Thermtest er materiale database, termiske beregninger, termisk simulation, App’s og blok
Leveret af Skanacid
Du finder den her
Termiske beregninger anvendes til at forstå, analysere og forudsige varmeoverførsel i et system. Disse beregninger er nødvendige i mange ingeniørapplikationer, herunder bygningers energibehov, varmevekslere, maskiner og elektriske komponenter, hvor varmegenerering og -afledning spiller en central rolle.
Termiske beregninger kan opdeles i flere områder, herunder varmeledning, konvektion, stråling, og energibalance. Her er nogle grundlæggende emner og formler, der anvendes i termiske beregninger:
1. Varmeledning (Ledningsvarme)
Varmeledning beskriver, hvordan varme overføres gennem et fast materiale fra et område med høj temperatur til et område med lavere temperatur. Den kan beskrives ved Fouriers lov for varmeledning:
Fouriers Lov for Varmeledning
Q=−k⋅A⋅ΔTLQ = -k \cdot A \cdot \frac{\Delta T}{L}Q=−k⋅A⋅LΔT
Hvor:
- QQQ = Varmeoverførsel (W)
- kkk = Termisk ledningsevne (W/m·K)
- AAA = Tværsnitsareal (m²)
- ΔT\Delta TΔT = Temperaturforskel mellem to punkter (K eller °C)
- LLL = Afstand mellem de to punkter (m)
Formlen beskriver, hvordan varme overføres gennem et materiale afhængigt af dets termiske ledningsevne, temperaturgradient og længde.
2. Varmeoverførsel ved Konvektion
Konvektion refererer til varmeoverførsel mellem en fast overflade og en væske eller gas i bevægelse. Konvektion kan være naturlig (uden ekstern kraft) eller tvungen (ved hjælp af ventilatorer eller pumper).
Varmeoverførsel ved Konvektion
For tvungen konvektion, er varmetransmissionen givet ved:Q=h⋅A⋅ΔTQ = h \cdot A \cdot \Delta TQ=h⋅A⋅ΔT
Hvor:
- QQQ = Varmeoverførsel (W)
- hhh = Konvektionskoefficient (W/m²·K)
- AAA = Overfladeareal (m²)
- ΔT\Delta TΔT = Temperaturforskel (K eller °C)
Den konvektionskoefficient, hhh, afhænger af fluidets hastighed, densitet, viskositet, og varmekapacitet samt overfladens karakteristika. For naturlig konvektion, afhænger hhh af faktorer som temperatur og fluidets type.
3. Stråling (Termisk Stråling)
Stråling refererer til varmeoverførsel ved elektromagnetiske bølger (f.eks. infrarød stråling). Alle objekter afgiver termisk stråling afhængig af deres temperatur.
Stefan-Boltzmann Loven for Stråling
Q=ϵ⋅σ⋅A⋅(T4−Ts4)Q = \epsilon \cdot \sigma \cdot A \cdot (T^4 – T_s^4)Q=ϵ⋅σ⋅A⋅(T4−Ts4)
Hvor:
- QQQ = Varmeoverførsel via stråling (W)
- ϵ\epsilonϵ = Emissivitet af materialet (uden dimension)
- σ\sigmaσ = Stefan-Boltzmann konstant (5.67×10−8 W/m2⋅K45.67 \times 10^{-8} \, \text{W/m}^2 \cdot \text{K}^45.67×10−8W/m2⋅K4)
- AAA = Overfladeareal (m²)
- TTT = Objektets temperatur (K)
- TsT_sTs = Omgivelsestemperatur (K)
Denne formel bruges til at beregne varmeafgivelse fra overflader ved høj temperatur, hvor stråling dominerer over konvektion og ledning.
4. Energibalance
I mange systemer (f.eks. bygninger, motorer og varmevekslere) er det vigtigt at sikre, at der er en energibalance – altså at varme, der genereres, fjernes eller overføres korrekt.
Energibalance (Energikontrol)
Den generelle energibalanceformel for et lukket system kan skrives som:ΔE=Indga˚ende varme−Udga˚ende varme+Arbejdsindgang−Arbejdsudgang\Delta E = \text{Indgående varme} – \text{Udgående varme} + \text{Arbejdsindgang} – \text{Arbejdsudgang}ΔE=Indga˚ende varme−Udga˚ende varme+Arbejdsindgang−Arbejdsudgang
For et termisk system, kan energibalance relateres til varmeoverførsel og temperaturændring ved hjælp af varmekapacitet:Q=m⋅Cp⋅ΔTQ = m \cdot C_p \cdot \Delta TQ=m⋅Cp⋅ΔT
Hvor:
- QQQ = Varme (J)
- mmm = Masse (kg)
- CpC_pCp = Specifik varmekapacitet (J/kg·K)
- ΔT\Delta TΔT = Temperaturændring (K eller °C)
Formlen bruges til at beregne den nødvendige energi til at ændre temperaturen på et materiale eller fluid.
5. Varmevekslere
Varmevekslere anvendes til at overføre varme fra en væske til en anden uden at blande de to væsker. Beregningen af varmevekslere er kompleks og afhænger af flowmønstre (parallel flow, counter flow) samt varmeoverførselskoefficienter.
Beregningsformel for Varmeveksler (Logaritmisk Middel Temperaturforskel)
En grundlæggende formel for beregning af varmevekslerens effektivitet anvender den logaritmiske middel temperaturforskel (LMTD):Q=U⋅A⋅ΔTmQ = U \cdot A \cdot \Delta T_mQ=U⋅A⋅ΔTm
Hvor:
- QQQ = Varmeoverførsel (W)
- UUU = Global varmeoverførselskoefficient (W/m²·K)
- AAA = Varmevekslerens overfladeareal (m²)
- ΔTm\Delta T_mΔTm = Logaritmisk middel temperaturforskel (K)
Logaritmisk middel temperaturforskel (ΔTm\Delta T_mΔTm) for en varmeveksler beregnes som:ΔTm=(T1−T2)ln(T1T2)\Delta T_m = \frac{(T_1 – T_2)}{\ln{\left(\frac{T_1}{T_2}\right)}}ΔTm=ln(T2T1)(T1−T2)
Hvor T1T_1T1 og T2T_2T2 er temperaturerne ved de to ender af varmeveksleren.
6. Varmeoverførsel i Bygninger
I byggeri anvendes termiske beregninger til at forudsige varmetab og varmetilførsel gennem bygningens strukturer. Det kan gøres ved at beregne U-værdier for vægge, vinduer, tag, gulve osv.
Beregning af U-værdi
U-værdien (varmeoverførselskoefficient) angiver, hvor effektivt varme passerer gennem et materiale, og den beregnes som:U=1RtotU = \frac{1}{R_{\text{tot}}}U=Rtot1
Hvor RtotR_{\text{tot}}Rtot er den samlede termiske modstand for materialet. RtotR_{\text{tot}}Rtot kan beregnes som summen af modstandene af de enkelte lag i opbygningen (f.eks. murværk, isolering, vindue, etc.).Rtot=R1+R2+R3+…R_{\text{tot}} = R_1 + R_2 + R_3 + \dotsRtot=R1+R2+R3+…
Hvor R1,R2,…R_1, R_2, \dotsR1,R2,… er modstanden af de enkelte lag, og den beregnes som:R=LkR = \frac{L}{k}R=kL
Hvor:
- LLL = Lagets tykkelse (m)
- kkk = Termisk ledningsevne for materialet (W/m·K)
Sammenfatning:
- Termiske beregninger bruges til at forstå varmeoverførsel i forskellige systemer.
- Varmeledning, konvektion, og stråling er de primære mekanismer for varmeoverførsel.
- Beregninger som energibalance og varmevekslerberegning er essentielle for effektivt at kontrollere temperaturer i industrielle og bygningstekniske applikationer.
- Specifikke formler og metoder hjælper med at dimensionere systemer og materialer for at sikre optimal varmeeffektivitet.
Disse formler er essentielle til termiske design og optimering i ingeniørarbejde, byggeri og energi.
Enhedsomregner/Enhedsberegner til omregning af enheder. Her kan du omregne mange enheder i flere kategorier som længde, areal, densitet, energi, masse, kraft, tryk, hastighed, temperatur, volumen med mere. Du finder den her
