Kühlleistung ausrechnen

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daleipi
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Kühlleistung ausrechnen

#1

Beitrag von daleipi »

OK,

es ist hier bestimmt jemand mit ausreichenden Physikkenntnissen der etwas Licht in diese Sache bringen kann.

ich möchte gern ausrechnen wieviel Kühlleistung ich brauche um 20 Liter Würze von Kochtemperatur auf 20°C zu bringen.

da ich keine Ahnung hab wie das geht nehme ich mal an daß ich die gleiche Leistung zum Kühlen wie zum Erwärmen brauche.

Wenn jetzt folgenes gilt: Um 1 kg Wasser um 1°C zu erwärmen sind 4.187 J erforderlich und P(W) = E(J) / t(s)

dann

wären das bei 20 Liter 83.740 J für 1°C Temperaturunterschied und 6.699.200 J für die 20 Liter und 90°C Temperaturunterschied.

dieser Temperaturunterschied soll jetzt in 30 Minuten/1.800 Sekunden erreicht werden.

somit wären 3721,78 Watt nötig um das zu erreichen.

kommt das hin??????????????????????????????

LG
Stefan
Düssel
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Re: Kühlleistung ausrechnen

#2

Beitrag von Düssel »

Deine Frage kann ich Dir nicht beantworten, deshalb ein wenig oT.

Stellt sich die Frage womit Du kühlen möchtest? Elektrisch, mit Begleitkühler?
Mein Gegenstromkühler (Kupferrohr in Schlauch) kühlt mit Leitungswasser -auch im Sommer- 35 Liter in 20 Min. auf 20°C.
Gruß Heiner
fg100
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Re: Kühlleistung ausrechnen

#3

Beitrag von fg100 »

daleipi hat geschrieben: Samstag 23. September 2017, 01:09
wären das bei 20 Liter 83.740 J für 1°C Temperaturunterschied und 6.699.200 J für die 20 Liter und 90°C Temperaturunterschied.
Deine 6700 kJ sind richtig. Du meintest aber 80°C Temperaturdifferenz. Mit den 80°C hast du auch gerechnet.

ca. 3,7 kW passen
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§11
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Re: Kühlleistung ausrechnen

#4

Beitrag von §11 »

Selbst mir sehr geringen Physikkentnissen ist das möglich. Dein Ansatz ist gut. Allerdings, und da bist du in großer Gesellschaft, fehlt dir eine wichtige Angabe.

Leistung ist immer Arbeit/ Energie je Zeit.

Die Frage ist also in welcher Zeit soll das Ganze passieren?

Was zusätzlich sehr komplex wird sind die Verluste durch Wirkungsgrade und Übergänge. Blöderweise werden im Haushaltsbereich selten die Kälteleistung von Kühlschrank oder Kühltruhe angegeben. Das ist die Energiemenge die das System an Wärme "wegschaffen" kann, also nicht die Leistung des Kompressors, da der ja nicht verlustfrei arbeitete.

Gruß

Jan (der es übrigens super findet wenn sich Leute do. etwas erarbeiten und nicht einfach hoffen jemand rechnet für sie)
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daleipi
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Re: Kühlleistung ausrechnen

#5

Beitrag von daleipi »

Düssel hat geschrieben: Samstag 23. September 2017, 13:10 .... Elektrisch, mit Begleitkühler?...
Ja
Düssel hat geschrieben: Samstag 23. September 2017, 13:10 Mein Gegenstromkühler (Kupferrohr in Schlauch) kühlt mit Leitungswasser -auch im Sommer- 35 Liter in 20 Min. auf 20°C.
der Gegenstromkühler ist sicher am wirkungsvollsten aber ich möcht mir das 'Gerohre' und das 'innen' Putzen nicht antun..

mir wurde halt so ein Durchlaufkühler angeboten. der hat natürlich nicht annähernd die Leistung aber das Wasser aus der Leitung ist ja auch schon etwas kälter. keine Ahnung wie ich jetzt weiterrechnen soll. oder ob überhaupt ;-)

DANKE für eure Antworten!

LG
stefan
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§11
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Re: Kühlleistung ausrechnen

#6

Beitrag von §11 »

Dafür wird die Kühlleistung nicht reichen. Deshalb brauchst du einen Puffer. Einen isolierten Tank in dem du Wasser oder Sole über den Durchlaufkühler im Kreis pumpst und abkühlst. Danach dient dir der Puffer um den Sud zu kühlen.

Die Menge im puffer kannst du dir auch ausrechnen über die Wärmekapazität von Wasser bzw. Sole.

Jan
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M0ps
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Re: Kühlleistung ausrechnen

#7

Beitrag von M0ps »

Du kannst die Kühlung auch quasi zweiteilen. Bis rund ~50°C geht's aufgrund des Temperaturunterschieds auch mit Leitungswasser ziemlich fix und danach halt aktiv.
Aber wie Jan schon richtig sagt, sind die ganzen aktiven Kühler für einen Kreislauf ausgelegt. Nur dann ist der Temperaturunterschied zwischen Würze und Kühlmedium groß genug, dass die Abkühlung auch halbwegs fix geht.
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Sura
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Re: Kühlleistung ausrechnen

#8

Beitrag von Sura »

20 Liter gehen mit der normalen Kühlspirale in der halben Stunde. Die Rechung ist zwar richtig, aber wenn du das was du an € für Wasser sparst für Strom ausgibst, macht das auch keinen Sinn.
"Es ist schon alles gesagt, nur noch nicht von jedem."
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Re: Kühlleistung ausrechnen

#9

Beitrag von Düssel »

daleipi hat geschrieben: Samstag 23. September 2017, 17:42 ...
der Gegenstromkühler ist sicher am wirkungsvollsten aber ich möcht mir das 'Gerohre' und das 'innen' Putzen nicht antun..
Der Begleitkühler ist auch nichts anderes als ein Rohrsystem in einem elektrisch gekühltem Wasserbad. Vorteil: man kommt weiter runter für UG.
Bei beiden Systemen muss man eine Reinigung nach Benutzung vornehmen. Aber das ist ja dank Schwammkügelchen und Wasser schnell erledigt.
Gruß Heiner
daleipi
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Re: Kühlleistung ausrechnen

#10

Beitrag von daleipi »

Sura hat geschrieben: Samstag 23. September 2017, 22:29 20 Liter gehen mit der normalen Kühlspirale in der halben Stunde.
Das hört sich ja gut an. sollte erstmal reichen
Sura hat geschrieben: Samstag 23. September 2017, 22:29 Die Rechung ist zwar richtig...
DAS hätte ich in der Schule öfter gebraucht ;-)
Sura hat geschrieben: Samstag 23. September 2017, 22:29 ...aber wenn du das was du an € für Wasser sparst für Strom ausgibst, macht das auch keinen Sinn.
Ich bin noch in der Beschaffungsphase. Da geht das Geld eh erstmal nur WEG
Düssel hat geschrieben: Samstag 23. September 2017, 23:39 ...Bei beiden Systemen muss man eine Reinigung nach Benutzung vornehmen. Aber das ist ja dank Schwammkügelchen und Wasser schnell erledigt.
was meinst Du hier mit 'beiden Systemen'? Kühlspirale und Gegenkühler?
bei der normlen Kühlspirale muß ich ja nur außen reinigen. ich möcht's für den Anfang nicht unnötig komplizieren.
zudem braucht ein Gegenkühler ja auch eine Pumpe wenn ich das richtig verstanden hab. oder geht der auch mit Durchlauf auf Basis des Höhenunterschieds?

nochmal Danke für alle Kommentare

stefan
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Bierjunge
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Re: Kühlleistung ausrechnen

#11

Beitrag von Bierjunge »

Unter Umständen könnte auch dieser Thread hier etwas für Dich zum Nachlesen sein:
UG, Abkühldauer, Keimgefahr - Wie am besten?
Denn wenn es noch tiefer gehen soll als Deine 20°C, kann man auch zusätzlich mit Schmelzwärme spielen, und dann wird die Rechnung erst richtig lustig!

Moritz
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Re: Kühlleistung ausrechnen

#12

Beitrag von Frosch »

Bezüglich der Berechnung der benötigten Leistung deines Kühlaggregats machst du am Ende einen Fehler. Wenn ein Enthalpieunterschied von 3700 W zwischen dem warmen und dem kalten Fluid vorliegt, dann benötigst du für die Abkühlung innerhalb von einer halben Stunde eine "Kühlleistung" von 7400 W.

Davon abgesehen ist das ganze aber eine Milchmädchenrechnung, da der Thermodynamik erstmal recht egal ist welche Leistung dein Aggregat erbringt. Es kommt dabei im wesentlichen auf die vorliegende Temperaturdifferenz (dT) und Strömungsbedingungen (dargestellt durch den mittleren Wärmeübergangskoeffizeiten alpha) sowie die Wärmeübertragungsfläche (A) an. Die analytische Formel hierfür lautet in etwa
Q = alpha * A * dT
Worauf ich hinaus will ist, dass die thermodynamisch übertragene Energie stark von der Temperaturdifferenz abhängt, wenn wir vereinfachend davon ausgehen dass sich alpha und A nicht ändern.

Für die praktische Anwendung würde ich mich daher an die Erfahrungswerte der Kollegen aus dem Forum halten, wonach man es in etwa einer halben Stunde schafft, den Sud auf ~20°C runterzukühlen. Was dabei durchaus sinnvoll ist, ist die Temperaturdifferenz zwischen Wasser und Würze durch das Abkühlen des Wassers zu erhöhen. Der Einfluss der Kühlung ist zu Beginn, wie M0ps bereits erläutert hat, zu vernachlässigen. Der Temperaturunterschied dT würde beispielsweise von 85 K (100°C Würze - 15°C Wasser) auf 95 K (100°C Würze - 5°C Wasser) ansteigen, also um ~10%. Bist du bereits bei niedrigen Temperaturen angelangt kannst du dagegen sicherlich etwas Zeit einsparen, die Temperaturdifferenz würde sich durch die Kühlung des Wassers um 10°C beispielsweise bei 50°C Würzetemperatur von 35 K auf 45 K erhöhen, was den Wärmestrom um mehr als 20 % erhöhen würde. Bei 30 °C Würzetemperatur sind es dann schon 40 %.
Dabei ist natürlich noch zu beaachten, dass der Bereich zwischen 40 °C und 20 °C mit Sicherheit der entscheidende Bereich bzgl. einer Infektion ist.
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