Wasser um 16 Kelvin kühlen, Berechnung. Brauche dringend Hilfe (Bachelorarbeit)

Wissenschaft Physik
#1

Hallo Zusammen,

ich brauche dringend Hilfe.

Es existiert ein 2000 Liter Vorlaufspeicher, der durch eine Kältemaschine stetig auf 4 °C gehalten wird. Wir wollen das Gerät aber am Wochenende ausschalten, wegen der Kosteneinsparung. Wir gegen davon aus, dass sich das Wasser übers Wochenende auf RT (20 °C) erwärmt. Ich möchte jetzt ermitteln, wie viel Energie die Anlage einsetzen muss, um das Wasser wieder auf 4 °C zu bekommen.

Ich habe mir folgendes gedacht und wollte mal fragen, ob das so stimmt…

Q = m * c * delta t

Q = 2000 kg * 4200 Joule * 16 K

Q = 134.400.000 J

Um die Arbeit zu bestimmen, das Ganze mit 3600 dividieren.

Somit habe ich 37,33 kWh

Die Kälteanlage hat eine max. Kühlleistung von 295 kW bei einer elektrischen Leistungsaufnahme von 88 kW…

Also gilt: 37,33 kWh/295 kW = 0,12 h

0,12 h * 88 kW = 10,56 kWh elektrische Energie…

Ist das so richtig oder gibt es bei der Kühlung von Wasser noch andere Faktoren zu beachten. Soweit ich weiß ist es ja egal, ob ich Wasser kühle oder wärme…die Wärmeenergie ist trotzdem die gleiche…egal ob ich 1 kg um 1 K kühle oder erwärme…

Ich finde mein Ergebnis nur sehr niedrig und kann mir nicht vorstellen, dass in 0,12 h etwa 2 Kubikmeter Wasser auf wieder auf 4 Grad gekühlt wird…

Bitte um Feedback.

Danke!

P = Q / 3600

P = 37.333,33 Wh bzw 37,33 kWh

#2

Eigentlich ist c bei 20°C 4186 J/(kg * K)
Bitte nicht mit den Einheiten schluddern!

Q ist bereits eine Energie, hier die Wärme.
Du musst nicht durch 3600 dividieren, um eine Arbeit zu ehalten.
Du musst durch 3600J/kWh dividieren, um die Größe umzurechnen.

Du gehst davon aus, dass die Kältemaschine 0,12h mit voller Leistung arbeitet,das wird sie in der Realität vermutlich nicht.
Die Berechnung dient einer ungefähren Abschätzung, daher halte ich dies trotzdem für legitim.

Hömma, datt Teil macht 295kW!
Überleg mal, du würdest 14 elektrische Durchlauferhitzer auf deine 2000l Wasser loslassen, da würdest du doch sicher verstehen, dass nach 7,2 Minuten das Wasser um 16K wärmer würde.

P? P ist doch die Leistung.

Und kümmer dich mehr um die korrekte Behandlung der Maßeinheiten!

#3

Danke für deine rasche Antwort!

Das mit den Einheiten habe ich hier bisschen zu locker gesehen, in meiner Arbeit habe ich dies jedoch alles nach meiner Formelsammlung akkurat niedergeschrieben. Trotzdem Danke für den Hinweis!

Ja ich kann mir das nur schwer vorstellen, vor allem unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Anlage 24/7 den Vorlauf auf 4 °C hält und die Arbeitszeit pro Tag (Wochenende frei) lediglich 8 Std. für diesen Arbeitsbereich ist. Habe mal für 7 Tage den Stromverbrauch gemessen und dem Lastgang nach fährt die Anlage fast ununterbrochen und hat dabei im Schnitt eine Leistungsaufnahme von 28 kW (Ursache noch unklar, Vermischung mit Warmwasser möglich durch undichtes Ventil)… Alleine fürs Wochenende lag der Stromverbrauch bei 1200 kWh…for nothing… und wenn ich jetzt mal meinen berechneten Wert gegenüberstelle und feststelle…Es reicht wenn wir das Gerät eine Stunde vor Schichtbeginn aktivieren und dabei werden dann nur 12 kWh Strom verbraucht (lass es auch 50 kWh sein)… Ja dann bin ich erst mal erschrocken und stelle meine eigene Berechnung infrage. Vielleicht kannst du das ja nachvollziehen :stuck_out_tongue:

#4

Wie bitte? Du dividierst Energie durch eine Stunde und erhälst Energie? Diese 37.33 k haben die Einheit W/h und nicht Wh!
Und ganz unten gibst du die Leistung an und schreibst als Einheit Wh!!!

Exkurs: „Watt“ (W) ist „Joule/Sekunde“ (J/s) oder 3600 „Joule/Stunde“ (J/h). Entsprechend ist „Wattstunde“ (Wh): Wh = W * h = J / h * h = J. Bedeutet: „Wattstunde“ (Wh) oder „Kilowattstunde“ (kWh) ist eine Energie/Arbeit, keine Leistung!

Okay, Nachrechnen meinerseits ergibt, dass du faszinierenderweise die richtigen Werte bekommst, obwohl du gnadenlos Einheiten vergewaltigst. Ich hätte gedacht, dass du auch falsche Zahlenwerte dadurch bekommst. Naja, wenn du in diesem Einheitenchaos durchblickst… :smiley:
BTW: Rechnen mit gerundeten Werte ist hier auch ziemlich schlimm. Wenn man mit „exakten“ Werten rechnet, erhält man hier beispielsweise E_el = 11.14 kWh und nicht 10.56. Lediglich bei Runden auf ganze Zahlen ist das nicht signifikant - und Werte von 10 oder 11 auf ganze Zahlen zu runden erscheint nicht sinnvoll.

#5

Hallo,

warum sollte das Runden bei einer Abschätzung schlimm sein?
Oder glaubst du tatsächlich, dieser von dir errechnete „exakte“ Wert würde mit dem Meßwert übereinstimmen? :joy:

Gruß
Pontius

#6

Es geht ums Prinzip :stuck_out_tongue:
Aber stimmt, das ist ja nur eine Überschlagsrechnung. Ich bin kein (werdender) Ingenieur, weswegen ich korrekteres Rechnen gewohnt bin.

#7

Mein Weltbild wäre völlig am Boden, wenn es wahr wäre dass
es sich bei dem Fragesteller um einen solchen handelt

#8

Mensch Peter, ich wäre am Boden zerstört wenn es sich bei der 57 in deinem Namen um dein Alter oder Geburtsjahr und nicht um deine Konfektionsgröße handelt.

Wundere mich generell, wie viele Klugscheisser durch die Foren tollen und eine große Klappe haben. Im Berufsleben oder zu Hause aber eine kleine Nummer sind. Kenne dich zwar nicht, aber niemand der wirklich beschäftigt ist, lungert hier durchs Forum um Beiträge ohne Mehrwert zu kommentieren.

Und 1. Ich bin angehender BEng Wirtschaftsingenieurwesen dessen technische Studieninnhalte nicht sehr tiefgründig waren.

  1. Mein Fokus liegt auf Marketing und Vertrieb

  2. Der Ansatz den ich gewählt habe war richtig. Das Ergebnis war auch richtig, nur habe ich in der Hektik statt Joule/kg*K einfach nur Joule geschrieben. Ausserdem ist es mir bewusst dass ein J = Ws ist und wie ich diese in kWh umrechne ist mir ebenfalls bekannt. Die Art und Weise wie ich es definiert bzw. beschrieben habe war nur nicht gerade optimal.

  3. Ich habe die Frage einfach nur gestellt weil ich mir sicher sein wollte, dass ich nichts übersehen bzw. vergessen habe.

  4. In Zukunft werde ich keine Fragen mehr in Foren stellen, weil man ja direkt als blöd betitelt wird, wenn man ein Frage stellt die für andere klar ist. Bei uns in der Hochschule hat man gelernt, dass keine Frage zu blöd ist. Mag sein dass du ein besseres technisches Verständnis hast, aber ob du deine soziale Inkompetenz damit ausgleichen kannst ist fraglich.

  5. Hätte dich gerne mal gesehen wenn du mir das persönlich gesagt hättest.

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#9

Ich hätte mir nie solche Chefs wie Max Grundig gewünscht, aber langsam wächst bei mir der Wunsch nach einer Renaissance.

Ich kann dir auch gern persönlich sagen und praktisch belegen, welches Kroppzeugs meiner Meinung nach heutzutage aus den „Hoch“schulen auf die Betriebe losgelassen wird.