vom Konzept her völlig gaga ist.
Ob das gaga ist, weiß man erst, wenn sich Konsti zu den ganzen Fragen mal äußert. Ontopic: Zwei Aluplatten nehmen, zwischen beide eine Heizung aus Heizdraht in Mäanderform?
Hallo Leute,
danke für die vielen Antworten und verzeiht die wenigen Informationen!
Konsti schrieb:
> exakte Temp. von 80°C
in der Platte werden an mehreren Stellen Thermoelemente verbaut und
isoliert. Die Durchschnittstemperatur soll 80°C betragen und mit +- 1°C
gehalten werden.
Die Luft wird von einen Ventilator durch die Düse geblasen. dabei wird
die Temperatur sicher ein wenig höher als Raumtemperatur sein, dies wird
aber noch genau gemessen.
Der ganze Hintergrund ist der:
Es sollen Wärmeflusssensoren kalibriert werden(befindet sich bündig an
der Plattenoberfläche).
Die verlorene Wärme durch die erzwungene Konvektion soll durch die
nachgespeiste elektrische Heizleistung kompensiert werden, so dass die
Temp. der Platte stabil bleibt. Die nachgespeiste Leistung wird
gemessen.
Problem dabei ist, dass, bis auf die Oberfläche der Platte, alle anderen
Flächen möglichst gut isoliert werden sollen. Im Idealfall isotherm.
Deswegen habe ich zuerst an Heizfolie gedacht, weil die ja kaum Platz
einnimmt und von der anderen Seite gut isoliert werden kann. Auch weil
ich damit die ganze hintere Fläche gleichmäßig beheizen kann.
> Wo ist denn der Prallstrahl in welchem Aufprall-Winkel angeordnet?
Der Prallstrahl trifft frontal auf die Plattenoberfläche.
Danke an alle, die sich die Mühe machen darüber zu diskutieren.
MFG Konsti
@ Konsti Informationen zu Deiner Person wären auch interessant. Offen gesagt, wirkt das alles, - auch die nachgereichte "Erklärung" -, diletantisch auf mich. Bei einem Schülerpraktikanten, mag das alles mal so hingehen. Da macht sich mal jemand in der Firma einen Spaß mit Dir. Aber sonst ...
Um aber wenigsten einen Hinweis zu geben, mit dem man unter Umständen etwas anfangen kann: Ich kenne das so, dass durch die Platte, in die Schmalseiten, Löcher gebohrt und dort Heizpatronen eingeführt werden.
Aber Waermeflusssensoren wuerde man eher zwischen zwei thermostatisierten Flaechen anordnen. Die eine auf eiswasser, die andere elektrisch beheizt. Mit einem Fluid mit niedriger Waermekapazitaet, und ungewissen uebergangswiderstaenden zu arbeiten ist zu ungenau.
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