Wie berechne ich, wie lange es dauert, bis sich Wasser von 22 °C auf 35 °C erwärmt?

Ich bin Mikrobiologe und meine Physik reicht nicht aus, um das herauszufinden. Ich habe unsere technische Abteilung gebeten, eine Temperaturkartierung des Schiffs durchzuführen, aber sie können das nicht für mich tun. Ich habe einen zylinderförmigen Edelstahltank. Ich weiß nicht, wie dick es ist, aber schätze es auf 1/2 cm bis 1 cm, wenn das wichtig ist. Es wird damit gefüllt 1600 L Fermentationsflüssigkeit (ich würde vermuten, dass Wasser oder Bier eine ähnliche zu verwendende Flüssigkeit wären). Ich schätze, dass der Tank ein Fassungsvermögen von hat 2000 L ( 2 × 10 6 cm 3 ). Das "Wasser" wird bei ~ sein 22 ° C und wird in einem Inkubator (Luftheizung) eingestellt 35 ° C. Ich brauche eine Schätzung, wie lange es dauern wird, bis diese Flüssigkeiten mindestens ankommen 34 ° C im Luftbadinkubator.

Ich habe versucht, das selbst herauszufinden und bin auf die Formel gestoßen A / T = K A ( T H − T C ) / D . Aber es zu lösen ist ein anderes Ballspiel. Ich weiß nicht, wie ich herausfinden soll, was jeder Buchstabe bedeutet, um dieses Rätsel zu lösen.

Gibt es andere Variablen oder Gleichungen, die ich brauche, um das herauszufinden?

Wie erwärmt der Inkubator es? Bläst es warme Luft über das Wasser? Bläst er warme Luft um den Tank herum ? Ich bezweifle, dass Ihre generische Formel hier zu gut zutrifft. Allgemein; Wärmeübertragung wie diese hängt von der Geometrie ab. In diesem Fall; wo es konvektive Wärmeübertragung verwendet; Auch die Richtungen und Geschwindigkeiten der Luft spielen eine entscheidende Rolle. Grundsätzlich müssen Sie herausfinden, wie genau Sie sein müssen; das bestimmt, wie Sie es modellieren müssen.
Wenn die Hardware bereits vorhanden ist, machen Sie das Experiment!
Ich stimme dem Experiment zu, aber es ist eine andere Abteilung, die über die gesamte Ausrüstung verfügt (mehrere Bundesstaaten entfernt), und ich bin ihnen ausgeliefert. Sie haben nicht zugestimmt, es für mich zu leiten.
JMac, Es ist warme Luft, die über / um einen zylindrischen Tank bläst. Es handelt sich um einen auf 35 °C eingestellten beheizten Raum mit konstantem Luftstrom. Es gibt keinen Luftstrom im Tank. Ich überlegte, ob es zu kompliziert wäre, es herauszufinden.
Diese Frage ist möglicherweise besser für Engineering SE geeignet.
@CrystalDay hast du das Experiment am Ende ausprobiert?
Ich habe es im kleinen Maßstab versucht, so gut ich konnte, im Labor. Ich habe 11 l Wasser in den Inkubator gegeben und es dauerte ~8 Stunden, um sich von Raumtemperatur auf 36 °C aufzuwärmen. Die technische Abteilung ignoriert leider immer noch meine Anfragen nach Temperaturkartierung im vollen Maßstab.

Antworten (1)

Im besten Fall geht die gesamte Energie aus dem Inkubator ins Wasser. Teilen Sie die Energie, die benötigt wird, um die Wassertemperatur zu erhöhen, durch den Leistungsbedarf/Leistungsaufnahme des Inkubators (in Watt), um eine Best-Case- Schätzung zu erhalten.

Die Wärmekapazität des Wassers ist 4.18   J / G ° C und da seine Dichte ist 1000   G / L dann ist die Wärmekapazität 4180   J / L ° C oder 4180 Joule pro [Liter * Temperaturdifferenz in Celsius]. Sie haben 1600 l Wasser, das Sie auf 12 Grad Celsius bringen möchten, also:

4180   J / L K   × 1600   L   × 12   ° C   =   80   M J

Als Arbeitsbeispiel habe ich dieses Handbuch für den Thermo Scientific Precision Modell 815 Kühlinkubator - Mikroprozessorgesteuert gefunden . Es hat eine Kapazität von 566 L:

4180   J / L K   × 566   L   × 12   K   =   28   M J

und maximaler Energieverbrauch von 600 W:

28   M J 600   W =   13   H R S

Wie berechne ich, wie lange es dauert, bis sich Wasser von 22 °C auf 35 °C erwärmt?
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