Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter

Plaats een reactie

Je mail wordt niet openbaar getoond. Het wordt enkel gebruik voor contact of notificatie vanuit het beheer.

🗨️ Wat vind jij? Stel direct je vraag of geef je mening – zonder registratie. Je reactie zet het topic weer bovenaan bij 'Laatste posts' en trekt snel nieuwe reacties aan🔥. Mocht je als vaste bezoeker willen reageren, dan kun je je ook registreren.

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vragen te beantwoorden.

Noor heeft 10 knikkers. Ze verliest er 4 in het gras. Hoeveel heeft ze er nog?

Antwoord: (vul een getal in)

Er zitten 5 vogels op een hek. Twee vliegen weg. Hoeveel blijven er zitten?

Antwoord: (vul een getal in)

Weergave uitklappen Voorafgaande berichten: Welk materiaal voor deze extreme situatie?

Re: Welk materiaal voor deze extreme situatie?

door Rifleman » do 06 jul 2006, 08:17

het is toevallig dat ik een promotiefilmpje en promotiebladen in elkaar aan het draaien ben hier, dus dat komt mooi uit :roll: .

ik hou jullie wel op de hoogte :wink:

Re: Welk materiaal voor deze extreme situatie?

door Koen007 » do 06 jul 2006, 08:02

Ik ben in ieder geval sterk geïnteresseerd in de werking en de isolatie van die oven. Mij zal je dus zeker plezier doen met wat meer uitleg of extra fotomateriaal als je baas dat ziet zitten. Wat is eigenlijk de buitentemperatuur van die oven, kan je er je handen opleggen of is het toch noch warm genoeg om een eitje te bakken? Hoe lang duurt het trouwens eer zo een oven afgekoeld is?

Langs de andere kant is dit voor jou totaal off topic en misschien ziet je baas het niet goed zitten dat je tijdens je werkuren die bedrijfsgeheimen op het internet zet.

Waren er maar meer van deze onderwerpen te vinden op dit forum.

Respect,

Koen

Re: Welk materiaal voor deze extreme situatie?

door Rifleman » wo 05 jul 2006, 22:26

Mak je maar niet druk om die oven, het beestje is zo goed geisoleerd dat er geen warmte kan ontsnappen (behalve vanuit de ontluchtingspijpen, maar dat is alleen zodat de druk niet opbouwt en de oven uit elkaar klapt, wat 10 jaar geleden schijnbaar is gebeurd :P ).

Als jullie willen heb ik morgen nog wa foto's van de isolatie een willekeurige oven die gebruikt wordt. Ze moeten allemaal aan bepaalde eisen voldoen en dat doen deze zeker. Ze mogen toch wel genoemd worden als een soort klasse 1 oven (op deze schaal).

Als je alle besparende kosten over 5 jaar opteld, kom je toch neer op een mooi sommetje, wat weer in iets anders geinvesteerd kan worden.. De oude balken zullen ook binnekort aan vervanging toe zijn (dingen schilferen als de gekte..) dus ja.. :roll:

Ik zal het nog eens op mijn gemak gaan bekijken en zien wat ik op uit kom..

Re: Welk materiaal voor deze extreme situatie?

door Jan van de Velde » wo 05 jul 2006, 22:04

Koen007, your 2 cents fell in the slot...

Rifleman beschikt inmiddels over een rekenblad met betrekking tot zijn steunbalken. Als mijn inschatting van de situatie, aan de hand van wat Rifleman tot heden allemaal heeft aangedragen, en aan de hand van wat nattevingerwerk voor wat hij nog niet had aangedragen, een beetje klopt, dan blijkt al uit dat rekenblad dat de warmte die in die stalen balken kruipt waarschijnlijk niet meer, en mogelijk veel minder, kost dan 16.000 euro, maar in geen geval ook maar in de buurt zal komen van die 200.000 euro op jaarbasis waarvan sprake is. Totdat Rifleman met betere data komt mogen we aannemen dat de rest van het proces dus ruim 90 % van het energiebudget opslorpt.

Het zal allicht makkelijker zijn (maar misschien ook niet) om bijvoorbeeld een 10.000 euro te besparen op die 180.000 dan op die 16.000. Ik denk dat we die richting ook wel op zullen gaan op den duur, en dat lijkt me een leuk klusje voor Rifleman. Maar laat hem nou eerst zijn steunbalken maar eens systematisch onderzoeken. Dat is nog redelijk overzichtelijk en een schitterende vingeroefening. Als eenmaal de werkelijke omvang van de verliezen daar vaststaat zouden we eens serieus op onderzoek kunnen gaan voor de rest. Want dat lijkt me een veel ingewikkelder gebeuren, vooral omdat we dan over veel ingewikkelder investeringen gaan praten misschien. Dat zie ik ons niet voor elkaar krijgen via een forum, dat lijkt me eerder een klus voor een respectabel ingenieursbureau (met een respectabel budget).......

Anderzijds, kunnen we Rifleman's baas duizenden euro's per jaar besparen, krijgen we er dan een dankbare sponsor voor ons wetenschapsforum bij? :roll:

Re: Welk materiaal voor deze extreme situatie?

door Koen007 » wo 05 jul 2006, 21:34

Tof onderwerp waar praktijk en wetenschap elkaar ontmoeten!

Ik zie jullie constant de berekening maken om die draagbalken zo weinig mogelijk energie te laten opslorpen omdat jullie dit standaard aanzien als verliezen.

Wat ik mij in de eerste plaats afvraag is hoe die gloeioven werkt qua hitteregeling? Is dit een temperatuursensor die de luchttemperatuur meet en aan de hand van die waarde gaat aangeven of er meer of minder bijgestookt moet worden? Als dit zo is dan heeft de invloed van die steunbalken toch weinig of geen invloed op de luchttemperatuur in de oven en dus gaan ze er toch ook niet voor zorgen dat er meer of minder gestookt moet worden?

Als je in een labo een hermetisch afgesloten oven(tje) hebt zonder warmtelekkage dan ga je rekening moeten houden met de warmtecapaciteit van wat je allemaal gaat opwarmen (steunbalken, metalen constructie, oven zelf). Maar in dit geval, met deze enorme afmetingen die de oven heeft?

Op één van de foto's zie ik ook dat er sensoren gekleefd zijn aan de metalen constructie. Deze dienen waarschijnlijk om uit te maken of de metalen constructie op alle plaatsen zijn definitieve temperatuur gedurende de juiste tijd gekregen heeft.

De gloeiing duurt ook bijna 8uur lees ik ergens en zo een oven zal volgens mij aan de buitenkant wel ook enkele honderden graden zijn dus ik denk dat er hier aardig wat joules naar de buitenlucht onsnappen aan stralingswarmte, convectiewarmte en warmtegeleiding naar de grond.

Mijn eerste indruk als ik deze vraag las was of de opstartverliezen niet gewoon verwaarloosd kunnen worden tegenover de warmteverliezen die er in die 8 uur plaats vinden. Ik denk dat er hier mensen genoeg zitten die al snel een leuke berekening kunnen opzetten over de stralingsverliezen en convectieverliezen die zo een metalen gloeioven, met enorme afmetingen op enkele honderden graden celcius geplaatst in buitenlucht, heeft.

Ik denk dat er meer winst te halen is met extra buitenisolatie van die gloeioven (vraag maar aan de NASA, die hebben genoeg van dat materiaal). Stel dat die oven van 300°C naar 50°C kan gebracht worden langs de buitenkant! Hoeveel zou je daar niet mee besparen qua stookkosten in acht uur tijd?

Ik zou dus gaan voor de goedkoopste steunbalken die je kan vinden en enkel kijken naar de sterkte en temperatuursspecificaties en daarna mijn investering doen in een degelijke isolatie van de oven.

En om je baas te overtuigen kan je alles eens mooi uitrekenen.

Ik wou gewoon de algemene denkrichting even omgooien, klopt er niets van wat ik zeg dan lees ik het graag.

My 2 cent

Koen

Re: Welk materiaal voor deze extreme situatie?

door Jan van de Velde » di 04 jul 2006, 23:56

@Rifleman:

Ik zal morgen een excel rekenblaadje voor je maken. Dan hoef je van je kandidaat-materialen en van een paar algemene zaken de gegevens maar in te voeren en dan rolt je kostprijs er zo uit. :P

Zoek intussen naar materiaalgegevens, zoals de volumes/kilo's materiaal die de leveranciers voorstellen om dat staal te vervangen, en de geschatte levensduur bij niet te voorzichtige behandeling. :roll:

Stuur me in een PB je e-mailadres maar, dan kan ik het aan je toesturen..

Re: Welk materiaal voor deze extreme situatie?

door Rifleman » di 04 jul 2006, 19:07

aan vuurvast beton hebben we al gedacht.. het is toepasbaar, maar kan na verloop van tijd toch gaan scheuren en deuken (gaten er in), dus willen toch kijken voor een andere kandidaat :roll: .

jan, alle gegevens die ik heb en weet staan nu hier op het forum.. als jij het dus beter weet uit te rekenen dan graag.. het is niet iets waar ik zo'n ster in ben dus :P

vraag me desnoods om dingen die ik vergeet, ik geef je antwoord, maar doe het dan in hemelsnaam in 1x goed voor me oke? :P :wink:

Re: Welk materiaal voor deze extreme situatie?

door Jan van de Velde » di 04 jul 2006, 19:02

heeft er al iemand aan beton gedacht??  
warmtecapaciteit ijzer ca 450 (J/kg.K) titanium ca 500, SiC ca 750, beton ca 1000.
Daarom kijk ik nu dus voor een nieuw materiaal en is er de keuze uit verschillende dingen :  

- Titanium  

- RVS  

- Vuurvast beton(aluminiumcement)

- Silicon Carbide
ja dus.... :roll:

Re: Welk materiaal voor deze extreme situatie?

door dysprosium » di 04 jul 2006, 18:40

heeft er al iemand aan beton gedacht?? :roll: :P

Re: Welk materiaal voor deze extreme situatie?

door Jan van de Velde » di 04 jul 2006, 16:18

(ik ga even op de stoel van je baas zitten :P )

Stel je jezelf voor, zwetend op een harde stoel in zijn kantoortje)
ZeBigBoss schreef:Ik vind je eerste sommetje nogal erg slordig en oncontroleerbaar   :P  Je moet niet van de diverse materialen de eigenschappen door elkaar gooien, en niet een leuke opsomming maken om tenslotte alles vergetend een totaalbedrag aan uitgaven voor olie te geven en daar met de natte vinger een besparing van 50 % op te gokken.   :roll:  

We praten hier over forse geldbedragen, gokken doe we in het casino. Hier meten we wat we meten kunnen, en schatten zo netjes mogelijk wat we niet meten kunnen. En dan zetten we onze uitgangspunten netjes en verifieerbaar op een rijtje"
die 3 ton, waar is die op gebaseerd? als ik het zo van de foto's mag schatten, zijn dat massieve stalen balken van 0,2*0,2*3= 0,12 m³ staal. Aan 7,9 ton per kuub (BINAS tabel 8 ) dus een klein tonnetje per stuk, 15 stuks 14 ton........(die 14 ton zijn misschien fout, maar je kunt mijn uitgangspunten makkelijk verifiëren en aanpassen)

Geen idee hoeveel kg je van je andere materialen nodig hebt voor vergelijkbare sterktes, maar dat kunnen leveranciers je vertellen, of minstens goede schattingen van geven. ... vermeld er je bron bij

warmtecapaciteit ijzer ca 450 (J/kg.K) titanium ca 500, SiC ca 750, beton ca 1000.

(ijzer en beton uit BINAS tabellen 8 resp 10, titanium de site die ik je eerder gaf, de site waar ik dat SiC gegeven afhaalde ben ik kwijt, maar valt terug te zoeken)

stookwaarde gasolie (BINAS 28A) 36.10>sup>6[/sup] J/L

En dan nou eens een sommetje zoals het hoort voor staal (die 14000 kg kan mis zijn, jij kunt dat volume netjes opmeten en in het echt zien of het om massieve of om holle balken gaat.)

14000 kg x 700 K x 450 J/kg.K / 36000000 J/L = 123 L gasolie per gloeibeurt alleen om je 14 ton stalen balken op te warmen

Laten we eens zeggen dat die oven gemiddeld 4 x per week in bedrijf gaat, 50 weken per jaar. Dat is 200 x 123 L = 24600 L gasolie per oven per jaar aan warmte die in je steunbalken kruipt. Maal 0,65 euro is dat dus 16000 euro. Dat is heel wat anders dan een wilde 200.000 euro-gok. Dat is mogelijk gebaseerd op verkeerde aannames, maar dat kun je nakijken en zonodig aanpassen. De rest van je oliewarmte kruipt in je gloeistukken, zand, ovenwanden, en wordt afgevoerd door je ovenwanden naar de omgeving.

jouw 300.000 L gasolie kan dus nooit alleen in die stalen balken kruipen, want dan zouden die balken 300.000 / 131 = 2290 x per jaar opgewarmd kunnen worden.
Aangezien er in liters olie per jaar wordt gerekend en iedere gloeiing verschillend is kan ik niet zeggen wat het gemiddelde aantal gloeiingen en gemiddelde aantal joule per gloeiing (per jaar)..
Iedere zichzelf respecterende voorman/operator moet daar een redelijke slag naar kunnen slaan. Niet naar die joules, maar wel naar het aantal malen dat 'ie per jaar een oven opstart en wat daarvan een aannemelijke gemiddelde temperatuur is. Stukken beter dan 200.000 L per jaar en daarvan de helft bespaard, want dat is pas een echte slag in de lucht.
En nou serieus aan het werk. Zet alles maar 'es netjes op een rijtje in een rekenblad.
(en tussen haakjes, als je van jouw 3 ton ijzer uitgaat, zie je dat je dan maar over minder dan 3000 euro per jaar per oven meer praat? Waarvan mogelijk de helft te besparen? Het verschil tussen jouw benadering en de mijne lijkt me de moeite van een goede berekening waard alvorens bazen te gaan adviseren).

Re: Welk materiaal voor deze extreme situatie?

door Rifleman » di 04 jul 2006, 15:08

1) laten we zeggen 15 balken, volgens de calculator komt dat op 3 ton neer..

2) warmtecapaciteit is kennelijk 1J/g°C..

3) we rekenen gemiddeld 700°C aan warmte (1100°C max), dus 2.1x10^6 Joule gemiddeld (3.3 x 10^6 J max)

4) ruim 300.000 liter olie per jaar, dus zo'n 1,1x10^19 J per jaar (rode gasolie). literprijs gemiddeld zo'n 0,65 euro, dus ruim genomen 200.000 euro aan olie per jaar.

Aangezien er in liters olie per jaar wordt gerekend en iedere gloeiing verschillend is kan ik niet zeggen wat het gemiddelde aantal gloeiingen en gemiddelde aantal joule per gloeiing (per jaar)..

Als je zou rekenen dat je 100.000 liter max per jaar zou kunnen besparen, dan heb je dus 65.000 'winst' op het vorige jaar met de oude balken.. Dus ja.. wat kun je daarvoor hebben? Ik weet helemaal niet wat balken van welk materiaal dan ook zouden kosten dus.. (heb inmiddelds een prijsaanvraag gedaan naar enkele bedrijven en 1 bedrijf is er al mee bezig dus..)

Re: Welk materiaal voor deze extreme situatie?

door Jan van de Velde » di 04 jul 2006, 10:13

maar aangezien er toch warmte in de ondersteuningsbalken kruipt, moet er extra bijgestookt worden.
Ja, want die dingen worden dus ook warm of je het nou wil of niet.
Het is dus absoluut van geen enkel belang om de ijzeren balken op temperatuur te brengen
Dat is van het begin af wel duidelijk geweest.
De waaier (de gloeiing dus ) heeft een bepaalde procedure gekregen, bv zachtgloeien op 725°C in 8 uur.
dat betekent dus dat de warmtegeleidingscoefficient een materiaaleigenschap is die er niks toe doet. Dat is tijd zat om ook materiaal met extreem lage warmtegeleidingscoefficienten volledig op te warmen (of je dat nou wenst of niet) dus die energie ben je kwijt.
Daarom kijk ik nu dus voor een nieuw materiaal en is er de keuze uit verschillende dingen :  

- Titanium  

- RVS  

- Vuurvast beton(aluminiumcement)  

- Silicon Carbide
komen we nu dus weer terug op de hamvraag:

1) hoeveel kg heb ik van elk nodig om een voldoende sterkte ondersteuning in mijn oven te krijgen.

2) wat is van elk de warmtecapaciteit?

3) 1 vermenigvuldigd met 2 geeft een idee van de benodigde wrmte voor elke gloeiing

4) 3 vermenigvuldigd met de prijs van een joule geeft de kosten per gloeiing, en vermenigvuldigd met het aantal gloeiingen per jaar geeft de energiekosten per jaar

5) 1 vermenigvuldigd met de aanschafprijs en gedeeld door de verwachte levensduur geeft de jaarlijkse afschrijvingskosten, waar je dan ook nog wat rente bij optelt.

6) 4 EN 5 SAMEN GEVEN DE VERWACHTE JAARKOSTEN VOOR ELK MATERIAAL.

En dat is het sommetje waarvan je het resultaat moet hebben om een zinnige beslissing te kunnen nemen.

Re: Welk materiaal voor deze extreme situatie?

door Rifleman » di 04 jul 2006, 09:48

Oke, nog een poging :P :

http://82.93.78.171/images/waaier.JPG

Dit is een gloeing als de kap er net af is. De waaier (de gloeiing dus :P ) heeft een bepaalde procedure gekregen, bv zachtgloeien op 725°C in 8 uur. Er wordt dan eerst gekeken hoeveel olie er nodig is om de waaier goed op procedure te krijgen en te houden en daarbij wordt dan nog een hoeveelheid olie gerekend om de warmte die ook in de (ijzeren) balken trekt te compenseren, zodat er dus toch genoeg energie in de waaier gaat..

som :

Energie waaier = Totaal verstookte energie - energie balken

Het is dus absoluut van geen enkel belang om de ijzeren balken op temperatuur te brengen, aangezien deze niet gegloeid hoeven te worden. In principe is het zo : 'het is dat ze er in moeten liggen voor een goede ondersteuning, anders hadden we het wel weggelaten'. Meestal worden hier ook grote gloeiingen van zo'n 250ton op gelegd. Probeer dan maar eens iets in te denken wat er gebeurd zonder de ondesteuning :P .

Bij de kleinere dingen is het echter anders :

http://82.93.78.171/images/zand.JPG

Hier is het licht genoeg om 'gewoon' te steunen op het zand, welke bijna geen warmte opneemt (warmte blijft er zowaar 'inzitten').

Maar om terug te komen op de energie : het is dus gewoon van belang dat er genoeg energie in de waaier komt, maar aangezien er toch warmte in de ondersteuningsbalken kruipt, moet er extra bijgestookt worden. De balken zijn enkel voor ondersteuning en dus eigenlijk een grote overlast voor de energie.

Daarom kijk ik nu dus voor een nieuw materiaal en is er de keuze uit verschillende dingen :

- Titanium

- RVS

- Vuurvast beton(aluminiumcement)

- Silicon Carbide

* Titanium valt al af aangezien het voor die afgemetingen gewoon onbetaalbaar is.

* RVS valt ook af aangezien er nu al ijzer in ligt.. Maakt uiteindelijk op zich niets uit.

* Vuurvast beton is een optie, maar het probleem hiervan is dat er toch flink op gestoten kan worden en er dus op den duur hele gaten in kunnen komen te zitten. Het is goed, maar duurbaar..?

* Silicon Carbide (samen met titanium of aluminium-oxide) is ook een optie, want het is sterk (kan tegen een stootje), niet indeukt onder de druk die er gemiddeld op komt te staan en het is redelijk duurzaam..

Dus onze keuze valt nu waarschijnlijk op OF vuurvast beton of silicon carbide legering..

Als je nog een andere optie weet die ook tegen een stootje kan, niet teveel energie opneemt en niet indeukt onder druk? Dan graag even een reply hier :P :roll:

Re: Welk materiaal voor deze extreme situatie?

door Jan van de Velde » di 04 jul 2006, 00:09

Ik ga inmiddels met je mee op het gebied van fracture toughness.

Nou de rest van het sommetje nog...... :roll:

Re: Welk materiaal voor deze extreme situatie?

door Rifleman » ma 03 jul 2006, 18:28

het kan goed tegen stoten.. het beste zou uiteraard zijn als het 'gemengd' zou zijn met titanium, maar schijnbaar is aluminiumoxide ook goed (ben tijdje op internet bezig geweest, ben de site inmiddels kwijt maarja :P ).

en nogmaals, het is geen constructie, het zijn een paar 'lompe' balken ijzer die in het zand liggen :wink: :P .

http://82.93.78.171/images/balken.JPG

**foto doet het ondertussen :roll: