Ett elements fysik

Tjena!

Jag håller på och räknar på en uppgift för att använda överskottsvärme som bildas vid en process i lokal A för att värma upp luften i en annan lokal B. Tyckte det vore smart att leda ventilationsluften till lokal B genom ett rör genom lokal A för att där först värmas upp.

Jag vill förstås räkna på detta och har googlat mig blodig efter en fysikalisk formel som beskriver förfarandet, men icke då. Det närmsta jag hittar är ekvationen för en värmeväxlare. Men eftersom jag bara har ett massflöde i en riktning så funkar det inte riktigt. Tycker inte det borde vara så svårt att hitta eftersom det ju i princip är ett element, fast med kallt medium i elementet. Jag har värmetillförseln till lokal A, och vill med ett uttryck av massflöde, temperaturen på mediet, temperaturen i lokalen, längden på röret och lite materialkonstanter bestämma hur mycket värme som förs ut med mediet. Är det så kompicerat iom att mediet värms upp på vägen att jag måste ta till nåt simuleringsprogram, eller vad är det frågan om?

Stort tack för all hjälp jag kan få.

Hallå. Jag ska försöka peka dig i rätt riktning. Det blir svårt att visa exakt hur man gör eftersom att det blir en hel del beräkningar och man kan spendera ordentligt med tid på sånnt här.
För det första så vill du nog inte ta frånluften från byggnad A till byggnad B eftersom att den luften är ofräch, det vill säga rik på CO2 och annat snusk som luft får av att vara bland folk. Du ska inte bara öka luftflödet. Byggnaden har ett planerat luftflöde som du inte kommer tjäna ett dugg på att överskrida. Det du kan göra är väll att leda Frånluften från byggnad A till en värmeväxlare i byggnad B och sedan leda ut den.
Om du hade tänkt dig något i stil med ett element i byggnad B med luft som medium så föreslår jag att du läser på om konvektion och energiförlust i ledningar. Lägg extra tyngd på de enhetslösa talen som Nussels tal, Prantls tal och Reynolds tal då du behöver vara bekväm med dessa för att kunna räkna ut värmeövergångskoefficienter osv. Värmestrålning är också något som är bra att veta om eftersom att mycket av värmen leds ut i luften genom långvågig strålning.
Hoppas du vet vart du ska leta nu i alla fall och att det här var till lite hjälp. Får man fråga förresten om du hade tänkt att bygga något på riktigt eller om det bara är ett pedagogiskt tankeexperiment? Blir lite nyfiken...
Börja med att plugga på det här så kommer du nog en lite bit på vägen.

>>DiscoDoo420
Tack för för ditt svar.

Jag uttryckte mig nog lite otydligt. Jag har alltså inte tänkt ta luften i lokal A och pumpa in den i lokal B. Tanken var att ta den ventilationsluft som tas utifrån och ska in i lokal och först leda den genom typ ett kopparrör några varv runt i lokal A för att förvärmas där så den inte är så kall. Till-luften är alltså hela tiden isolerad från A-lokalen, den bara värms upp som i en värmeväxlare. Problemet med att använda en balansekvation för en värmeväxlare är ju att den kräver två flöden. Jag har ju bara ett flöde genom ett varmt utrymme.

I princip så är det ju som ett element som jag leder kall luft igenom som då värms upp pga den högre temperaturen i rummet. Men hur räknar man ut hur mycket värmeenergi som kan utvinnas?

Det är ett teoretisk projekt som jag gör för en projektkurs i min utbildning. Dock så är scenariot och vissa mätningar från verkliga förhållanden.

Jaha. Hade du altså tänkt att sedan ventilera B med den luften? Tror jag förstår... Kan tyvärr säga redan nu att detta inte kommer bli lönsamt eftersom att energi går åt när du leder luften från A till B och den energin hade du lika gärna kunnat använda till att värma upp B, men skitsamma.
Börja med den här ekvationen som beskriver värmeövergång från ett strömmande medium (luft i A) till en yta (rören).

(Fi)=aA(T1-T2)

När (Fi) är värmeövergången [W], a [W/m^2K] är värmeövergångskoefficienten, A [m^2] är ytan och T1 och T2 [K] är temperaturen på mediet respektive ytan.
a beräknar du så här.

a=l/D0,3(9,82dcD^3(T1-T2) / (lT1v^2))^(1/4)

Då l [W/mK] är materialets värmeövergångskoefficient, D [m] är rörets diameter, d [kg/m^3] är luftens densitet, c [J/kgK] är luftens specifika värmekapacitet, v [N/m^2] är luftens kinematiska viskositet.

Jag har då använt Graschofs och Prantls tal för att räkna ut Nussels tal och därmed fått ett uttryck för värmeövergångskoefficienten, a.
Du räknar då ut (Fi) som visar hur mycket energi som överförs till röret per tidsenhet. Detta kommer att variera med längden på röret osv så det lättaste är nog att skriva rör-temperaturen som en possitionsfunktion av flödet (vanligtvis 0,35 l/sm^2) och sedan integrera för att få ett värde på (fi) för hela systemet. Sedan så ska röret överföra energin till luften i dessa men räkna först lite på det här så du känner dig bekväm och pm:a mig sedan för vidare instruktioner.

Jag kan inte heller svära på att allt det här är helt rätt så om någon annan här orkar läsa igenom så gör gärna det och berätta vad ni tror.

Tjena!

Tror jag förstår ungefär vad som händer. Liknar mycket ekvationen för en värmeväxlare. Men vad jag saknar i din föklaring är tagen hänsyn till luftflödet genom röret. Jag vill ju kunna beräkna hur mycket luft jag kan pumpa genom uppvärmningsröret utan att temperaturen på luften blir för kall. Och ju mer ludt som går igenom desto måndre uppvärmning per luftenhet.

Angående lönsamheten. Eftersom lokal B ändå måste ventileras med friskluft, så måste det ju ändå pumpas in luft. Att pumpa ventilationsluften genom ett rör som går genom lokal A borde ju inte öka ventilationskostnaden avsevärt, det blir bara något längre sträcka som luften ska pumpas. Men eftersom luften då förvärms så behövs den ju inte värmas upp lika mycket (eller något alls) av de luftvärmare som annars används för att värma upp ventilationsluften.