Verbruikt koelvermogen berekenen adhv temperatuurafname

[Verbatim]

Hallo,

Bij het bedrijf waar ik werk willen we graag (nauwkeurig, 0,1KW) berekenen hoeveel koelvermogen er door een machine opgenomen wordt. In de machine zitten drie verbruikers (een warmtewisselaar en twee koelplaten), maar dat kan als één black-box gezien worden.

De black-box wordt gekoeld door een koudwaterchiller.

Wat ik kan meten is de ingaande en de uitgaande temperatuur. (op basis van infraroodmeting op een mat zwart metalen oppervlak)

Wat ik waarschijnlijk kan meten is de flow. (ik zal even moeten kijken of er voldoende flowmeters beschikbaar zijn)

Mijn vraag is of er een formule bestaat of opgezet kan worden om dit te bepalen uit alleen de temperatuur en de flow. Of zijn er meer gegevens nodig die ik mee moet nemen in de vergelijking?

Alvast bedankt voor jullie hulp.

[Fred F.]

Wat je ook nodig hebt is de soortelijke warmte (warmtecapaciteit) c van de vloeistof. Ik neem aan dat het chilled water zelf door de black box stroomt, dus dan is c = 4,2 kJ/kg.^oC

Waarom rep je in de titel over temperatuurafname? Het chilled water wat door de blackbox stroomt warmt toch juist op?

Stel er stroomt m kg/s chilled water van T_in graden naar de blackbox en komt terug met T_uit graden,

dan is de black box gekoeld met: Q = m.c.(T_uit - T_in) kiloWatt

[Verbatim]

Temperatuurafname is een foutief hersenspinsel van mij, veroorzaakt door het feit dat het om KOELEN (= temperatuurafname) gaat... mijn excuses.

Het medium dat gebruikt wordt is 'oud/dood kraanwater' met een chiller-uittredende temperatuur van - uit mijn hoofd - 9 graden Celsius. Daarin opgelost zit een hoeveelheid glycol opgelost tot een vriestemperatuur van -8 a -9 graden Celsius (ongeveer 20%).

In principe kan ik dus al uit de voeten wanneer ik de warmtecapaciteit van dit mengsel weet. Is dat ergens eenvoudig te bepalen/af te lezen?

[Fred F.]

Ik neem aan dat je (mono)ethyleneglycol (MEG) bedoelt http://www.meglobal....EGlobal_MEG.pdf

Warmtecapaciteit bij 9 graden van 20 % oplossing in water is dan 0.94 Btu/lb.^oF = 0.94 kcal/kg.^oC = 3.9 kJ/kg.^oC

[Verbatim]

Bedankt voor de antwoorden!

Ik heb mijn berekening gedaan en de uitkomsten zijn zeer reële waardes in vergelijking met eerdere (>3jaar) ongedocumenteerde metingen.

Nogmaals bedankt,

Ik weet niet of het gewenst is, maar wat mij betreft mag er een slotje op!

[Antares]

En hoe nauwkeurig is je resultaat? Ik denk dat als je 0,1 kw nauwkeurigheid wilt je zeer dure sensoren moet hebben!

ik heb nl. een soortgelijk experiment gedaan. nauwkeurigheid van pakweg 20% en kostprijsje van 2.000€!

[Verbatim]

De nauwkeurigheid van een thermokoppelcalibrator is over het algemeen hoog genoeg om een temperatuurnauwkeurigheid te halen van 0,01 graden celsius. Het vermogen wordt dan ook berekend in plaats van gemeten. De flowmeters zijn standaard proces flowmeters die op 0,1l/min nauwkeurig kunnen aangeven. Dan kan ik de significantie van 0,1 toch zonder meer aanhouden lijkt mij?

[Verbatim]

Ik heb nog een andere vraag, waarvoor ik waarschijnlijk deze formule kan gebruiken.

Er staat hier een warmtewisselaar, water naar lucht (in hetzelfde koelcircuit)

T_{in, lucht} = 36 ^oC

T_{uit, lucht} = 16 ^oC

Er gaat 600 m³/h door de warmtewisselaar heen

Hoe bereken ik nu hoeveel vermogen de lucht aan het water heeft afgegeven?

Ik wil deze berekening graag doen omdat ik het gevoel heb dat ik met een dermate grote delta-T nauwkeuriger kan berekenen dan met de kleine delta-T die het koelwater aangaat.

Zelf kom ik met de formule van Q = m.c.(T_uit - T_in) uit op 3,37kW, maar volgens mij is er dan ongeveer 10kW in het niets verdwenen.

De druk in de luchtleidingen van de warmtewisselaar zal ook hoger zijn dan atmosferische druk neem ik aan. Hoeveel precies weet ik helaas niet.

[Fred F.]

600 m3/h lucht zegt niets als je de dichtheid van die lucht niet kent. Het gaat immers om het massadebiet m van die lucht.

Die dichtheid is afhankelijk van T maar ook van de druk p. Algemene gaswet.

[Verbatim]

Wanneer ik in de gegevens van de ventilator kijk die de lucht er doorheen pompt krijg ik de volgende waarde uit:

Bij 40% van het vermogen wordt er 600 m³/h lucht met een temperatuur van 36^oC door de warmtewisselaar gepompt. uit deze grafiek krijg ik dan een waarde van 8000Pa. Omgerekend is dat 0,08bar (...?) De grafiek staat in de bijlage, misschien dat ik hem verkeerd begrepen heb.

De temperaturen en het vermogen zijn gemeten waardes, de stroomsnelheid en de druk zijn afgelezen.

Wanneer er nog meer informatie nodig is om deze berekening te kunnen doen hoor ik het graag.

Overigens, het gaat hier om het type MHR 632

[Fred F.]

Overigens is de overdruk niet 8000 maar 7000 Pa. Het gaat om de Ps static pressure (niet om Pt want daar zit de dynamische druk ook bij).

Bij 7000 Pa overdruk en 36 oC is de dichtheid van lucht 1,22 kg/m3 dus 600 m3/h is dan 0,203 kg/s.

Koelvermogen van 36 naar 16 graden is dan 4,1 kW.

600 m3/h komt volgens de grafiek overeen met 2,5 kW motor power. Nou is het hier niet duidelijk of motor power het opgenomen elektrische vermogen is of het geleverde asvermogen. Het verschil tussen beiden is het motorrendement, wat hier in de orde van 80 - 85 % zal zijn, schat ik. Dus als die 2,5 kW in de grafiek bedoelt is als opgenomen elektrisch vermogen is dan is het asvermogen van de ventilator dus iets van 2 kW.

Dat asvermogen van de ventilator wordt in die ventilator gewoon omgezet in warmte, dus ook hier geldt dat P = m.cp.(Tuit - Tin)

Als je op hetzelfde moment meet wat vermogen, Tuit en Tin van de ventilator zijn kun je op die manier m berekenen en ben je niet afhankelijk van die grafiek. In het ideale geval moeten beiden dezelfde m opleveren maar in het echt ...

[Verbatim]

Hallo Fred,

Het opgenomen vermogen staat in de tabel, dat is de rode lijn Pv, dus het opgenomen vermogen is 2,5kW, maar volgens mij is dat voor deze vergelijking niet echt noodzakelijk om te weten.

Ik vermoed dat tijdens mij berekening de meting van de waterflow en de temperatuur daarvan door de warmtewisselaar fout gegaan is. Met deze berekening is de significantie van de uitkomst veel hoger, omdat ook de waardes verder uit elkaar liggen (dT=20) en bij het water was dat maar enkele graden.

Ik zal dit even doorrekenen voor de machines die we hier hebben staan en wanneer ik nog meer vragen tegenkom zal ik ze in dit topic weer stellen.

Nog bedankt voor de uitleg.

[Verbatim]

Bij 7000 Pa overdruk en 36 oC is de dichtheid van lucht 1,22 kg/m3 dus 600 m3/h is dan 0,203 kg/s.

Koelvermogen van 36 naar 16 graden is dan 4,1 kW.

Mag ik vragen hoe je de dichtheid van de lucht berekend hebt? Want ik zou het ook graag bij andere temperaturen willen berekenen.

[Verbatim]

En dan heb ik NOG een vraag:

Onze chiller heeft een capaciteit van 38 kW en daarop zijn 2 of 3 blackboxes op aangesloten.

Ik heb hand weten te leggen op een rapport van een voorganger van mij die ook aan dit project heeft gewerkt. Deze heeft een formule gebruikt, maar ik weet niet hoe hij aan de waardes gekomen is. Dit is wat hij gedocumenteerd heeft:

Dit betekent dat men tijdens deze productie ((flow [m3/h] x temp. Verschil [^oC]) / energie [?]) = ((7,5 x 6) x 1,163 = 52,3 kW nodig heeft.

Flow lijkt me duidelijk

temp. Verschil komt van het 12-6 koeltraject van de chiller

Maar waar komt de waarde van energie vandaan? wat zou hij daarmee bedoeld hebben?

De doorgestreepte delen heb ik zojuist zelf toegevoegd

[Fred F.]

Dichtheid van elk (ideaal) gas bereken je via de ideale gaswet: p.V = n.R.T = (m/M).R.T dus m/V = rho = M.p/R.T

M = molmassa, kg/kmol ( = 28,9 kg/kmol voor lucht)

p = absolute druk, Pa

T = absolute temperatuur, K

R = universele gasconstante, 8314 J/kmol.K

rho = dichtheid, kg/m³

Maar waar komt de waarde van energie vandaan? wat zou hij daarmee bedoeld hebben?

Dat getal 1,163 is de omrekeningsfactor tussen Megacal/h en kWatt. Berekening is in Mcal/h en blijkbaar gebaseerd op een (niet genoemde) soortelijke warmte van 1 Mcal/m³.^oC (als die flow in m³/h is) en wordt dan met die 1,163 omgezet naar kW.