SEGREVANJE VODNIKOV V USTALJENEM STANJU dr. Vitodrag Kumperščak

Παρουσίαση με θέμα: "SEGREVANJE VODNIKOV V USTALJENEM STANJU dr. Vitodrag Kumperščak"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 SEGREVANJE VODNIKOV V USTALJENEM STANJU dr. Vitodrag Kumperščak
mag. Žiga Voršič dr. Jože Pihler dr. Vitodrag Kumperščak Komunalna energetika Maribor, maj 2015

2 Vsebina 1. Izbira prereza vodnikov glede na segrevanje
2. Ustaljeno obratovanje 2.1 Moč sevanja 2.2 Konvekcija 2.3 Električno segrevanje 3. Segrevanje vodnika po plasteh 4. Sklep Komunalna energetika 2015

3 1. Izbira prereza vodnikov glede na segrevanje
povečanje energije = pretok energije skozi površino ± notranji izvori energije = Komunalna energetika 2015

4 1. Izbira prereza vodnikov glede na segrevanje
Pretok toplote v elementarnem volumnu Komunalna energetika 2015 V. T. Morgan Thermal Behavior of Electrical Conductors

5 2. Ustaljeno obratovanje
joulsko segrevanje joulsko segrevanje joulsko segrevanje ionizacija sončno obsevanje izparevanje žarčenje konvekcija Komunalna energetika 2015 V. T. Morgan Thermal Behavior of Electrical Conductors

6 2.1 Moč sevanja Jožef Štefan: σ = 5,67·10-8 W/(m2 K4)
σ splošna (univerzalna) konstanta, znana kot Stefan - Boltzmanova konstanta T Temperatura [K] Komunalna energetika 2015

7 2.1 Moč sevanja vodnik Al/Fe 490/65 mm2 površina vodnika
Sv = 2·π·r··1 m = 2·π·0,0153 m·1 m = 0,096 m2 temperatura okolice T0 = 20 C = 293 K sevanje vodnika pri temperaturi okolice Komunalna energetika 2015

8 2.1 Moč sevanja na sončne žarke pravokotna projekcija vodnika
Ap = 2·r··1 m = 2·0,0153 m·1 m = 0,0306 m2 moč sončnih žarkov, ki zadenejo vodnik φsonca sončna konstanta (1000 W/m2) – povprečni energijski tok sončnega sevanja, ki doseže površino Zemlje Komunalna energetika 2015

9 2.1 Moč sevanja sevanje sonca + sevanje okolice = sevanje vodnika
φsonca gostota energijskega toka Sonca ob površini [W/m2], Ap vzdolžni prerez vodnika [m2], б Štefan-Boltzmannova konstanta 5,67·10-8 W/(m2 K4) To temperatura površine [K], Tp temperatura obdajajočega sredstva [K], Sv površina vodnika [m2] ravnovesje energijskih tokov (moči) se vzpostavi pri 65°C Komunalna energetika 2015

10

11 2.2 Konvekcija a) vertikalna površina b) horizontalna površina c) cev
Komunalna energetika 2015

12 2.2 Konvekcija horizontalna površina vertikalna površina
vodoravna cev (d je premer v metrih) Komunalna energetika 2015

13 2.2 Konvekcija Gostota toplotnega toka ob upoštevanju Nusseltovega koeficienta za cevi Sevanje sonca + sevanje okolice = sevanje vodnika + hlajenje zraka φsonca gostota energijskega toka Sonca ob površini [W/m2], Ap vzdolžni prerez vodnika [m2], б Štefan-Boltzmannova konstanta 5,67·10-8 W/(m2 K4) To temperatura površine [K], Tp temperatura obdajajočega sredstva [K], Sv površina vodnika [m2], d premer cevi (vodnika) [m] Komunalna energetika 2015

14 2.2 Konvekcija Komunalna energetika 2015

15 2.3 Električno segrevanje
Komunalna energetika 2015 Joule‘s first law 1841

16 2.3 Električno segrevanje
sevanje sonca + sevanje okolice + električne izgube = sevanje vodnika + hlajenje zraka φsonca gostota energijskega toka Sonca ob površini [W/m2], Ap vzdolžni prerez vodnika [m2], б Štefan-Boltzmannova konstanta 5,67·10-8 W/(m2 K4) To temperatura površine [K], Sv površina vodnika [m2], Pel v 1 s sproščena toplota zaradi el. segrevanja [W] Tp temperatura obdajajočega sredstva [K], d premer cevi (vodnika) [m]. Komunalna energetika 2015

17

18 2.3 Električno segrevanje
Brez hlajenja zraka bi se vodnik segrel na 135°C. Komunalna energetika 2015

19 3. Segrevanje vodnika po plasteh
dr dT Komunalna energetika 2015

20 3. Segrevanje vodnika po plasteh
dT Tp dr r rAl rFe λAl Komunalna energetika 2015

21 3. Segrevanje vodnika po plasteh
dT TFe dr r rFe λFe To Komunalna energetika 2015

22 3. Segrevanje vodnika po plasteh
r [m] ϑ [°C] 0,0153 80,50000 0,0000 80,52338 0,0119 80,50932 0,0017 80,52287 0,0085 80,51570 0,0051 80,51877 Komunalna energetika 2015

23 ϑ [°C] polmer [m]

24 HVALA ZA POZORNOST Komunalna energetika 2015