Hallo!
Warum dauert die Abkühlung eines größeren Werkstücks länger, wie die eines kleineren?
Hallo,
Ich gehe mal davon aus, dass das Werkstück nicht aus Blech oder ähnlich dünnem Material besteht, sondern einigermaßen massiv ist. Dann lässt es sich ganz einfach durch die Masse erklären. Je größer die Masse, desto mehr Energier (z.B. Wärme) kann es dann speichern. Wenn ich also einen Klotz Metall mit den Kantenlängen von 1 cm auf 50 Grad erwärme und abkühle, kann die Wärme schneller abgegeben werden, wie bei einem Klotz mit der Kantenlänge 10 cm…
Ich hoffe ich konnte helfen,
Bernd
Hallo:
Warum dauert die Abkühlung eines größeren Werkstücks länger,
wie die eines kleineren?
…weil grob gesagt ein größeres Teil mehr Masse hat und somit einen größeren Wärmeinhalt (bei sonst gleichen Abkühlbedingungen im Vergleich zu einem kleineren Teil aus gleichem Werkstoff).
Die Formel ist IMHO Q = m*c*delta theta
Q = Wärmemenge
m = Masse
c = spez. Wärme
delta theta = Temperaturdifferenz
Warte noch ein bißchen, es werden sicherlich noch bessere und ausführliche Erklärungen folgen.
Gruß:
Manni
Der größere Klotz (mit 10 cm) hat jedoch auch eine größere Fläche, um die Wärme abzugeben.
kann ich es u.U. mit dem A/V bzw. V/A-Verhältnis erklären?
V=Volumen
A=Oberfläche
Kann ich generell sagen…Je kleiner dass A/V Verhältnis desto länger dauert die Abkühlung?
und… haben schwerere Bauteile generell ein kleineres A/V-Verhältnis?
Danke für die Antwort.
In diese Richtuung gehen meine Überlegungen auch.
Ein großes Bauteil hat einen größeren Wärmeinhalt.
Mein weiterer Gedanke…dass große Bauteil hat aber auch eine größere Fläche über die es die Wärme wieder abgeben kann!
Kann ich es mit dem A/V-Verhältnis erklären?
d.h. je kleiner A/V, desto langsamer die Abkühlung?
UND… ist bei größeren bzw. schwereren Bauteilen A/V stets kleiner?
Ich bin Biologe und kanns nur über den Weg erklären:
Wenn sich die Größe eines Tieres ändert, wächst das Volumen im Kubik und die Oberfläche aber nur im Quadrat (siehe: http://de.wikipedia.org/wiki/Bergmannsche_Regel) Ich wäre jetzt einfach mal so unverschämt und würde das auch auf das Werkstück übertragen (da meiner Meinung nach nix dagegen spricht) aber ich bin in Physik noch nie die Leuchte gewesen. Vllt kann mans damit besser bzw schlüssiger erklären…
Bernd
Hallo Fragewurm,
Kann ich es mit dem A/V-Verhältnis erklären?
d.h. je kleiner A/V, desto langsamer die Abkühlung?
Ja.
Die Wärme kann ja nur über die Oberfläche abgegeben werden.
Die gespeicherte Wärme ergibt sich aus
V * SpezifischeWärmeKapazität * TemperaturDifferenz
Bei unterschiedlichem Formen, aber selben Temperaturverhältnissen und Material, kannst du über A/V rechnen.
UND… ist bei größeren bzw. schwereren Bauteilen A/V stets
kleiner?
Bei der selben Form schon.
Allerdings werden 100kg ausgebreitete Alufolie schneller abkühlen als eine 10kg ALU-Kugel.
MfG Peter(TOO)
Hallo,
Wenn sich die Größe eines Tieres ändert, wächst das Volumen im
Kubik und die Oberfläche aber nur im Quadrat (siehe:
http://de.wikipedia.org/wiki/Bergmannsche_Regel)
Die gilt aber nur für ideale Tiere, sprich Kugeln!
Beim Elefant z.B. etwas besser realisiert als beim Menschen.
:Ich wäre
jetzt einfach mal so unverschämt und würde das auch auf das
Werkstück übertragen (da meiner Meinung nach nix dagegen
spricht) aber ich bin in Physik noch nie die Leuchte gewesen.
Vllt kann mans damit besser bzw schlüssiger erklären…
Dagegen spricht einfach, dass die Oberfläche sehr unterschiedlich gestaltet sein kann. Z.B. die Kühlrippen an Motoren, CPUs usw. vergrößern die Oberfläche um Wärme besser abzuführen, das Volumen muss sich hierbei nicht ändern.
Mach folgendes Experiment:
erhitze 2 mal 1 l Wasser bis zum kochen.
1 l füllst du in eine kugelförmige Karaffe
den anderen Liter auf eine flache Fläche
Was wird schneller kalt?
Gruß Volker
Bernd
Du hast Recht. Ich ging jetzt gerade (wie z.B. in meinem ersten Beispiel) von zwei exakt baugleichen Körpern aus. Also ein Würfel mit Kantenlänge 1 cm und einer mit 10 cm. Darauf würde das ja z.b. auch passen. Auch wenn die Kugelform da nicht so optimal verwirklicht ist 
Aber ich meine aus der ursprünglichen Fragen herausgelesen zu haben, dass es sich um ähnliche Werkstücke handelt. Also eben nicht um eine Folie und eine Kugel und wollte das (mangels Physikkenntnis) eben biologisch erklären.
Suboptimal, ich weiß, aber es wurde ja schon korrekt bemerkt, dass es auf das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ankommt.
Bei den betrachteten WErkstücken handelt es sich nur um Zylinder (aus Stahl)
Ich habe noch eine Zusatzfrage…
Szenario:
Ein Zylinder mit d=210mm und h=380mm wird im Ofen auf 1320°C erwärmt. Danach mit einem Greifer(Temperatur unbekannt) bis zu einer Umformanlage transportiert und dort abgestellt. Dort steht der Zylinder noch etwa 5-10 Sekunden bevor die Umformung beginnt. Dauer des kompletten Transportvorgangs: 60 Sekunden.
Nach Angaben des Messtechnikers hat der Zylinder dann kurz vor der Umformung eine Temperatur von 1250°C (die Temperatur sank in etwa um 70°C)
(die Temperatur wird als mittlere Temperatur betrachtet. Ich weiss dass es im Werkstück einen Temperaturgradienten gibt, der aber sozusagen vernachlässigt wird)
…
Nun habe ich in weiteren Messungen Zylinder mit anderen Abmessungen:
z.B d=100mm und h=100mm
bzw. d=150mm und h=300mm
Die Ofentemperatur beträgt in diesem Fall 1100°C. Die weiteren Bedingungen entsprechen dem angebenen Szenario (s.oben)
Hat jemand ne Ahnung wie ich die Temperatur dieser Zylinder abschätzen kann? kann ich irgendeinen Vergleich mit der Szenario-Angabe oben machen und so auf die Temperatur schließen? (Die Temperaturbestimmung ± 10°C wären schon sehr gut)
Berechnen ist problematisch.Da der Wärmeübergangskoeffizient alpha, sowie spezifische Wärmekapazität bei diesen Temperaturen nicht bekannt sind.
Würd mich freuen, wenn ihr mir einen Tip geben könntet, wie ich T abschätzen könnte
Hallo,
Warum dauert die Abkühlung eines größeren Werkstücks länger,
wie die eines kleineren?…weil grob gesagt ein größeres Teil mehr Masse hat und somit
einen größeren Wärmeinhalt (bei sonst gleichen
Abkühlbedingungen im Vergleich zu einem kleineren Teil aus
gleichem Werkstoff).
Demnach kühlt ein großes Blech mit 10m² Fläche und 1mm Dicke deutlich
langsamer ab, als ein kleines Blech mit 1m² Fläche und 3mm Dicke???
Das wird aber nicht so sein.
Die Formel ist IMHO Q = m*c*delta theta
Q = Wärmemenge
m = Masse
c = spez. Wärme
delta theta = Temperaturdifferenz
Und was ist mit der effektiven Fläche?
Die Formel gibt nur die Wärmemenge an aber sagt nix über die
Geschwindigkeit der Abkühlung aus.
Obige Behauptung gilt also nur unter bestimmten der Bedingung!
Entscheidend ist bei gleichen Umgebungsbedingungen für die Abkühlung
das Verhältnis von Masse zu Oberfläche.
Bei äquivalenter Form und gleichem Material nimmt die Masse mit der
3. Potenz zu den Außenabmessungen zu, aber die Oberfläche nur mit 2. Potenz.
Gruß Uwi
Hallo,
Ein Zylinder mit d=210mm und h=380mm wird im Ofen auf 1320°C erwärmt.
Nach Angaben des Messtechnikers hat der Zylinder dann kurz vor
der Umformung eine Temperatur von 1250°C (die Temp. sank in etwa um 70°C)
Nun habe ich in weiteren Messungen Zylinder mit anderen Abmessungen:
z.B d=100mm und h=100mm bzw. d=150mm und h=300mm
Die Ofentemperatur beträgt in diesem Fall 1100°C. Die weiteren
Bedingungen entsprechen dem angebenen Szenario (s.oben)
Hat jemand ne Ahnung wie ich die Temperatur dieser Zylinder
abschätzen kann? kann ich irgendeinen Vergleich mit der
Szenario-Angabe oben machen und so auf die Temperatur
schließen? (Die Temperaturbestimmung ± 10°C wären schon sehr gut)
Das wäre besser als 1%. Da muß man schon sehr optimistisch sein.
Berechnen ist problematisch.Da der Wärmeübergangskoeffizient
alpha, sowie spezifische Wärmekapazität bei diesen
Temperaturen nicht bekannt sind.
Diese Überlegung basiert auf völlig falsche Annahmen.
Bei diesen Temperaturen erfolgt die Wärmeabgabe zum aller größten Teil
durch Strahlung!
http://de.wikipedia.org/wiki/Stefan-Boltzmann-Gesetz
Deshalb solltest du die Abkühlung durchaus ganz gut abschätzen können,
sofern die Umgebungsbedingungen bekannt sind.
Würd mich freuen, wenn ihr mir einen Tip geben könntet, wie
ich T abschätzen könnte
Ja bitte.
Als erstes mache ein Abschätzung für den großen Körper mit bekannten
Abkühlverhalten. Damit kannst du noch gewisse Korrekturen vornehmen
z.B. Emisionsgrad bestimmen. Da die Abstrahlung bei diesen temp. ganz
erhebliche Werte annimmt, kann evtl. der Wärmewiderstand im Körper auch
einen gewissen Effekt ausmachen.
Gruß Uwi
Hallo,
Warum dauert die Abkühlung eines größeren Werkstücks länger,
wie die eines kleineren?…weil grob gesagt ein größeres Teil mehr Masse hat und somit
einen größeren Wärmeinhalt (bei sonst gleichen
Abkühlbedingungen im Vergleich zu einem kleineren Teil aus
gleichem Werkstoff).
Lies richtig:
1: „Grob gesagt…“
2: „bei sonst gleichen Abkühlbedingungen…“
Demnach kühlt ein großes Blech mit 10m² Fläche und 1mm Dicke
deutlich
langsamer ab, als ein kleines Blech mit 1m² Fläche und 3mm
Dicke???
Das sind nicht die gleichen Abkühlbedingungen.
Das wird aber nicht so sein.
Na, meinst Du, das wüßte ich nicht auch?
Und was ist mit der effektiven Fläche?
Die Formel gibt nur die Wärmemenge an aber sagt nix über die
Geschwindigkeit der Abkühlung aus.
Danach hatte der UP nicht gefragt und die Formel gibt nur die Wärmemenge an. Und die Formel ist für die Wärmemenge, die abzuführen ist, richtig.
Obige Behauptung gilt also nur unter bestimmten der Bedingung!
Genau das hatte ich doch gesagt. Was soll das also?
Entscheidend ist bei gleichen Umgebungsbedingungen für die
Abkühlung
Danach hatte der UP nicht gefragt.
Gruß:
Manni
Du hast Recht. Ich ging jetzt gerade (wie z.B. in meinem
ersten Beispiel) von zwei exakt baugleichen Körpern aus. Also
ein Würfel mit Kantenlänge 1 cm und einer mit 10 cm. Darauf
würde das ja z.b. auch passen. Auch wenn die Kugelform da
nicht so optimal verwirklicht ist
So war die Frage auch unausgesprochen zu verstehen:
Auch ein gleicher Werkstoff ist unausgesprochene Voraussetzung.
Aber ich meine aus der ursprünglichen Fragen herausgelesen zu
haben, dass es sich um ähnliche Werkstücke handelt. Also eben
nicht um eine Folie und eine Kugel und wollte das (mangels
Physikkenntnis) eben biologisch erklären.Suboptimal, ich weiß, aber es wurde ja schon korrekt bemerkt,
dass es auf das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ankommt.
Hallo,
Du hast Recht. Ob es von der Fläche abhängt, hatte der UP nicht gefragt. Ich habe eine Ähnlichkeit der Werkstücke vorausgesetzt.
Der UP sprach nur groß und klein.
Unter der Vorausssetzung gleicher Abkühlbedingungen bedeutet das, daß die Geometrie ähnlich sein muß.
Wenn Du z.B. ein Stahlgewicht von 7,85 kp (ein Würfel von 10 cm Kantenlänge) auf Blech mit einer Stärke von z.B. 0,5 mm auswalzt, stehen 600 cm² (Würfel) dann 20.000 cm² Blech gegenüber.
Klar, daß diese Fläche schneller abkühlt obwohl das Teil „größer“ ist
als der „kleine“ Würfel.
Gruß:
Manni
Hallo,
Warum dauert die Abkühlung eines größeren Werkstücks länger,
wie die eines kleineren?…weil grob gesagt ein größeres Teil mehr Masse hat und somit
einen größeren Wärmeinhalt (bei sonst gleichen
Abkühlbedingungen im Vergleich zu einem kleineren Teil aus
gleichem Werkstoff).Lies richtig:
1: „Grob gesagt…“
Ah ja, „Grob gesagt“ bedeutet also, die Aussage kann beliebig sein.
2: „bei sonst gleichen Abkühlbedingungen…“
Hä, was hat denn die Größe und Form eine Werkstücks mit den
Abkühlbedingungen zu tun?
Demnach kühlt ein großes Blech mit 10m² Fläche und 1mm Dicke
deutlich langsamer ab, als ein kleines Blech mit 1m² Fläche und 3mm
Dicke???Das sind nicht die gleichen Abkühlbedingungen.
Doch, bei genau gleichen Abkühlbedingungen!
Ich definiere „gleiche Abkühlbedingungen“ allerdings nicht als Form
und Abmaße des Werkstücks; sondern wie üblich als gleiche Ausgangstemp.
und gleiche Umgebungsbedingungen während der Abkühlung.
Und was ist mit der effektiven Fläche?
Die Formel gibt nur die Wärmemenge an aber sagt nix über die
Geschwindigkeit der Abkühlung aus.Danach hatte der UP nicht gefragt
Ah ja, aber nach der Wärmemenge hat er gefragt???
Oder doch eher nach der Abkühlzeit?
Solltest evtl. doch noch mal nachlesen?
und die Formel gibt nur die Wärmemenge an.
Und die Formel ist für die Wärmemenge, die abzuführen ist, richtig.Obige Behauptung gilt also nur unter bestimmten der Bedingung!
Genau das hatte ich doch gesagt. Was soll das also?
Ist schon recht
Gruß Uwi
Hallo,
Ah ja, „Grob gesagt“ bedeutet also, die Aussage kann beliebig
sein.2: „bei sonst gleichen Abkühlbedingungen…“
Hä, was hat denn die Größe und Form eine Werkstücks mit den
Abkühlbedingungen zu tun?
Kack Du ruhig weiter Deine Krümel.
Im P. von Kasse v. 22.03.09, 21:05 kannst Du ja lesen, daß es sich bei seiner Frage jeweils um Rundmaterial handelt (mal größer, mal kleiner).
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Meine Aussage ist also völlig richtig.
Hallo mein lieber Manni ,
Kack Du ruhig weiter Deine Krümel.
Aba mei gutsta, wer wird’n gleich an de Decke gehn,
greif lieber zur F6.
http://imagesa.ciao.com/ide/images/products/normal/8…
Das Physikbrett ist nicht zum Plaudern da.
/t/koerper-rollt-eine-schiefe-ebene-nach-oben-aus/49…
Im P. von Kasse v. 22.03.09, 21:05 kannst Du ja lesen, daß es
sich bei seiner Frage jeweils um Rundmaterial handelt (mal
größer, mal kleiner).
Deine Aussage ist also völlig zufällig zum Teil richtig,
auch wen sie natürlich nicht die ursprüngliche Frage beantwortet.
Sehr amüsierte Grüße
Uwi
Hallo
Kack Du ruhig weiter Deine Krümel.
Aba mei gutsta, wer wird’n gleich an de Decke gehn,
Ich habe Dich nur selbst aus einem früheren P. von Dir zitiert.
Im P. von Kasse v. 22.03.09, 21:05 kannst Du ja lesen, daß es
sich bei seiner Frage jeweils um Rundmaterial handelt (mal
größer, mal kleiner).Deine Aussage ist also völlig zufällig
zum Teil richtig,
Nein nicht zufällig, sie war Bestandteil meiner Voraussetzung gleicher Abkühlbedingungen. Da habe ich ähnliche Teile vorausgesetzt.
Ich habe auch vorausgesetzt, daß beide Teile im selben Ofen erwärmt werden müssen, damit die Verzunderung gleich ist. Bei einer Ofenerwärmung verzundern Teile stärker, als bei einer Induktionserwärmung. Eine unterschiedliche Verzunderung ändert die Abkühlbedingungen ebenfalls. Das ist meine praktische Erfahrung in der Schmiedeindustrie (fehlt Dir möglicherweise).
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Das ist meine praktische
Erfahrung in der Schmiedeindustrie
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Gut zu wissen 
Ich mache im Moment übrigens Untersuchungen zum Freiformschmieden!
Hast du da Erfahrung?
Insbesondere mit der Anwendung von Fließkurven und der Kraftberechnung?
Gruß
kasse1
P.S: hört auf zu streiten
Hallo,
Gut zu wissen
Hast du da Erfahrung?
Ich habe viele Jahre Wendelförderer zur Vereinzelung von Knüppeln vor Induktions- und Gasöfen in Schmieden geliefert und insofern bin ich mit diesem Thema etwas vertraut, da oft auch zu meinem Lieferumfang Kettenförderer,Stabrutschen, Blockbrechvorrichtungen und Ausschußweichen zum Transport der glühenden Teile zur Presse/Hammer gehörten.
Hier mußten bestimmte Geschwindigkeiten eingehalten werden, damit sich die glühenden Knüppel nicht zu stark abkühlten und der Verzunderung Vorschub geleistet wurde.
P.S: hört auf zu streiten
Meine ursprüngliche Antwort war so allgemein gefaßt, traf aber den Kern Deiner Frage ziemlich genau, so daß ein Streit überhaupt nicht erforderlich war und auch kein Anlass vorlag.
Es liegt an der Wesensart des anderen P., jeden Grund für eine Mäkelei zu suchen, oder sahst Du einen Anlaß, über meine erste Antwort zu palavern und Widersprüche zu kreieren:wink:?
Mit der späteren Angabe Deines Teilespektrums war sah ich meine Annahme/Antwort bestätigt.
Gruß:
Manni