Aerogel και άλλα θερμομονωτικά υλικά

[kioan]

Αυτό που ίσως δεν καταλαβαίνουν πολλοί είναι πως ο χιμπατζής της NASA δεν έφτασε να τεθεί σε τροχιά μετά από έναν απεριόριστο αριθμό τυχαίων trial and error. Η όλη αποστολή ήταν αποτέλεσμα της εργασίας έρευνας και σχεδιασμού ολόκληρων επιστημονικών επιτελείων.
Αλλά όταν το επίτευγμα προσπαθεί να ξεπεράσει τα ως τοτε γνωστά όρια (πχ συνθήκες στις οποίες δεν έχει υποβληθεί κανένα έμβιο ον) η εκτίμηση κινδύνου της αποστολής (πιθανότητες είναι αυτές, εκφρασμένες με μαθηματικά και αυτές) δεν τους επέτρεπε να συμπεριλάβουν άνθρωπο στην αποστολή.
Ο δε χιμπατζής, παίζει να κατανοούσε περισσότερα για το τι έπρεπε να κάνει στην αποστολή του σε σχέση με διάφορους ακόμα και μεταγενέστερους παρατηρητές της (όχι επειδή καταλάβαινε μαθηματικά ο ίδιος, αλλά επειδή εκπαιδεύτηκε από κάποιους μπορούσαν να κάνουν εκ των προτέρων μια εκτίμηση του τι θα αντιμετωπιζε στην αποστολή του).



Τα μαθηματικά φαίνεται να είναι μονόδρομος (τουλάχιστον για τα υπόλοιπα μέλη του φύλου των Ανθρωπίνων πέρα από τους χιμπατζήδες) μιας και ακόμα δεν καταφέραμε να δούμε την πολυαναμενόμενη επεξήγηση ορισμένων πολύ απλών εννοιών και των μεταξύ τους σχέσεων, χωρίς την χρήση μαθηματικών τύπων.

Sent using Tapatalk

[VaselPi]

αν εχω καταλαβει σωστα.
P = λ S (T₂-T₁)/d (Watt),
εστω το s=1m² ,Τ2-Τ1 =1020-20=1000 και d=1m
στπ aerogel θα ειναι p=10w (με διαφορα 1000°!!!) και στο απλο μονωτικο p=38w.Μικρα νουμερα μου φαινονται κατι δεν κολαει.

Αρχικό μήνυμα από vasilimertzani.

1. Κύριε Βασίλη (vasilimertzani), ο τύπος είναι σωστός. Για s=1m², Τ₂-Τ₁=1000 C, d=1m, λ₁ = 0,016 W/mK και λ₂ = 0, 038W/mK, η θερμική ροή, σε Watt (Watt=J/s), είναι 16 και 38, αντίστοιχα. Ωστόσο το πρώτο υλικό αντέχει τους 1000 C, ενώ το δεύτερο, πολύ μικρότερη.

2. Γενικότερα, η εφαρμογή του τύπου θέλει προσοχή, προκειμένου να μην παρεμβάλουν άλλα θερμικά φαινόμενα, για παράδειγμα, η συναγωγή του θερμού αέρα. Επομένως, οι δύο επιφάνειες, με θερμοκρασίες 1020 και 20 βαθμούς πρέπει να είναι οριζόντιες. Αλλά ρόλο παίζει ακόμη και ποια από τις 2 επιφάνειες είναι πάνω - η θερμή ή η ψυχρή. Στο αέριο CO₂, οι μετρήσεις θα δώσουν την τιμή λ = 0,016 W/mK όταν η θερμή επιφάνεια είναι πάνω. Με την θερμή επιφάνεια κάτω, λόγω συναγωγής θερμότητας, οι μετρήσεις θα οδηγήσουν σε τιμή αγωγιμότητας πολύ μεγαλύτερη.

3. Στο Aerogel-ρολός (Κυριακίδης, post 6), η ροή θερμότητας θα εξαρτάται ακόμη και από το πάχος του! Έτσι, αν το πάχος του είναι 1 μέτρο, αποκλείεται ο θερμός αέρας να διεισδύσει στην άλλη πλευρά, ακόμη και όταν η θερμή επιφάνεια είναι από κάτω. Αλλά αν το πάχος είναι 6 mm, μέρος του θερμού αέρα θα το διαπεράσει, δημιουργώντας έτσι άλλον (μεγαλύτερο) συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας. Στον ηλεκτρικό φούρνο, τα πράγματα περιπλέκουν ακόμη περισσότερο.
Βασίλειος.

[Κυριακίδης]

Στον ηλεκτρικό φούρνο, τα πράγματα περιπλέκουν ακόμη περισσότερο. Βασίλειος.

Φυσικά περιπλέκουν γιατί δεν δίνουμε μια σταθερή βάση των ζητουμένων . Π.χ ο τύπος του Vasilimerztani κάνει μια υπόθεση διαφοράς 1000C που παραπέμπει σε φούρνους χύτευσης / άλλο με οικιακούς / τα αποτελέσματα και διαφορετικά .
Στους απλούς φούρνους μεσολαβούν τοιχώματα μεταλλικά και μετά οι μονώσεις / πόρτες με διπλά τζάμια που δεν έχουν σχέση με μόνωση αλλά το αντίθετο της μόνωσης / νεότερες κουζίνες συγκρίνοντας με παλιότερες περιέχουν και εξωτερικό ανεμιστήρα για να κάνουν αυτό που δεν καταφέρνουν οι μονώσεις .
Να φέρω ένα φορτηγό με μαθηματικούς τύπους να μπορέσουμε να τα βάλουμε όλα κάτω?

[VaselPi]

Να φέρω ένα φορτηγό με μαθηματικούς τύπους να μπορέσουμε να τα βάλουμε όλα κάτω?

Αρχικό μήνυμα από Κυριακίδης.

Όχι!
Γενικότερα, οι μαθηματικοί τύποι και η μαθηματική ανάλυση του προβλήματος είναι αναγκαίοι και πολύ χρήσιμοι, ωστόσο μερικές φορές δεν επαρκούν. Είναι αναγκαία και η πείρα, η οποία λειτουργεί ως διορθωτικός παράγων προς τα κενά που έχουμε σε θέματα θεωρητικά.
Βασίλειος.

[vasilllis]

Πέτρο απλο είναι.
Κανε στον τύπο αυτόν το 1m^2 ,2 περίπου(όσο ο φούρνος).Τ1-Τ2 κάνε το 200 βαθμούς και το d σε ένα φούρνο(πάχος μόνωσης) είναι περίπου 0,05m.λ σχεδόν τα ιδιο
Να δούμε πόσες απώλειες έχει ο φούρνος(μόνο στα τοιχώματα,όχι πόρτα)

[Κυριακίδης]

Να φέρω ένα φορτηγό με μαθηματικούς τύπους να μπορέσουμε να τα βάλουμε όλα κάτω?

Αρχικό μήνυμα από Κυριακίδης.

Όχι!
Γενικότερα, οι μαθηματικοί τύποι και η μαθηματική ανάλυση του προβλήματος είναι αναγκαίοι και πολύ χρήσιμοι, ωστόσο μερικές φορές δεν επαρκούν. Είναι αναγκαία και η πείρα, η οποία λειτουργεί ως διορθωτικός παράγων προς τα κενά που έχουμε σε θέματα θεωρητικά.
Βασίλειος.

Εδώ είναι μια ευκαιρία να δώσω απάντηση προς Kioan (που θεωρεί τα μαθηματικά "μονοσήμαντα" ) (κατά εμέ δευτεροσήμαντα ) χωρίς αυτό να σημαίνει ότι σε προβλήματα επεκτάσιμα που δεν μπορούν να "αγγίξουν " προς το παρόν τα μαθηματικά (όπως προβλήματα τύπου #33) .
Τα μαθηματικά και πάλι αν επεκταθούν / διεργαστούν από τους αντίστοιχα αρμοδίους (και σε αυτά τα επιπλέον προβλήματα όπως στο #33) είμαι απόλυτα σύμφωνος ότι και αυτά θα καταλήξουν να περιέχουν κάποιες δόσεις αλήθειας .
Δηλαδή στο τέλος και πάλι θα "επικρατήσουν" τα μαθηματικά ως "μονοσήμαντα " (στην πράξη κατά εμέ θα είναι δευτεροσήμαντα ).
Μην ξεχνάμε ότι ορολογίες βρίσκεις π.χ. σε m - cm - mm αλλά και κατά άλλους σε ίντσες , ή σε βαθμούς κελσίου C σε F (Φαρεναιτ) δημιουργηθέντα από ανάλογους και αντίστοιχα αρμοδίους , έχουν πάρει δάνειο από παρατηρήσεις προτού γίνουν επαληθεύσιμα και ως μαθηματικοί τύποι .

1. Κύριε Βασίλη (vasilimertzani), ο τύπος είναι σωστός. Για s=1m², Τ₂-Τ₁=1000 C, d=1m, λ₁ = 0,016 W/mK και λ₂ = 0, 038W/mK, η θερμική ροή, σε Watt (Watt=J/s), είναι 16 και 38, αντίστοιχα. Ωστόσο το πρώτο υλικό αντέχει τους 1000 C, ενώ το δεύτερο, πολύ μικρότερη.

Vaselpi επειδή βλέπω κάτι σαν να σε "πονάει" ως εμπόδιο για το πόσο αντέχει ένα υλικό σε σχέση με κάποιο άλλο υλικό αυτό αρκετές φορές δεν είναι πρόβλημα , υπάρχουν και ενναλακτικές όπως το θέμα Βερμικουλίτης που είναι επίσης καλό μονωτικό σε πλάκες (μπαίνουν στις σόμπες πέλλετ πάνω από το καμίνι της φωτιάς κτλ ) .

Πέτρο απλο είναι.
Κανε στον τύπο αυτόν το 1m^2 ,2 περίπου(όσο ο φούρνος).Τ1-Τ2 κάνε το 200 βαθμούς και το d σε ένα φούρνο(πάχος μόνωσης) είναι περίπου 0,05m.λ σχεδόν τα ιδιο
Να δούμε πόσες απώλειες έχει ο φούρνος(μόνο στα τοιχώματα,όχι πόρτα)

Είχα κάνει λάθος προηγούμενα ότι με βάση τον τύπο που λες εσύ , ότι δεν υπάρχει ο χρόνος (t) τελικά μετά από διορθώσεις από άλλους προς εμέ οκ κατάλαβα ότι περιέχει και τον χρόνο (t) υποθέτοντας την ορολογία (η θερμική ροή, σε Watt (Watt=J/s), μπορείτε να μου το εξηγήσετε (θεωρώντας δοχείο από όλες τις πλευρές κλειστό / χωρίς πόρτες κτλ για απλούστευση ) πόση πράγματι θα είναι η εξοικονόμηση σε χρήση π.χ. 1 ώρας ? (δεν ξέρω πως το εννοείται εσείς σε J/s ? ή σε Watt / kwh ηλεκτρικής ισχύος σε 1 ώρα) .

[VaselPi]

Vaselpi επειδή βλέπω κάτι σαν να σε "πονάει" ως εμπόδιο για το πόσο αντέχει ένα υλικό σε σχέση με κάποιο άλλο υλικό αυτό αρκετές φορές δεν είναι πρόβλημα , υπάρχουν και ενναλακτικές όπως το θέμα Βερμικουλίτης που είναι επίσης καλό μονωτικό σε πλάκες (μπαίνουν στις σόμπες πέλλετ πάνω από το καμίνι της φωτιάς κτλ ).

Αρχικό μήνυμα από Κυριακίδης.

1.Ίσως φταίω εγώ, με τη διατύπωση που έκανα, αλλά εννοούσα ότι όταν επιλέγεις το μονωτικό, δεν αρκεί η αναφορά στο συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας, αλλά είναι απαραίτητη και η αναφορά στη μέγιστη θερμοκρασία που αυτό μπορεί να αντέξει.

2. Στο πρόβλημα που αναφέρατε στο τέλος. Έστω ένας σφαιρικός ηλεκτρικός φούρνος, με μονωτικό, όπως το Aerogel (λ=0,016 W/mK), που έχει πάχος 6 mm και συνολικό εμβαδόν 1,5 m². Τίθεται το ερώτημα: πόση πρέπει να είναι η παρεχόμενη ηλεκτρική ισχύς, σε Watt, στα θερμαντικά του φούρνου, προκειμένου η εσωτερική θερμοκρασία να είναι κατά 200 βαθμούς υψηλότερη της εξωτερικής.
Σε μόνιμη κατάσταση, η παρεχόμενη ηλεκτρική ισχύς στο εσωτερικό του φούρνου ισούται με τη ροή θερμότητας που ρέει στο μονωτικό. Έτσι, τα αναζητούμενα ηλεκτρικά Watt υπολογίζονται από τη σχέση:

Ρ_ηλ = P_θερ =λS(T₂ - T₁)/d = (0,016x1,5x200)/0,006=800 W

Επομένως, σε 1 ώρα, ο φούρνος αυτός θα καταναλώνει 0,8 kWh (0,8 κιλοβατόρες) ηλεκτρικής ενέργειας. Κάπως έτσι υπολογίζονται οι κιλοβατόρες.
Σε όμοιο φούρνο, αλλά με μόνωση 2 φορές χειρότερη (0,032 W/mK), η καταβαλλόμενη ηλεκτρική ισχύς πρέπει να είναι 1600 W. Συνεπώς, σε 1 ώρα αυτός θα καταναλώνει 1,6 kWh ηλεκτρικής ενέργειας κ.ο.κ.
Βασίλειος.

[nick1974]

Ίσως πέφτω τραγικά έξω θεωρώντας από πλευράς μου τις ηλεκτρικές απώλειες ως ισχύ και όχι θερμικές απώλειες . Αυτό που θέλω να μεταφέρω είναι την ηλεκτρική ενεργειακή εξοικονόμηση ως αποτέλεσμα της μόνωσης.
Παραδείγματα όπως ....
1) δοκιμάζεις την τάδε συσκευή χωρίς καθόλου μόνωση για 1 ώρα / επιθυμητοί βαθμοί που θέλουμε τόσο / κατανάλωση που πραγματοποιήθηκε σε 1 ώρα είναι τόσο (kwh) .
2) Δοκιμάζεις >> >> με μόνωση υαλοβάμβακα 1 ώρα ...>> >>> >> >>> >>>
3) Δοκιμάζεις με aerogel / πορομπετόν / άλλο .....
Υπάρχει λόγος να μετρηθεί ένα αποτέλεσμα εύρεσης της διαφοράς αποτελεματικής μόνωσης (εννοείται και ηλεκτρικής ενεργειακής εξοικονόμησης) με μαθηματικό τύπο? Τα παραπάνω 1-2-3 δεν αρκούν?

Σε τελειως απλες ερασιτεχνικες εφαρμογες ΙΣΩΣ ο εμπειρικος τροπος να λειτουργει χωρις να ειναι εντελως λαθος (πχ αν θες να δοκιμασεις σε πολυ συγκεκριμενες εφαρμογες τη συμπεριφορα δυο τελειως διαφορετικων πολυ φθηνων υλικων) αν δεν προυποθετει να γινει οποιαδηποτε κατασκευη (ας πουμε αν θελω να δω αν το τσιπουρο κανει για υδροψυξη, ναι οσο χρονο χρειαζομαι να το υπολογισω τοσο θα χρειαστω και για ενα γρηγορο προχειρο εμπειρικο πειραμα, υπο την προυποθεση οτι εχω ακρη για πολυ φθηνο τσιπουρο που δε με νοιαζει να το πεταξω) αλλα για οτιδηποτε αλλο ειναι αστειο να μιλαμε για εμπειρικους τροπους.
Το αν με πολλαπλα πειραμματα και τεραστιο χρονο και φυσικα απεριοριστη σπαταλη μπορει κατι να φτιαχτει εμπειρικα, φυσικα και γινεται. Και ενα εκατομμυριο πιθικους αν βαλεις μπροστα σε ενα πληκτρολογιο να χτυπανε τυχαια τα πληκτρα μετα απο καποια δισεκατομμυρια χρονια καποιος απ αυτους θα χει γραψει τυχαια και τον Αρχοντα των δαχτυλιδιων! Αλλα ο συγκεκριμενος τροπος δε νομιζω να θεωρειται αποδεκτος απ τη λογοτεχνικη κοινοτητα ως τροπος συγγραφης.
Ετσι ξερω και κατι ημιμαθη παπουδια που προσπαθουν να ρυθμισουν pid controllers, inverters κτλ εμπειρικα χωρις πρωτα να τρεξουν ενα κολοπρογραμμα να δουν τουλαχιστο στο περιπου πως πρεπει να ρυθμιστει η ακομα και χωρις να διαβασουν το manual γιατι αυτοι ...ξερουν... δε θες να ξερεις ποσο χρονο κανουν (και ειναι και ψιλοανακριβη οι ρυθμισεις τους ακομα και οταν παραδιδουν με αποτελεσμα ολο και καποιο μοτερ/μηχανη/αντλια/κομπρεσερ... whatever να τραβαει αδικαιολογητα καποιο ζορι εστω και μικρο που υπο ΚΣ δε θα το τραβουσε οπως και ποση καταπονηση υλικου γινεται απο τις δοκιμες)
Φανταζεσαι να λειτουργουσε ετσι η φαρμακολογεια? (Θα ημασταν ολοι νεκροι)
Στάλθηκε από το SM-T585 μου χρησιμοποιώντας Tapatalk

[kioan]

Εδώ είναι μια ευκαιρία να δώσω απάντηση προς Kioan (που θεωρεί τα μαθηματικά "μονοσήμαντα" ) (κατά εμέ δευτεροσήμαντα ) χωρίς αυτό να σημαίνει ότι σε προβλήματα επεκτάσιμα που δεν μπορούν να "αγγίξουν " προς το παρόν τα μαθηματικά (όπως προβλήματα τύπου #33) .
Τα μαθηματικά και πάλι αν επεκταθούν / διεργαστούν από τους αντίστοιχα αρμοδίους (και σε αυτά τα επιπλέον προβλήματα όπως στο #33) είμαι απόλυτα σύμφωνος ότι και αυτά θα καταλήξουν να περιέχουν κάποιες δόσεις αλήθειας .
Δηλαδή στο τέλος και πάλι θα "επικρατήσουν" τα μαθηματικά ως "μονοσήμαντα " (στην πράξη κατά εμέ θα είναι δευτεροσήμαντα ).

Τα Μαθηματικά δεν τα θεωρώ εγώ μονοσήμαντα. Είναι από την φύση τους και εξορισμού.
Το ότι κάποιος τα θεωρεί "δευτεροσήμαντα" ή και παντελώς άχρηστα, απλώς φανερώνει την μέγεθος της άγνοιας του ιδίου.

Μην ξεχνάμε ότι ορολογίες βρίσκεις π.χ. σε m - cm - mm αλλά και κατά άλλους σε ίντσες , ή σε βαθμούς κελσίου C σε F (Φαρεναιτ) δημιουργηθέντα από ανάλογους και αντίστοιχα αρμοδίους , έχουν πάρει δάνειο από παρατηρήσεις προτού γίνουν επαληθεύσιμα και ως μαθηματικοί τύποι .

Μια τιμή αναφοράς μπορεί να οριστεί ακόμα και αυθαίρετα ως η μονάδα μέτρησης ενός συγκεκριμένου μεγέθους (πχ το 1 πόδι ως μονάδα μέτρησης μήκους). Αυτό δεν σημαίνει πως επειδή ορίστηκε αυθαίρετα η μονάδα μέτρησης ενός φυσικού μεγέθους, παύουν να ορίζονται μονοσήμαντα (με μαθηματικές σχέσεις) και όλοι οι συσχετισμοί των διαφόρων άλλων φυσικών μεγεθών με αυτό.

Πραγματικά δεν ξέρω τι από τα δύο συμβαίνει: όντως δεν μπορείς να διακρίνεις αυτήν την διαφορά και θεωρείς αναξιόπιστα τα Μαθηματικά ή ηθελημένα προσπαθείς να αλλάξεις κουβέντα εμπλέκοντας τους ορισμούς ορισμένων φυσικών μεγεθών;


Όταν παραπέμψαμε κάποιον να μάθει 2 στοιχειώδεις μαθηματικούς τύπους (I=V/R και P=V*I) για να υπολογίζει τα μεγέθη που ήθελε σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, εσύ ισχυρίστηκες πως τα μαθηματικά είναι περιττά και μπορείς να του μάθεις ακριβώς τα ίδια πράγματα χωρίς την χρήση μαθηματικών τύπων.
Ακόμα περιμένουμε να μας διαφωτίσεις και απάντηση δεν βλέπουμε. Τι σου φταίει και δεν το έχεις κάνει ακόμα; Η ακρίβεια στον ορισμό του Coulomb ή ο (έως πρόσφατα) αυθαίρετος ορισμός του πρότυπου χιλιόγραμμου μάζας;

[Κυριακίδης]

Σε τελειως απλες ερασιτεχνικες εφαρμογες ΙΣΩΣ ο εμπειρικος τροπος να λειτουργει χωρις να ειναι εντελως λαθος (πχ αν θες να δοκιμασεις σε πολυ συγκεκριμενες εφαρμογες τη συμπεριφορα δυο τελειως διαφορετικων πολυ φθηνων υλικων) αν δεν προυποθετει να γινει οποιαδηποτε κατασκευη (ας πουμε αν θελω να δω αν το τσιπουρο κανει για υδροψυξη, ναι οσο χρονο χρειαζομαι να το υπολογισω τοσο θα χρειαστω και για ενα γρηγορο προχειρο εμπειρικο πειραμα, υπο την προυποθεση οτι εχω ακρη για πολυ φθηνο τσιπουρο που δε με νοιαζει να το πεταξω) αλλα για οτιδηποτε αλλο ειναι αστειο να μιλαμε για εμπειρικους τροπους.
Το αν με πολλαπλα πειραμματα και τεραστιο χρονο και φυσικα απεριοριστη σπαταλη μπορει κατι να φτιαχτει εμπειρικα, φυσικα και γινεται. Και ενα εκατομμυριο πιθικους αν βαλεις μπροστα σε ενα πληκτρολογιο να χτυπανε τυχαια τα πληκτρα μετα απο καποια δισεκατομμυρια χρονια καποιος απ αυτους θα χει γραψει τυχαια και τον Αρχοντα των δαχτυλιδιων! Αλλα ο συγκεκριμενος τροπος δε νομιζω να θεωρειται αποδεκτος απ τη λογοτεχνικη κοινοτητα ως τροπος συγγραφης.

Χαλάλι το τσίπουρο για το καλό των υπολοίπων στο να πάρουν μια ιδέα τι ηλεκτρική κουζίνα αγοράζουν (οι σύγχρονες κουζίνες μας οδηγούν σε καταβόθρες ενέργειας / π.χ. παράδειγμα χρήσης εξωτερικού ανεμιστήρα κτλ ) Βλέπε μήνυμα #37 που επιβεβαιώνει τα αυτονόητα της σημασίας της μόνωσης (όταν εγώ με την τέλεια "όσφριση" που έχω ως λαγονικό αληθειών δεν έπεσα έξω / αλλά έπεσαν έξω η τεχνολογία !!!).
Εκ βαθέων ούτε τσίπουρα χρειάστηκα (με γλυκάνισο ή χωρίς δεν έχει σημασία ) , ούτε πολλά πειράματα , ούτε μαθηματικά / αυτά ξεκίνησαν επειδή είχα στο χέρι ήδη τα υλικά και στην πράξη δεν μου κόστισαν τίποτα .
Όμως ως βαθιά λάτρης του "ξυραφιού του Όκαμ" ξεσκέπασα το άθλιο της σημερινής τεχνολογίας σε κουζίνες ..... αυτά τα ολίγα "κωλόφαρδα" από μένα .
Ο Φίλος Vassilimertzani γνωρίζει ήδη ένα θέμα περί Inverter Vs στατικών ψυγείων για το πιο από τα 2 υπερέχει σε απόδοση και πάνω κάτω ξέρει πόσο "κωλόφαρδος " είμαι σε ότι λέω και πολύ δύσκολα πέφτω έξω σε αλήθειες και προβλέψεις.